高鉻鐵素不銹鋼主要缺點是脆性大。引起脆性的原因主要有以下幾個方面：
1. 粗(cu)大(da)的原始晶(jing)粒
這類(lei)鋼在冷卻與加熱(re)時不發(fa)生(sheng)相變，故鑄態組(zu)織(zhi)粗(cu)大(da)。粗(cu)大(da)的組(zu)織(zhi)只能(neng)通過壓力(li)加工碎化，無法用熱(re)處(chu)理方(fang)法來改(gai)變它(ta)。工作溫(wen)(wen)度超過再結晶(jing)溫(wen)(wen)度后，晶(jing)粒長(chang)大(da)傾向很(hen)大(da)，加熱(re)至900℃以上，晶(jing)粒即顯著粗(cu)化。由于晶(jing)粒粗(cu)大(da)，這類(lei)鋼的冷脆(cui)性高(gao)(gao)，韌脆(cui)轉變溫(wen)(wen)度高(gao)(gao)，室溫(wen)(wen)的沖擊(ji)韌性很(hen)低。圖(tu)9.30為退火狀態鐵素體(ti)不銹(xiu)鋼的顯微組(zu)織(zhi)。
對(dui)這類(lei)鋼(gang)正確地控(kong)制熱變形的(de)(de)開始溫度(du)和(he)終止溫度(du)是十(shi)分(fen)重要的(de)(de)，如對(dui)Cr25和(he)Cr28鋼(gang)，鍛造和(he)軋制應在750℃或較低的(de)(de)溫度(du)結束。此外，向(xiang)鋼(gang)中加入(ru)少量(liang)的(de)(de)鈦，可使晶(jing)粒粗化(hua)的(de)(de)傾向(xiang)略(lve)微降低。
2. 475℃脆性
含鉻超過15％時，在400～550℃停留較長時間后，鋼在室溫時變得很脆，其沖擊韌度和塑性接近于零，并使鋼的強度和硬度顯著提高（圖9.31），最高脆化溫度接近于475℃，故文獻中把這種脆化現象稱為475℃脆性。
導致475℃脆(cui)性的(de)(de)原因是在(zai)該(gai)溫度區間，自(zi)α相中析(xi)出富鉻(ge)的(de)(de)α＇相，鉻(ge)含量高達(da)61％～83％，具(ju)(ju)有體(ti)(ti)心(xin)立方點陣，點降(jiang)(jiang)常數(shu)為0.2877nm。這(zhe)種高度彌散的(de)(de)亞穩定析(xi)出物與(yu)基體(ti)(ti)保(bao)持共格關系，長大速率極緩慢，在(zai)475℃保(bao)溫2h后具(ju)(ju)有20nm直徑(jing)，而34000h后只長到500nm。由(you)于a＇相的(de)(de)點陣常數(shu)大于鐵素(su)體(ti)(ti)的(de)(de)點陣常數(shu)，析(xi)出時產(chan)生共格應力，使鋼的(de)(de)強(qiang)度和硬(ying)度升高，韌性下降(jiang)(jiang)。475℃脆(cui)性具(ju)(ju)有還原性，可(ke)以通(tong)過加熱至600～650℃保(bao)溫1h后快冷予以消(xiao)除。
圖9.32為Fe-Cr二元相(xiang)(xiang)圖的(de)中間部分(fen)(fen)。可以(yi)(yi)看(kan)出(chu)，α＇相(xiang)(xiang)的(de)產生(sheng)是(shi)由(you)于(yu)520℃以(yi)(yi)下。→α＋α＇（調幅分(fen)(fen)解）反應(ying)的(de)結(jie)果(guo)。α相(xiang)(xiang)的(de)析(xi)出(chu)緩(huan)慢，從較(jiao)高溫度下的(de)單(dan)相(xiang)(xiang)a區空(kong)冷至溶解度線以(yi)(yi)下，不會有(you)a＇相(xiang)(xiang)析(xi)出(chu)，只(zhi)有(you)隨后在520℃時效，才會有(you)a＇相(xiang)(xiang)沉淀(dian)而引起鋼(gang)的(de)脆化。當重新(xin)加熱至550℃以(yi)(yi)上時，由(you)于(yu)α＇相(xiang)(xiang)的(de)溶解，鋼(gang)的(de)塑性、韌性又得到恢復。α相(xiang)(xiang)還使鋼(gang)在硝酸中的(de)耐(nai)蝕(shi)性下降。
3. σ相的析(xi)出(chu)
由圖2.12可以看出，在鐵鉻合金中，低于820℃時，當成分約相當于45％Cr時，出現。相（FeCr）。隨溫度的降低，σ相存在的范圍逐漸擴大，即。相可以溶解相當數量的鐵或鉻。在σ相和α相之間還存在比較寬的兩相區。
σ相的形成需要在600～800℃長時間加熱，更低的溫度因原子擴散困難，故不能生成，如果自高溫以較快的速率冷卻，亦可以抑制σ相的生成。
σ相是一種具有復雜正方點陣（單位晶胞中有30個原子）的金屬間化合物。在鉻鋼中，雜質及大多數合金元素Mo、Si、Mn、Ni等（C、N除外）都促使。相的生成范圍移至較低的鉻含量并加速其形成，因此工業用的含17％Cr的鐵素體鋼，在600～700℃長期加熱便可能形成。相。。相不僅見于高鉻鐵素體鋼，也見于其他奧氏體-鐵素體鋼，以至于奧氏體鋼中，不過σ相在鐵素體中形成較容易。
σ相具有高的硬度（大于68HRC）和脆性，析出時伴有大的體積變化，故引起很大脆性。由于。相富鉻，其析出會引起基體中鉻分布的變化，而使鋼的耐蝕性下降，連續成網狀的σ相較島狀者更為有害。
除σ相外，在含鉬的高鉻鐵素體不銹鋼中還發現有x相存在。x相同樣是一種脆性相，可以顯著降低鋼的缺口韌性。X相中富集Mo、Cr的程度高于。相且析出速率較σ相快。
鐵素體不銹鋼中出現σ相和x相后，可以采用加熱到它們的形成溫度以上保溫后急冷的方法予以消除。
在鐵素體不銹鋼中還會(hui)存在其他影響鋼性能(neng)的相，主要是碳化(hua)物、氮化(hua)物和少量的馬氏體。
碳和氮在鐵素體中的溶解度很低，如含鉻26％的鐵素體不銹鋼在1093℃時，碳在鋼中的溶解度為0.04％，在927℃時僅為0.004％，溫度再降低，其溶解度要降到0.004％以下；927℃以上時，氮在鐵素體中的溶解度為0.023％，而在593℃時僅為0.006％。因此，鐵素體不銹鋼在高溫加熱和在隨后的冷卻過程中，即使急冷，也難以防止碳化物和氮化物的析出，析出的碳化物主要是（Cr，Fe）23C6和（Cr，Fe7C3，析出的氮化物主要是CrN和Cr2N。
析出的碳(tan)化物(wu)和(he)氮化物(wu)對鐵素體不銹鋼的性(xing)能是有害的，主要(yao)表(biao)現(xian)在對耐蝕性(xing)、韌(ren)性(xing)、缺口(kou)敏感性(xing)的影響上。
在(zai)含約17％Cr的鐵素體(ti)不銹鋼中，如(ru)果C＋N含量(liang)(liang)不大于0.03％時可以得到純鐵素體(ti)組織(zhi)(zhi)，當C＋N含量(liang)(liang)大于0.03％后，高溫(wen)下(xia)會生成α＋γ雙相(xiang)結構(gou)。在(zai)隨后的冷卻(que)過程中，y相(xiang)轉(zhuan)變為馬(ma)(ma)氏體(ti)，使(shi)(shi)鋼的組織(zhi)(zhi)具有(you)α＋M雙相(xiang)結構(gou)，從而使(shi)(shi)鋼的組織(zhi)(zhi)細化(hua)，韌脆(cui)轉(zhuan)變溫(wen)度(du)下(xia)移。當鋼中馬(ma)(ma)氏體(ti)含量(liang)(liang)在(zai)9％以上時，其耐腐蝕性良好且不受鋼中碳、氮含量(liang)(liang)的影(ying)響(xiang)。
