一、脆性轉(zhuan)變溫度和缺口敏感(gan)性
含鉻量超過15％的普通鐵素體(ti)不銹(xiu)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(er)、475℃脆性和σ相脆性
一般來說，鐵素體不銹鋼加熱至高(gao)(gao)溫(wen)，基本上不出(chu)現奧(ao)氏(shi)體相變(bian)，因此難以(yi)經(jing)(jing)淬火(huo)形(xing)成馬氏(shi)體產(chan)生明(ming)顯(xian)強(qiang)化。但(dan)是(shi)由低溫(wen)至高(gao)(gao)溫(wen)存在(zai)三個(ge)溫(wen)度區間(jian)，經(jing)(jing)其處理后，強(qiang)度、硬度明(ming)顯(xian)提(ti)高(gao)(gao)，而(er)鋼的(de)(de)塑性(xing)和沖擊韌性(xing)顯(xian)著(zhu)下降(jiang)。通(tong)常，這是(shi)人們所(suo)不希望而(er)極力(li)要設法避免的(de)(de)。這里先介(jie)紹(shao)兩(liang)種非高(gao)(gao)溫(wen)的(de)(de)脆(cui)性(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)(xing)(xing)的(de)基本原(yuan)因已公認為是(shi)由于(yu)一種富鉻(ge)（61～83％Cr）的(de)a＇相的(de)沉淀析出(chu)所致(zhi)。它具有(you)體(ti)心(xin)立方晶格結(jie)構，無磁性(xing)(xing)(xing)。d相的(de)析出(chu)不僅帶(dai)來脆性(xing)(xing)(xing)，而且顯著降(jiang)低鋼(gang)的(de)耐(nai)蝕性(xing)(xing)(xing)能(neng)。
由于a相的(de)(de)析出-溶解過(guo)程是一種可(ke)逆過(guo)程，475℃脆性可(ke)以通過(guo)重新加(jia)熱至540℃以上(shang)溫度，并保溫一定(ding)時間(jian)快速冷(leng)卻至室溫的(de)(de)辦法(fa)消(xiao)除。
2. σ相脆性(xing)
根據Fe-Cr相圖(tu)，當鉻含量(liang)在(zai)(zai)15～70％的(de)范圍內，于(yu)500～800℃時存(cun)在(zai)(zai)σ相。它是(shi)一種金(jin)屬間(jian)化合(he)物(wu)，含鉻42～50％，無磁性(xing)、具有四方晶格(ge)結構，屬高硬(ying)度(du)(du)脆性(xing)相。σ相首先(xian)產生于(yu)晶粒邊界，呈鏈網小島形狀。其形成速度(du)(du)比較緩慢(man)，如含鉻量(liang)小于(yu)30％的(de)鐵素體不(bu)銹(xiu)鋼(gang)在(zai)(zai)進行堆焊(han)或鑄造時，在(zai)(zai)能形成g相的(de)溫度(du)(du)范圍內通(tong)常沒有足夠的(de)時間(jian)來形成σ相。只有足夠時間(jian)保(bao)溫才能形成σ相，使(shi)鋼(gang)的(de)硬(ying)度(du)(du)提(ti)高，卻(que)顯著(zhu)降(jiang)低(di)鋼(gang)的(de)塑性(xing)、缺口
韌性(xing)及耐蝕性(xing)能。添加某些元素，如鉬(mu)、硅等，可(ke)以擴(kuo)大(da)(da)σ相(xiang)區(qu)存在范圍(wei)、使σ相(xiang)區(qu)向低鉻濃(nong)度(du)(du)方向移動，有利于σ相(xiang)的(de)形(xing)成(cheng)。冷加工也會增大(da)(da)σ相(xiang)的(de)析(xi)出速度(du)(du)。提(ti)高鉻含量將顯著加速σ相(xiang)的(de)形(xing)成(cheng)。
σ相(xiang)的(de)形(xing)成(cheng)是可(ke)逆的(de)。故可(ke)以(yi)通過重新(xin)加熱至800℃以(yi)上(shang)溫(wen)度(du)，保溫(wen)1h或更(geng)長時間，使σ相(xiang)溶解(jie)后快速冷卻至室溫(wen)的(de)辦法消除(chu)。
三、高溫脆性
普通高鉻鐵素(su)體(ti)不銹鋼（間隙元素(su)如(ru)碳、氮的含量在(zai)中等以(yi)上時），加熱(re)至(zhi)950～1000℃以(yi)上，急冷至(zhi)室溫(wen)(wen)，其塑(su)性(xing)(xing)和缺口(kou)韌性(xing)(xing)顯著降(jiang)低(di)，稱為高溫(wen)(wen)脆性(xing)(xing)。若重新加熱(re)至(zhi)750～850℃，可(ke)以(yi)恢復其塑(su)性(xing)(xing)。這種高溫(wen)(wen)脆性(xing)(xing)十分(fen)有害，進行焊接，在(zai)950℃以(yi)上等溫(wen)(wen)熱(re)處(chu)理(li)或鑄造工藝過程中，均可(ke)能(neng)出現這種脆化，同時耐(nai)蝕性(xing)(xing)也(ye)顯著降(jiang)低(di)。
已(yi)經查明和(he)(he)證實，產生高(gao)溫脆性的(de)(de)(de)基(ji)本原(yuan)因(yin)是同碳(tan)、氮等間隙元素的(de)(de)(de)碳(tan)、氮化合物在晶(jing)界和(he)(he)晶(jing)內位錯上(shang)析出有關。降低(di)鋼(gang)中的(de)(de)(de)碳(tan)、氮含(han)(han)(han)量，減少(shao)甚至避(bi)免(mian)碳(tan)、氮化物的(de)(de)(de)沉淀析出（還(huan)同鉻(ge)含(han)(han)(han)量、熱處理工(gong)藝(yi)有關。鉻(ge)含(han)(han)(han)量愈高(gao)，其碳(tan)、氮溶解(jie)度愈低(di)），可以大(da)大(da)改善高(gao)溫脆性。高(gao)純級高(gao)鉻(ge)鐵素體不(bu)銹鋼(gang)在克服高(gao)溫脆性方(fang)面已(yi)經取得良好效果(guo)。
此外，高(gao)(gao)鉻鐵素體不(bu)銹鋼鑄態(tai)晶(jing)(jing)(jing)粒(li)十分粗大(da)(da)，只能通(tong)過(guo)加工軋制(zhi)和適當(dang)溫(wen)度(du)(du)下再(zai)結晶(jing)(jing)(jing)予以細化。但(dan)當(dang)加熱超(chao)過(guo)950℃時（如焊接等），具有強烈的晶(jing)(jing)(jing)粒(li)長大(da)(da)傾向。眾所周知(zhi)，粗大(da)(da)晶(jing)(jing)(jing)粒(li)比相應細晶(jing)(jing)(jing)組織的塑性(xing)或韌性(xing)要(yao)(yao)差。高(gao)(gao)鉻鐵素體不(bu)銹鋼材的厚度(du)(du)及(ji)晶(jing)(jing)(jing)粒(li)尺(chi)寸因素對室溫(wen)脆性(xing)存(cun)在影響。但(dan)是，高(gao)(gao)純級（碳、氮含(han)量(liang)(liang)極低）不(bu)銹鋼，因其脆性(xing)轉變溫(wen)度(du)(du)已降得很低，晶(jing)(jing)(jing)粒(li)尺(chi)寸對室溫(wen)缺(que)口(kou)韌性(xing)的影響也就不(bu)大(da)(da)了(le)。板(ban)愈厚，要(yao)(yao)求控制(zhi)的碳、氮含(han)量(liang)(liang)應愈低，才能保證必要(yao)(yao)的缺(que)口(kou)韌性(xing)。
四、晶(jing)間腐蝕敏感性
普(pu)通高(gao)鉻鐵素體(ti)不(bu)銹(xiu)鋼在加(jia)熱過程中存在造(zao)成(cheng)475℃脆(cui)性、σ相(xiang)脆(cui)性和高(gao)溫(wen)脆(cui)性的(de)三個脆(cui)化溫(wen)度區。由于(yu)富鉻的(de)α＇相(xiang)、σ相(xiang)或碳、氮(dan)(dan)化合(he)物的(de)析出等(deng)原因，不(bu)僅引起脆(cui)化，而(er)(er)且(qie)帶(dai)來晶間(jian)(jian)腐蝕敏(min)感(gan)性，使耐蝕性能顯著降(jiang)低。尤其(qi)是當(dang)溫(wen)度超過900～950℃以上(shang)而(er)(er)后快冷(leng)時，具有十分敏(min)感(gan)的(de)晶間(jian)(jian)腐蝕傾向。即使在碳氮(dan)(dan)含量較(jiao)低和象自來水這樣弱的(de)腐蝕條(tiao)件(jian)下，經(jing)高(gao)溫(wen)空(kong)冷(leng)或焊(han)縫區也會(hui)發生(sheng)晶間(jian)(jian)腐蝕（9,10）。若重新加(jia)熱至(zhi)700～850℃左右熱處理，其(qi)晶間(jian)(jian)腐蝕敏(min)感(gan)性可以消除。
對普(pu)通高(gao)鉻(ge)(ge)(ge)(ge)鐵素體(ti)(ti)不(bu)銹(xiu)(xiu)鋼經高(gao)溫(wen)快(kuai)(kuai)冷(leng)后產生晶間(jian)(jian)腐(fu)蝕(shi)傾(qing)向機理(li)的(de)(de)解釋(shi)，主要(yao)是(shi)將解釋(shi)奧(ao)氏(shi)體(ti)(ti)不(bu)銹(xiu)(xiu)鋼晶間(jian)(jian)腐(fu)蝕(shi)的(de)(de)貧鉻(ge)(ge)(ge)(ge)理(li)論應用于(yu)鐵素體(ti)(ti)不(bu)銹(xiu)(xiu)鋼。從敏(min)化(hua)溫(wen)度和(he)(he)消除(chu)晶間(jian)(jian)腐(fu)蝕(shi)傾(qing)向溫(wen)度來看，奧(ao)氏(shi)體(ti)(ti)型和(he)(he)鐵素體(ti)(ti)型不(bu)銹(xiu)(xiu)鋼正好相(xiang)反。但本質相(xiang)同，均(jun)是(shi)由于(yu)如富鉻(ge)(ge)(ge)(ge)碳(tan)化(hua)物的(de)(de)析(xi)(xi)出造成其附近(jin)區貧鉻(ge)(ge)(ge)(ge)引(yin)起。碳(tan)、氮(dan)在鐵素體(ti)(ti)中(zhong)(zhong)(zhong)的(de)(de)固溶(rong)(rong)度比(bi)(bi)(bi)在奧(ao)氏(shi)體(ti)(ti)中(zhong)(zhong)(zhong)小的(de)(de)多，而鉻(ge)(ge)(ge)(ge)在鐵素體(ti)(ti)中(zhong)(zhong)(zhong)的(de)(de)擴散(san)(san)速(su)(su)度比(bi)(bi)(bi)在奧(ao)氏(shi)體(ti)(ti)中(zhong)(zhong)(zhong)大的(de)(de)多。中(zhong)(zhong)(zhong)等以上碳(tan)、氮(dan)含(han)量(liang)的(de)(de)高(gao)鉻(ge)(ge)(ge)(ge)鐵素體(ti)(ti)不(bu)銹(xiu)(xiu)鋼，加(jia)熱至約(yue)950℃以上，富鉻(ge)(ge)(ge)(ge)的(de)(de)碳(tan)、氮(dan)化(hua)合物溶(rong)(rong)解于(yu)鐵素體(ti)(ti)（固溶(rong)(rong)體(ti)(ti)）中(zhong)(zhong)(zhong)。但在快(kuai)(kuai)速(su)(su)淬(cui)火冷(leng)卻(que)過程(cheng)中(zhong)(zhong)(zhong)，由于(yu)高(gao)度過飽和(he)(he)的(de)(de)間(jian)(jian)隙固溶(rong)(rong)體(ti)(ti)具有強烈析(xi)(xi)出傾(qing)向和(he)(he)在鐵素體(ti)(ti)中(zhong)(zhong)(zhong)碳(tan)、氮(dan)元(yuan)素的(de)(de)擴散(san)(san)速(su)(su)度極快(kuai)(kuai)（比(bi)(bi)(bi)鉻(ge)(ge)(ge)(ge)還快(kuai)(kuai)，比(bi)(bi)(bi)在奧(ao)氏(shi)體(ti)(ti)中(zhong)(zhong)(zhong)快(kuai)(kuai)數百倍），經過中(zhong)(zhong)(zhong)溫(wen)時(shi)也(ye)難以阻止富鉻(ge)(ge)(ge)(ge)碳(tan)、氮(dan)化(hua)物的(de)(de)快(kuai)(kuai)速(su)(su)析(xi)(xi)出（其沉淀析(xi)(xi)出溫(wen)度一般認為在427℃至900℃之間(jian)(jian)）。當重(zhong)新(xin)加(jia)熱至700～850℃時(shi)，因鉻(ge)(ge)(ge)(ge)的(de)(de)快(kuai)(kuai)速(su)(su)擴散(san)(san)增加(jia)了貧鉻(ge)(ge)(ge)(ge)區的(de)(de)鉻(ge)(ge)(ge)(ge)含(han)量(liang)。雖有晶間(jian)(jian)析(xi)(xi)出物存在，耐晶間(jian)(jian)腐(fu)蝕(shi)性(xing)能卻(que)良好。
綜上所述(shu)，475℃脆性(xing)(xing)和σ相(xiang)脆性(xing)(xing)，可通(tong)過(guo)800℃左右保溫一(yi)定時間(jian)快冷予以消除。焊(han)接或高溫淬火(huo)，因(yin)經過(guo)其相(xiang)應脆化(hua)(hua)溫度區的時間(jian)短(duan)暫，一(yi)般來不及出現脆化(hua)(hua)。因(yin)此它們(men)對(dui)制(zhi)作焊(han)接(jie)(jie)構件設(she)備(bei)的威脅尚不大。而(er)(er)由于(yu)碳、氮等(deng)(deng)間隙元素含量高(gao)而(er)(er)引(yin)起(qi)的高(gao)溫脆性和(he)晶(jing)間腐蝕敏(min)感性、脆性轉(zhuan)變(bian)溫度高(gao)和(he)缺(que)口敏(min)感性大才是影(ying)響焊(han)接(jie)(jie)、加工等(deng)(deng)性能(neng)、限制(zhi)普通高(gao)鉻鐵素體不銹(xiu)鋼應用(yong)的主要障礙。故發展了新一(yi)代(dai)高(gao)純級高(gao)鉻鐵素體不銹(xiu)鋼。它在經(jing)過(guo)焊(han)接(jie)(jie)等(deng)(deng)高(gao)溫過(guo)程后(hou)，具有良好的塑性和(he)耐蝕性，其脆性轉(zhuan)變(bian)溫度一(yi)般(ban)均低(di)于(yu)室溫，從(cong)而(er)(er)大大擴(kuo)大其應用(yong)范(fan)圍。
