一(yi)、脆性(xing)轉變溫度和缺(que)口敏感性(xing)
含鉻量超過15％的普通鐵(tie)素體不銹鋼(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(gang)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)性和(he)σ相脆(cui)性
一般來說，鐵素(su)體(ti)不(bu)(bu)銹鋼(gang)加熱至高溫(wen)(wen)，基本上不(bu)(bu)出(chu)現(xian)奧氏(shi)(shi)體(ti)相變，因(yin)此(ci)難以經淬(cui)火(huo)形(xing)成(cheng)馬氏(shi)(shi)體(ti)產(chan)生(sheng)明(ming)顯強化。但是(shi)由(you)低溫(wen)(wen)至高溫(wen)(wen)存在三個溫(wen)(wen)度區間(jian)，經其處理后(hou)，強度、硬度明(ming)顯提高，而鋼(gang)的塑性和沖擊韌性顯著下(xia)降(jiang)。通常(chang)，這是(shi)人們所(suo)不(bu)(bu)希望而極力要(yao)設法(fa)避免(mian)的。這里先介紹兩種非高溫(wen)(wen)的脆性：
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(cui)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)的基(ji)本原因已公認(ren)為(wei)是由于一種富鉻（61～83％Cr）的a＇相(xiang)的沉淀析出(chu)所致。它具有體心立方晶格(ge)結構，無磁性(xing)。d相(xiang)的析出(chu)不僅帶來脆性(xing)，而且顯著降低(di)鋼的耐(nai)蝕性(xing)能(neng)。
由于a相的(de)(de)析(xi)出-溶解過程是(shi)一(yi)種可逆過程，475℃脆性可以通過重新加熱至(zhi)(zhi)540℃以上溫度，并保溫一(yi)定時間快速冷卻(que)至(zhi)(zhi)室溫的(de)(de)辦法(fa)消除。
2. σ相脆(cui)性(xing)
根據Fe-Cr相(xiang)(xiang)圖，當鉻含(han)量在(zai)15～70％的(de)范圍(wei)內，于500～800℃時存在(zai)σ相(xiang)(xiang)。它是一種(zhong)金(jin)屬間化合物，含(han)鉻42～50％，無磁性(xing)(xing)、具有(you)四方晶格結構(gou)，屬高硬度(du)(du)脆性(xing)(xing)相(xiang)(xiang)。σ相(xiang)(xiang)首(shou)先(xian)產生于晶粒邊界(jie)，呈鏈網小島形(xing)狀。其(qi)形(xing)成速度(du)(du)比較緩慢，如含(han)鉻量小于30％的(de)鐵素體不(bu)銹鋼在(zai)進(jin)行堆焊(han)或(huo)鑄造時，在(zai)能(neng)形(xing)成g相(xiang)(xiang)的(de)溫(wen)度(du)(du)范圍(wei)內通常沒(mei)有(you)足夠的(de)時間來形(xing)成σ相(xiang)(xiang)。只有(you)足夠時間保溫(wen)才能(neng)形(xing)成σ相(xiang)(xiang)，使鋼的(de)硬度(du)(du)提(ti)高，卻(que)顯(xian)著降(jiang)低鋼的(de)塑性(xing)(xing)、缺(que)口
韌性及(ji)耐(nai)蝕性能。添加(jia)(jia)某些(xie)元素，如鉬、硅等，可以擴大(da)σ相(xiang)區(qu)(qu)存在范(fan)圍、使σ相(xiang)區(qu)(qu)向低(di)鉻濃度方向移動，有利于σ相(xiang)的(de)(de)形(xing)(xing)成(cheng)。冷(leng)加(jia)(jia)工也會(hui)增大(da)σ相(xiang)的(de)(de)析出速(su)度。提高鉻含(han)量(liang)將顯著加(jia)(jia)速(su)σ相(xiang)的(de)(de)形(xing)(xing)成(cheng)。
σ相(xiang)的形成是(shi)可逆的。故可以通(tong)過(guo)重新加熱至800℃以上溫度，保(bao)溫1h或更長(chang)時間，使(shi)σ相(xiang)溶解后(hou)快速冷(leng)卻(que)至室溫的辦法(fa)消(xiao)除(chu)。
三、高溫脆性
普(pu)通高(gao)鉻鐵素體不銹鋼（間(jian)隙(xi)元素如(ru)碳(tan)、氮的含量在中(zhong)等以(yi)(yi)上時(shi)），加(jia)熱(re)(re)至950～1000℃以(yi)(yi)上，急冷(leng)至室溫(wen)，其塑(su)性(xing)和缺口韌性(xing)顯(xian)著降(jiang)低，稱為(wei)高(gao)溫(wen)脆(cui)性(xing)。若重新加(jia)熱(re)(re)至750～850℃，可以(yi)(yi)恢復其塑(su)性(xing)。這種高(gao)溫(wen)脆(cui)性(xing)十分(fen)有害，進行焊接，在950℃以(yi)(yi)上等溫(wen)熱(re)(re)處理或鑄造工藝過程中(zhong)，均可能出現這種脆(cui)化，同時(shi)耐蝕(shi)性(xing)也顯(xian)著降(jiang)低。
已經(jing)查(cha)明和(he)證(zheng)實，產生高溫脆(cui)性的(de)基本(ben)原因是同(tong)碳(tan)、氮(dan)(dan)等間隙元(yuan)素的(de)碳(tan)、氮(dan)(dan)化合物(wu)在晶界和(he)晶內位錯上析出有關。降低(di)(di)鋼中(zhong)的(de)碳(tan)、氮(dan)(dan)含量，減少甚至避免碳(tan)、氮(dan)(dan)化物(wu)的(de)沉(chen)淀析出（還(huan)同(tong)鉻含量、熱(re)處理工藝有關。鉻含量愈高，其(qi)碳(tan)、氮(dan)(dan)溶解度愈低(di)(di)），可以大(da)大(da)改善高溫脆(cui)性。高純級高鉻鐵素體(ti)不銹(xiu)鋼在克服高溫脆(cui)性方面已經(jing)取得良(liang)好效(xiao)果(guo)。
此外，高(gao)鉻(ge)(ge)鐵素(su)體不(bu)銹鋼鑄態(tai)晶(jing)粒(li)十分粗大(da)，只能通過加工(gong)軋制和適當(dang)溫度下再結晶(jing)予以細化。但(dan)當(dang)加熱(re)超(chao)過950℃時（如焊接等），具(ju)有強(qiang)烈的晶(jing)粒(li)長(chang)大(da)傾向。眾所(suo)周知，粗大(da)晶(jing)粒(li)比相應細晶(jing)組織(zhi)的塑性(xing)(xing)或韌性(xing)(xing)要(yao)(yao)差。高(gao)鉻(ge)(ge)鐵素(su)體不(bu)銹鋼材的厚(hou)度及晶(jing)粒(li)尺(chi)寸因(yin)素(su)對(dui)室溫脆性(xing)(xing)存在影(ying)響。但(dan)是，高(gao)純級(ji)（碳(tan)、氮含量極低(di)(di)）不(bu)銹鋼，因(yin)其脆性(xing)(xing)轉變溫度已降得很低(di)(di)，晶(jing)粒(li)尺(chi)寸對(dui)室溫缺(que)口韌性(xing)(xing)的影(ying)響也就不(bu)大(da)了。板愈厚(hou)，要(yao)(yao)求控制的碳(tan)、氮含量應愈低(di)(di)，才能保(bao)證必要(yao)(yao)的缺(que)口韌性(xing)(xing)。
四、晶間(jian)腐蝕敏感性
普通高鉻鐵素體不銹鋼在加熱(re)(re)過程中存在造成475℃脆性(xing)、σ相(xiang)(xiang)脆性(xing)和高溫脆性(xing)的三個脆化(hua)溫度區。由于富(fu)鉻的α＇相(xiang)(xiang)、σ相(xiang)(xiang)或碳(tan)、氮化(hua)合物(wu)的析出等(deng)原因(yin)，不僅引(yin)起(qi)脆化(hua)，而且帶來晶間腐(fu)蝕敏(min)感性(xing)，使耐蝕性(xing)能(neng)顯(xian)著(zhu)降低。尤其是當(dang)溫度超過900～950℃以上而后快冷(leng)時，具有十分敏(min)感的晶間腐(fu)蝕傾向。即使在碳(tan)氮含(han)量(liang)較(jiao)低和象(xiang)自來水這樣弱的腐(fu)蝕條件下，經高溫空冷(leng)或焊縫區也會發生晶間腐(fu)蝕（9,10）。若重新加熱(re)(re)至700～850℃左右熱(re)(re)處理，其晶間腐(fu)蝕敏(min)感性(xing)可以消除(chu)。
對(dui)普通(tong)高(gao)鉻(ge)(ge)(ge)鐵(tie)(tie)(tie)素體(ti)(ti)(ti)不銹(xiu)(xiu)鋼(gang)經(jing)高(gao)溫(wen)快(kuai)冷(leng)后(hou)產生(sheng)晶(jing)間(jian)(jian)(jian)腐蝕(shi)傾向(xiang)機理的(de)解(jie)(jie)釋，主要(yao)是將解(jie)(jie)釋奧(ao)(ao)氏體(ti)(ti)(ti)不銹(xiu)(xiu)鋼(gang)晶(jing)間(jian)(jian)(jian)腐蝕(shi)的(de)貧鉻(ge)(ge)(ge)理論應(ying)用于(yu)鐵(tie)(tie)(tie)素體(ti)(ti)(ti)不銹(xiu)(xiu)鋼(gang)。從敏化(hua)溫(wen)度(du)(du)(du)和(he)消除(chu)晶(jing)間(jian)(jian)(jian)腐蝕(shi)傾向(xiang)溫(wen)度(du)(du)(du)來看，奧(ao)(ao)氏體(ti)(ti)(ti)型和(he)鐵(tie)(tie)(tie)素體(ti)(ti)(ti)型不銹(xiu)(xiu)鋼(gang)正好相反。但(dan)本質相同，均是由(you)于(yu)如富(fu)鉻(ge)(ge)(ge)碳(tan)(tan)化(hua)物的(de)析出造(zao)成其(qi)(qi)附近區貧鉻(ge)(ge)(ge)引(yin)起。碳(tan)(tan)、氮(dan)在(zai)鐵(tie)(tie)(tie)素體(ti)(ti)(ti)中(zhong)的(de)固溶度(du)(du)(du)比(bi)在(zai)奧(ao)(ao)氏體(ti)(ti)(ti)中(zhong)小的(de)多，而鉻(ge)(ge)(ge)在(zai)鐵(tie)(tie)(tie)素體(ti)(ti)(ti)中(zhong)的(de)擴(kuo)(kuo)散(san)速度(du)(du)(du)比(bi)在(zai)奧(ao)(ao)氏體(ti)(ti)(ti)中(zhong)大的(de)多。中(zhong)等以上碳(tan)(tan)、氮(dan)含(han)量的(de)高(gao)鉻(ge)(ge)(ge)鐵(tie)(tie)(tie)素體(ti)(ti)(ti)不銹(xiu)(xiu)鋼(gang)，加熱至約950℃以上，富(fu)鉻(ge)(ge)(ge)的(de)碳(tan)(tan)、氮(dan)化(hua)合物溶解(jie)(jie)于(yu)鐵(tie)(tie)(tie)素體(ti)(ti)(ti)（固溶體(ti)(ti)(ti)）中(zhong)。但(dan)在(zai)快(kuai)速淬(cui)火冷(leng)卻過(guo)程中(zhong)，由(you)于(yu)高(gao)度(du)(du)(du)過(guo)飽和(he)的(de)間(jian)(jian)(jian)隙(xi)固溶體(ti)(ti)(ti)具有強烈析出傾向(xiang)和(he)在(zai)鐵(tie)(tie)(tie)素體(ti)(ti)(ti)中(zhong)碳(tan)(tan)、氮(dan)元素的(de)擴(kuo)(kuo)散(san)速度(du)(du)(du)極快(kuai)（比(bi)鉻(ge)(ge)(ge)還快(kuai)，比(bi)在(zai)奧(ao)(ao)氏體(ti)(ti)(ti)中(zhong)快(kuai)數百(bai)倍），經(jing)過(guo)中(zhong)溫(wen)時也難以阻止(zhi)富(fu)鉻(ge)(ge)(ge)碳(tan)(tan)、氮(dan)化(hua)物的(de)快(kuai)速析出（其(qi)(qi)沉(chen)淀析出溫(wen)度(du)(du)(du)一般(ban)認為在(zai)427℃至900℃之間(jian)(jian)(jian)）。當重新加熱至700～850℃時，因鉻(ge)(ge)(ge)的(de)快(kuai)速擴(kuo)(kuo)散(san)增加了(le)貧鉻(ge)(ge)(ge)區的(de)鉻(ge)(ge)(ge)含(han)量。雖(sui)有晶(jing)間(jian)(jian)(jian)析出物存(cun)在(zai)，耐(nai)晶(jing)間(jian)(jian)(jian)腐蝕(shi)性能(neng)卻良好。
綜上(shang)所述(shu)，475℃脆(cui)性(xing)(xing)和σ相脆(cui)性(xing)(xing)，可通過800℃左右保溫一定時(shi)間(jian)快(kuai)冷予(yu)以消除。焊接或高溫淬火，因經過其相應(ying)脆(cui)化(hua)溫度區的時(shi)間(jian)短暫，一般來不及(ji)出現脆(cui)化(hua)。因此它們對(dui)制(zhi)作焊接(jie)構件設備的威脅尚不大。而由(you)于碳、氮等(deng)間隙(xi)元素(su)(su)含量高(gao)(gao)(gao)而引起的高(gao)(gao)(gao)溫(wen)(wen)(wen)脆(cui)性(xing)(xing)和(he)晶間腐蝕敏感性(xing)(xing)、脆(cui)性(xing)(xing)轉變溫(wen)(wen)(wen)度高(gao)(gao)(gao)和(he)缺口(kou)敏感性(xing)(xing)大才是影(ying)響焊接(jie)、加工等(deng)性(xing)(xing)能、限(xian)制(zhi)普通高(gao)(gao)(gao)鉻鐵素(su)(su)體不銹鋼應用(yong)的主要障礙。故(gu)發展(zhan)了新一(yi)代高(gao)(gao)(gao)純級高(gao)(gao)(gao)鉻鐵素(su)(su)體不銹鋼。它在(zai)經過焊接(jie)等(deng)高(gao)(gao)(gao)溫(wen)(wen)(wen)過程后，具有(you)良(liang)好的塑性(xing)(xing)和(he)耐蝕性(xing)(xing)，其脆(cui)性(xing)(xing)轉變溫(wen)(wen)(wen)度一(yi)般(ban)均低于室(shi)溫(wen)(wen)(wen)，從而大大擴大其應用(yong)范圍。
