一、脆(cui)性轉(zhuan)變溫度和(he)缺(que)口敏感性
含鉻量超過15％的普通鐵素(su)體不銹鋼（經正常熱處理后），對缺口十分敏感，其脆性轉變溫度一般均高于室溫。只在有缺口的前提下，才顯示出室溫脆性。隨著鉻含量的提高，或缺口的尖銳度增加，其脆性轉變溫度也明顯升高；隨溫度升至870℃，其切口敏感性才完全消失。
造成高鉻鐵素體不銹鋼的脆性轉變溫度高和對缺口高度敏感的主要原因是，鋼中間隙元素，尤其是碳、氮和氧等含量較高，并與其化合物的沉淀有關。
二、475℃脆性(xing)(xing)和σ相脆性(xing)(xing)
一般(ban)來說(shuo)，鐵素體不(bu)銹鋼(gang)(gang)加熱(re)至(zhi)高(gao)溫(wen)，基本上不(bu)出現奧氏(shi)體相變，因此難以經淬(cui)火形成馬氏(shi)體產(chan)生明顯(xian)強(qiang)化。但是由低溫(wen)至(zhi)高(gao)溫(wen)存在三個溫(wen)度(du)區間(jian)，經其處(chu)理后，強(qiang)度(du)、硬(ying)度(du)明顯(xian)提(ti)高(gao)，而鋼(gang)(gang)的塑性(xing)(xing)(xing)和沖擊(ji)韌(ren)性(xing)(xing)(xing)顯(xian)著下降(jiang)。通常，這是人們(men)所(suo)不(bu)希望而極力要設(she)法避免的。這里先介紹兩種(zhong)非高(gao)溫(wen)的脆性(xing)(xing)(xing)：
1. 475℃脆性
含鉻量超過12％以上的鐵素體不銹鋼，加熱至340～540℃時，經一定時間后，鋼的硬度增加，沖擊（缺口）韌性顯著降低。尤其是在475℃時，這種情況最為嚴重，故稱為475℃脆性。通常，鉻含量愈高，缺口尖銳度愈大，揭示出這種脆性所需的保溫時間愈短。超過15％鉻的鋼，才有較明顯的硬化現象。
產生475℃脆性(xing)的(de)基本原因(yin)已(yi)公認為(wei)是(shi)由(you)于一種富鉻（61～83％Cr）的(de)a＇相的(de)沉淀析(xi)出所致。它具有(you)體(ti)心立方晶格結構，無磁性(xing)。d相的(de)析(xi)出不(bu)僅帶來(lai)脆性(xing)，而且顯著降低鋼的(de)耐(nai)蝕(shi)性(xing)能。
由于a相的析出-溶解過(guo)程是一(yi)(yi)種可逆過(guo)程，475℃脆性可以通過(guo)重新加熱(re)至(zhi)(zhi)540℃以上溫度，并保溫一(yi)(yi)定時間快(kuai)速冷卻(que)至(zhi)(zhi)室溫的辦法消除(chu)。
2. σ相脆性
根據Fe-Cr相(xiang)圖，當鉻(ge)(ge)(ge)含量在15～70％的范(fan)(fan)圍內，于(yu)500～800℃時存在σ相(xiang)。它是一種金屬(shu)間化合物，含鉻(ge)(ge)(ge)42～50％，無磁性、具有四方晶(jing)格結構，屬(shu)高硬(ying)度(du)(du)脆(cui)性相(xiang)。σ相(xiang)首先產(chan)生于(yu)晶(jing)粒邊(bian)界，呈鏈網小(xiao)島形狀。其形成(cheng)速(su)度(du)(du)比(bi)較緩慢，如含鉻(ge)(ge)(ge)量小(xiao)于(yu)30％的鐵素體(ti)不銹鋼(gang)在進行堆焊(han)或鑄造時，在能(neng)形成(cheng)g相(xiang)的溫度(du)(du)范(fan)(fan)圍內通(tong)常沒有足(zu)夠的時間來形成(cheng)σ相(xiang)。只有足(zu)夠時間保(bao)溫才能(neng)形成(cheng)σ相(xiang)，使鋼(gang)的硬(ying)度(du)(du)提高，卻(que)顯著(zhu)降低鋼(gang)的塑(su)性、缺口
韌(ren)性(xing)及耐蝕性(xing)能。添加某(mou)些元素，如鉬、硅等(deng)，可(ke)以(yi)擴大σ相(xiang)(xiang)區存在范圍、使σ相(xiang)(xiang)區向低鉻濃度方向移動，有利于(yu)σ相(xiang)(xiang)的(de)形(xing)成。冷加工也會增(zeng)大σ相(xiang)(xiang)的(de)析出速度。提高鉻含(han)量將顯著(zhu)加速σ相(xiang)(xiang)的(de)形(xing)成。
σ相(xiang)的形成(cheng)是可逆的。故可以(yi)(yi)通(tong)過重(zhong)新加熱至(zhi)800℃以(yi)(yi)上溫(wen)度，保(bao)溫(wen)1h或更長時間，使σ相(xiang)溶解后快速冷卻至(zhi)室溫(wen)的辦法(fa)消(xiao)除。
三、高溫脆性
普(pu)通高(gao)鉻(ge)鐵素體(ti)不銹(xiu)鋼（間(jian)隙元素如碳、氮的(de)含量在中等以(yi)(yi)(yi)上(shang)時(shi)(shi)），加熱(re)至(zhi)950～1000℃以(yi)(yi)(yi)上(shang)，急冷至(zhi)室(shi)溫(wen)，其塑性和缺口韌性顯(xian)著降低，稱為高(gao)溫(wen)脆(cui)(cui)性。若重新加熱(re)至(zhi)750～850℃，可(ke)以(yi)(yi)(yi)恢復(fu)其塑性。這(zhe)種高(gao)溫(wen)脆(cui)(cui)性十(shi)分有害，進行焊(han)接，在950℃以(yi)(yi)(yi)上(shang)等溫(wen)熱(re)處理或鑄造工藝過(guo)程中，均可(ke)能出現這(zhe)種脆(cui)(cui)化，同時(shi)(shi)耐蝕性也(ye)顯(xian)著降低。
已經(jing)查(cha)明和證(zheng)實，產(chan)生高(gao)(gao)溫(wen)脆(cui)(cui)(cui)性(xing)的(de)基本原因是同(tong)(tong)碳(tan)(tan)、氮(dan)等(deng)間(jian)隙(xi)元素的(de)碳(tan)(tan)、氮(dan)化(hua)(hua)合物(wu)在晶界和晶內(nei)位錯(cuo)上析出有(you)關。降低(di)鋼中(zhong)的(de)碳(tan)(tan)、氮(dan)含量，減少甚(shen)至避(bi)免碳(tan)(tan)、氮(dan)化(hua)(hua)物(wu)的(de)沉淀析出（還同(tong)(tong)鉻含量、熱處理工(gong)藝有(you)關。鉻含量愈(yu)高(gao)(gao)，其碳(tan)(tan)、氮(dan)溶解度(du)愈(yu)低(di)），可(ke)以大大改善高(gao)(gao)溫(wen)脆(cui)(cui)(cui)性(xing)。高(gao)(gao)純級高(gao)(gao)鉻鐵素體不銹鋼在克服高(gao)(gao)溫(wen)脆(cui)(cui)(cui)性(xing)方面已經(jing)取得良好效果(guo)。
此外(wai)，高(gao)鉻鐵(tie)素體不銹鋼鑄態(tai)晶粒(li)十分粗大(da)，只能通過(guo)加工軋制和(he)適當溫(wen)度(du)(du)下再結晶予以細化。但當加熱超過(guo)950℃時（如焊接等），具有強烈(lie)的晶粒(li)長大(da)傾向。眾所(suo)周知(zhi)，粗大(da)晶粒(li)比相(xiang)應細晶組織的塑性(xing)或韌(ren)性(xing)要差。高(gao)鉻鐵(tie)素體不銹鋼材的厚(hou)度(du)(du)及(ji)晶粒(li)尺(chi)寸因素對(dui)室溫(wen)脆(cui)性(xing)存在(zai)影響(xiang)。但是(shi)，高(gao)純級（碳、氮含(han)量極低(di)）不銹鋼，因其脆(cui)性(xing)轉變(bian)溫(wen)度(du)(du)已(yi)降得很低(di)，晶粒(li)尺(chi)寸對(dui)室溫(wen)缺口韌(ren)性(xing)的影響(xiang)也就(jiu)不大(da)了。板(ban)愈厚(hou)，要求控制的碳、氮含(han)量應愈低(di)，才能保證(zheng)必(bi)要的缺口韌(ren)性(xing)。
四、晶間腐蝕敏感性
普(pu)通高鉻鐵素(su)體不(bu)銹(xiu)鋼在加熱(re)過(guo)程中(zhong)存在造成475℃脆(cui)性(xing)、σ相脆(cui)性(xing)和高溫脆(cui)性(xing)的三個(ge)脆(cui)化溫度(du)區。由于富鉻的α＇相、σ相或碳、氮化合物的析出等原因，不(bu)僅引(yin)起脆(cui)化，而且帶來晶間(jian)腐(fu)蝕(shi)(shi)(shi)敏感(gan)性(xing)，使(shi)耐蝕(shi)(shi)(shi)性(xing)能顯(xian)著(zhu)降低。尤(you)其是當溫度(du)超過(guo)900～950℃以上而后快冷時，具(ju)有十(shi)分敏感(gan)的晶間(jian)腐(fu)蝕(shi)(shi)(shi)傾向(xiang)。即使(shi)在碳氮含量(liang)較低和象自來水這樣弱的腐(fu)蝕(shi)(shi)(shi)條件下，經(jing)高溫空冷或焊縫區也會發(fa)生晶間(jian)腐(fu)蝕(shi)(shi)(shi)（9,10）。若(ruo)重新(xin)加熱(re)至700～850℃左右熱(re)處理，其晶間(jian)腐(fu)蝕(shi)(shi)(shi)敏感(gan)性(xing)可以消除。
對(dui)普通高(gao)(gao)(gao)鉻(ge)(ge)鐵(tie)素(su)(su)(su)體(ti)(ti)(ti)不銹(xiu)鋼經(jing)高(gao)(gao)(gao)溫快(kuai)(kuai)冷后產生晶(jing)間腐蝕(shi)(shi)傾(qing)向(xiang)機理(li)的(de)(de)解(jie)釋，主(zhu)要是將(jiang)解(jie)釋奧(ao)(ao)(ao)氏(shi)(shi)體(ti)(ti)(ti)不銹(xiu)鋼晶(jing)間腐蝕(shi)(shi)的(de)(de)貧(pin)鉻(ge)(ge)理(li)論應用于鐵(tie)素(su)(su)(su)體(ti)(ti)(ti)不銹(xiu)鋼。從敏化溫度(du)(du)和消除(chu)晶(jing)間腐蝕(shi)(shi)傾(qing)向(xiang)溫度(du)(du)來看，奧(ao)(ao)(ao)氏(shi)(shi)體(ti)(ti)(ti)型和鐵(tie)素(su)(su)(su)體(ti)(ti)(ti)型不銹(xiu)鋼正好(hao)相(xiang)反。但本質相(xiang)同，均是由(you)于如富鉻(ge)(ge)碳(tan)化物(wu)的(de)(de)析(xi)(xi)(xi)出(chu)造成其(qi)附(fu)近區貧(pin)鉻(ge)(ge)引(yin)起(qi)。碳(tan)、氮在(zai)(zai)(zai)鐵(tie)素(su)(su)(su)體(ti)(ti)(ti)中(zhong)(zhong)的(de)(de)固溶(rong)度(du)(du)比(bi)在(zai)(zai)(zai)奧(ao)(ao)(ao)氏(shi)(shi)體(ti)(ti)(ti)中(zhong)(zhong)小的(de)(de)多，而鉻(ge)(ge)在(zai)(zai)(zai)鐵(tie)素(su)(su)(su)體(ti)(ti)(ti)中(zhong)(zhong)的(de)(de)擴散速度(du)(du)比(bi)在(zai)(zai)(zai)奧(ao)(ao)(ao)氏(shi)(shi)體(ti)(ti)(ti)中(zhong)(zhong)大的(de)(de)多。中(zhong)(zhong)等以(yi)上(shang)碳(tan)、氮含量的(de)(de)高(gao)(gao)(gao)鉻(ge)(ge)鐵(tie)素(su)(su)(su)體(ti)(ti)(ti)不銹(xiu)鋼，加(jia)熱(re)至(zhi)約950℃以(yi)上(shang)，富鉻(ge)(ge)的(de)(de)碳(tan)、氮化合物(wu)溶(rong)解(jie)于鐵(tie)素(su)(su)(su)體(ti)(ti)(ti)（固溶(rong)體(ti)(ti)(ti)）中(zhong)(zhong)。但在(zai)(zai)(zai)快(kuai)(kuai)速淬火冷卻過(guo)(guo)程(cheng)中(zhong)(zhong)，由(you)于高(gao)(gao)(gao)度(du)(du)過(guo)(guo)飽和的(de)(de)間隙固溶(rong)體(ti)(ti)(ti)具有強烈析(xi)(xi)(xi)出(chu)傾(qing)向(xiang)和在(zai)(zai)(zai)鐵(tie)素(su)(su)(su)體(ti)(ti)(ti)中(zhong)(zhong)碳(tan)、氮元素(su)(su)(su)的(de)(de)擴散速度(du)(du)極快(kuai)(kuai)（比(bi)鉻(ge)(ge)還快(kuai)(kuai)，比(bi)在(zai)(zai)(zai)奧(ao)(ao)(ao)氏(shi)(shi)體(ti)(ti)(ti)中(zhong)(zhong)快(kuai)(kuai)數百(bai)倍），經(jing)過(guo)(guo)中(zhong)(zhong)溫時也(ye)難以(yi)阻止富鉻(ge)(ge)碳(tan)、氮化物(wu)的(de)(de)快(kuai)(kuai)速析(xi)(xi)(xi)出(chu)（其(qi)沉淀析(xi)(xi)(xi)出(chu)溫度(du)(du)一般(ban)認為在(zai)(zai)(zai)427℃至(zhi)900℃之間）。當重新加(jia)熱(re)至(zhi)700～850℃時，因(yin)鉻(ge)(ge)的(de)(de)快(kuai)(kuai)速擴散增(zeng)加(jia)了(le)貧(pin)鉻(ge)(ge)區的(de)(de)鉻(ge)(ge)含量。雖有晶(jing)間析(xi)(xi)(xi)出(chu)物(wu)存在(zai)(zai)(zai)，耐晶(jing)間腐蝕(shi)(shi)性能卻良好(hao)。
綜上所述，475℃脆性(xing)和(he)σ相脆性(xing)，可通過800℃左(zuo)右(you)保溫一(yi)定時(shi)間快(kuai)冷予以消除(chu)。焊(han)接(jie)或高溫淬火，因經(jing)過其相應脆化溫度區的時(shi)間短暫，一(yi)般來不及出現脆化。因此它們對制(zhi)作焊(han)接構件設備的(de)威脅尚不大。而由于(yu)碳、氮等間隙(xi)元素(su)(su)(su)含量高而引起的(de)高溫(wen)脆(cui)性(xing)和(he)晶(jing)間腐蝕敏(min)感(gan)性(xing)、脆(cui)性(xing)轉(zhuan)變溫(wen)度高和(he)缺口(kou)敏(min)感(gan)性(xing)大才是(shi)影響焊(han)接、加工等性(xing)能、限制(zhi)普通高鉻鐵素(su)(su)(su)體不銹(xiu)鋼應用(yong)的(de)主要障(zhang)礙。故發(fa)展了(le)新一代高純級高鉻鐵素(su)(su)(su)體不銹(xiu)鋼。它(ta)在(zai)經過(guo)焊(han)接等高溫(wen)過(guo)程后，具有良好的(de)塑性(xing)和(he)耐蝕性(xing)，其脆(cui)性(xing)轉(zhuan)變溫(wen)度一般均低于(yu)室(shi)溫(wen)，從而大大擴(kuo)大其應用(yong)范圍(wei)。
