一(yi)、脆性(xing)(xing)轉變溫度和缺口敏感性(xing)(xing)
含鉻量超過15％的普通鐵素體(ti)不銹鋼(gang)（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(cui)性(xing)(xing)和σ相脆(cui)性(xing)(xing)
一(yi)般來說，鐵(tie)素體不銹(xiu)鋼(gang)加(jia)熱至高(gao)溫(wen)(wen)，基(ji)本上不出現奧氏體相變(bian)，因此難(nan)以經(jing)淬火形成馬氏體產(chan)生明顯(xian)強化(hua)。但是由低溫(wen)(wen)至高(gao)溫(wen)(wen)存在三個溫(wen)(wen)度區(qu)間(jian)，經(jing)其處理后，強度、硬度明顯(xian)提高(gao)，而(er)鋼(gang)的(de)塑性和沖擊(ji)韌性顯(xian)著下降。通常，這是人們所不希望(wang)而(er)極力要設(she)法(fa)避(bi)免的(de)。這里先(xian)介紹(shao)兩(liang)種(zhong)非高(gao)溫(wen)(wen)的(de)脆性：
1. 475℃脆(cui)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(cui)性(xing)。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(chan)生475℃脆性(xing)(xing)的基本原因已公認為(wei)是由于一種富鉻（61～83％Cr）的a＇相的沉淀(dian)析(xi)出(chu)所致。它具有體心立方晶(jing)格結(jie)構，無磁(ci)性(xing)(xing)。d相的析(xi)出(chu)不僅帶(dai)來(lai)脆性(xing)(xing)，而且(qie)顯著降(jiang)低鋼的耐蝕性(xing)(xing)能。
由于a相(xiang)的析(xi)出-溶解過(guo)程是一種可(ke)(ke)逆過(guo)程，475℃脆性可(ke)(ke)以(yi)通過(guo)重新加熱(re)至540℃以(yi)上溫度，并保溫一定時間快速冷卻至室溫的辦(ban)法消除。
2. σ相脆性(xing)
根據Fe-Cr相(xiang)(xiang)圖，當(dang)鉻(ge)(ge)含(han)(han)量在15～70％的范圍(wei)內，于500～800℃時(shi)存在σ相(xiang)(xiang)。它是一種金屬間化合(he)物(wu)，含(han)(han)鉻(ge)(ge)42～50％，無磁性(xing)、具有(you)四方晶格結構，屬高(gao)硬度脆性(xing)相(xiang)(xiang)。σ相(xiang)(xiang)首先產生于晶粒邊界，呈鏈網(wang)小(xiao)島形(xing)(xing)狀。其形(xing)(xing)成(cheng)速度比較緩(huan)慢，如含(han)(han)鉻(ge)(ge)量小(xiao)于30％的鐵素體(ti)不銹鋼在進行堆(dui)焊或鑄造時(shi)，在能形(xing)(xing)成(cheng)g相(xiang)(xiang)的溫度范圍(wei)內通常沒有(you)足(zu)夠的時(shi)間來形(xing)(xing)成(cheng)σ相(xiang)(xiang)。只有(you)足(zu)夠時(shi)間保溫才能形(xing)(xing)成(cheng)σ相(xiang)(xiang)，使(shi)鋼的硬度提高(gao)，卻(que)顯著(zhu)降低(di)鋼的塑(su)性(xing)、缺口
韌性(xing)及耐蝕性(xing)能。添加某些元素，如鉬、硅等，可(ke)以擴大σ相(xiang)區存在范圍、使σ相(xiang)區向(xiang)低鉻濃度方向(xiang)移動(dong)，有利于(yu)σ相(xiang)的(de)形成。冷(leng)加工也會增(zeng)大σ相(xiang)的(de)析(xi)出速度。提高鉻含量將顯著加速σ相(xiang)的(de)形成。
σ相的形成是可逆的。故可以通過(guo)重(zhong)新加(jia)熱至800℃以上溫度，保溫1h或更(geng)長時間，使σ相溶解后(hou)快(kuai)速冷卻至室溫的辦法消除。
三、高溫(wen)脆性(xing)
普(pu)通(tong)高鉻鐵素體不銹鋼（間隙(xi)元(yuan)素如碳、氮的(de)含量(liang)在中等以上(shang)時），加熱至(zhi)(zhi)950～1000℃以上(shang)，急冷(leng)至(zhi)(zhi)室溫(wen)，其(qi)塑性(xing)和缺(que)口韌性(xing)顯著降低，稱(cheng)為高溫(wen)脆(cui)(cui)性(xing)。若重(zhong)新加熱至(zhi)(zhi)750～850℃，可以恢復(fu)其(qi)塑性(xing)。這種(zhong)高溫(wen)脆(cui)(cui)性(xing)十分(fen)有害，進行(xing)焊(han)接，在950℃以上(shang)等溫(wen)熱處理或(huo)鑄(zhu)造工藝(yi)過(guo)程(cheng)中，均可能出現這種(zhong)脆(cui)(cui)化，同時耐蝕性(xing)也顯著降低。
已(yi)經查明和證實，產生高(gao)(gao)溫脆性的(de)基(ji)本原(yuan)因是同(tong)碳(tan)、氮(dan)等間(jian)隙元素的(de)碳(tan)、氮(dan)化(hua)合物在晶界和晶內位(wei)錯上析出有關(guan)。降低鋼(gang)(gang)中的(de)碳(tan)、氮(dan)含(han)量，減少(shao)甚至避免(mian)碳(tan)、氮(dan)化(hua)物的(de)沉淀析出（還同(tong)鉻(ge)(ge)含(han)量、熱處理(li)工藝有關(guan)。鉻(ge)(ge)含(han)量愈(yu)高(gao)(gao)，其碳(tan)、氮(dan)溶解度(du)愈(yu)低），可以大(da)大(da)改善高(gao)(gao)溫脆性。高(gao)(gao)純級高(gao)(gao)鉻(ge)(ge)鐵素體(ti)不(bu)銹鋼(gang)(gang)在克服高(gao)(gao)溫脆性方面已(yi)經取得良(liang)好效(xiao)果(guo)。
此外，高鉻鐵(tie)素(su)體(ti)不(bu)(bu)銹(xiu)鋼鑄態晶(jing)粒(li)十(shi)分(fen)粗大，只能通過加工軋制和適當(dang)溫(wen)度(du)下再結晶(jing)予以(yi)細化(hua)。但當(dang)加熱(re)超過950℃時（如焊接等），具有(you)強烈的(de)晶(jing)粒(li)長大傾向(xiang)。眾(zhong)所周知，粗大晶(jing)粒(li)比相應細晶(jing)組織的(de)塑性(xing)或(huo)韌性(xing)要(yao)差(cha)。高鉻鐵(tie)素(su)體(ti)不(bu)(bu)銹(xiu)鋼材的(de)厚(hou)度(du)及(ji)晶(jing)粒(li)尺(chi)寸因素(su)對室溫(wen)脆(cui)性(xing)存在影響。但是，高純級（碳、氮含(han)量(liang)極低(di)）不(bu)(bu)銹(xiu)鋼，因其(qi)脆(cui)性(xing)轉變(bian)溫(wen)度(du)已降得很低(di)，晶(jing)粒(li)尺(chi)寸對室溫(wen)缺口韌性(xing)的(de)影響也就不(bu)(bu)大了。板愈(yu)厚(hou)，要(yao)求控(kong)制的(de)碳、氮含(han)量(liang)應愈(yu)低(di)，才能保證(zheng)必(bi)要(yao)的(de)缺口韌性(xing)。
四、晶間腐蝕敏感(gan)性
普通高鉻鐵素體不(bu)銹鋼在(zai)加(jia)熱(re)(re)過程中(zhong)存(cun)在(zai)造成475℃脆(cui)性(xing)、σ相(xiang)脆(cui)性(xing)和高溫(wen)脆(cui)性(xing)的(de)(de)三(san)個脆(cui)化(hua)(hua)溫(wen)度區。由于富鉻的(de)(de)α＇相(xiang)、σ相(xiang)或碳、氮化(hua)(hua)合物的(de)(de)析出等原因(yin)，不(bu)僅(jin)引起脆(cui)化(hua)(hua)，而且帶(dai)來(lai)晶(jing)間(jian)腐(fu)(fu)(fu)蝕敏感(gan)性(xing)，使(shi)耐(nai)蝕性(xing)能顯著降低(di)。尤其是當溫(wen)度超過900～950℃以上而后(hou)快冷(leng)時，具有十分敏感(gan)的(de)(de)晶(jing)間(jian)腐(fu)(fu)(fu)蝕傾向。即使(shi)在(zai)碳氮含量較低(di)和象自來(lai)水這樣(yang)弱的(de)(de)腐(fu)(fu)(fu)蝕條件下，經高溫(wen)空冷(leng)或焊縫區也會(hui)發生晶(jing)間(jian)腐(fu)(fu)(fu)蝕（9,10）。若重新加(jia)熱(re)(re)至700～850℃左右熱(re)(re)處理，其晶(jing)間(jian)腐(fu)(fu)(fu)蝕敏感(gan)性(xing)可以消除(chu)。
對(dui)普通高鉻鐵(tie)素(su)體(ti)(ti)(ti)不銹(xiu)鋼經高溫(wen)快(kuai)冷后產生晶(jing)(jing)間(jian)(jian)腐(fu)(fu)蝕傾向機理(li)的(de)(de)(de)(de)解(jie)釋(shi)(shi)，主要是將解(jie)釋(shi)(shi)奧(ao)(ao)(ao)(ao)氏(shi)體(ti)(ti)(ti)不銹(xiu)鋼晶(jing)(jing)間(jian)(jian)腐(fu)(fu)蝕的(de)(de)(de)(de)貧(pin)鉻理(li)論(lun)應(ying)用于(yu)鐵(tie)素(su)體(ti)(ti)(ti)不銹(xiu)鋼。從敏化溫(wen)度(du)和(he)消(xiao)除(chu)晶(jing)(jing)間(jian)(jian)腐(fu)(fu)蝕傾向溫(wen)度(du)來看(kan)，奧(ao)(ao)(ao)(ao)氏(shi)體(ti)(ti)(ti)型和(he)鐵(tie)素(su)體(ti)(ti)(ti)型不銹(xiu)鋼正好相反。但本質相同，均是由于(yu)如(ru)富鉻碳化物(wu)的(de)(de)(de)(de)析出造成其(qi)附近區貧(pin)鉻引起。碳、氮在鐵(tie)素(su)體(ti)(ti)(ti)中(zhong)的(de)(de)(de)(de)固(gu)溶度(du)比(bi)在奧(ao)(ao)(ao)(ao)氏(shi)體(ti)(ti)(ti)中(zhong)小的(de)(de)(de)(de)多，而鉻在鐵(tie)素(su)體(ti)(ti)(ti)中(zhong)的(de)(de)(de)(de)擴散速度(du)比(bi)在奧(ao)(ao)(ao)(ao)氏(shi)體(ti)(ti)(ti)中(zhong)大的(de)(de)(de)(de)多。中(zhong)等以上(shang)碳、氮含(han)量(liang)的(de)(de)(de)(de)高鉻鐵(tie)素(su)體(ti)(ti)(ti)不銹(xiu)鋼，加(jia)熱至約950℃以上(shang)，富鉻的(de)(de)(de)(de)碳、氮化合物(wu)溶解(jie)于(yu)鐵(tie)素(su)體(ti)(ti)(ti)（固(gu)溶體(ti)(ti)(ti)）中(zhong)。但在快(kuai)速淬火冷卻過程中(zhong)，由于(yu)高度(du)過飽和(he)的(de)(de)(de)(de)間(jian)(jian)隙固(gu)溶體(ti)(ti)(ti)具有強烈析出傾向和(he)在鐵(tie)素(su)體(ti)(ti)(ti)中(zhong)碳、氮元(yuan)素(su)的(de)(de)(de)(de)擴散速度(du)極(ji)快(kuai)（比(bi)鉻還快(kuai)，比(bi)在奧(ao)(ao)(ao)(ao)氏(shi)體(ti)(ti)(ti)中(zhong)快(kuai)數百倍），經過中(zhong)溫(wen)時也難以阻止富鉻碳、氮化物(wu)的(de)(de)(de)(de)快(kuai)速析出（其(qi)沉淀(dian)析出溫(wen)度(du)一般(ban)認為(wei)在427℃至900℃之間(jian)(jian)）。當重新加(jia)熱至700～850℃時，因鉻的(de)(de)(de)(de)快(kuai)速擴散增加(jia)了貧(pin)鉻區的(de)(de)(de)(de)鉻含(han)量(liang)。雖有晶(jing)(jing)間(jian)(jian)析出物(wu)存在，耐(nai)晶(jing)(jing)間(jian)(jian)腐(fu)(fu)蝕性能卻良好。
綜上(shang)所述，475℃脆性和σ相脆性，可通過(guo)800℃左右保溫一(yi)定時間快(kuai)冷予(yu)以消除。焊接或高溫淬火(huo)，因經過(guo)其相應(ying)脆化溫度區的時間短暫，一(yi)般來(lai)不及出現(xian)脆化。因此它(ta)們對制作(zuo)焊接(jie)構(gou)件(jian)設(she)備(bei)的(de)(de)威脅尚不(bu)大(da)(da)。而(er)由于碳(tan)、氮(dan)等間隙元素(su)含量高而(er)引起的(de)(de)高溫脆(cui)性(xing)和晶間腐蝕(shi)敏感(gan)(gan)性(xing)、脆(cui)性(xing)轉變溫度高和缺口(kou)敏感(gan)(gan)性(xing)大(da)(da)才是影響焊接(jie)、加(jia)工等性(xing)能、限制普通高鉻鐵素(su)體(ti)不(bu)銹鋼應用的(de)(de)主要障礙。故發(fa)展(zhan)了(le)新一代高純級(ji)高鉻鐵素(su)體(ti)不(bu)銹鋼。它(ta)在經(jing)過(guo)焊接(jie)等高溫過(guo)程后，具有良好的(de)(de)塑性(xing)和耐蝕(shi)性(xing)，其脆(cui)性(xing)轉變溫度一般均低于室溫，從(cong)而(er)大(da)(da)大(da)(da)擴大(da)(da)其應用范(fan)圍。
