一(yi)、脆性轉變溫度和缺(que)口敏感性
含鉻量超過15％的普通鐵素體不銹(xiu)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(bu)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)性和σ相脆(cui)性
一(yi)般來說，鐵素體不銹鋼加熱至高溫(wen)，基本上不出現奧氏體相(xiang)變，因此難以(yi)經淬(cui)火形成(cheng)馬氏體產(chan)生明顯(xian)(xian)強(qiang)化。但(dan)是由低溫(wen)至高溫(wen)存在三個溫(wen)度區間，經其處理后，強(qiang)度、硬度明顯(xian)(xian)提高，而鋼的塑性和沖(chong)擊韌性顯(xian)(xian)著(zhu)下降。通(tong)常，這是人們所不希望而極力要(yao)設法避免的。這里先(xian)介(jie)紹兩種非高溫(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(cui)性的(de)基(ji)本原因已公認(ren)為(wei)是由于(yu)一種富(fu)鉻（61～83％Cr）的(de)a＇相(xiang)的(de)沉(chen)淀析出所致。它具有體心立方(fang)晶格結構，無磁性。d相(xiang)的(de)析出不僅(jin)帶來脆(cui)性，而且(qie)顯著降低鋼(gang)的(de)耐蝕性能。
由于a相的析(xi)出-溶(rong)解過(guo)程是一種可逆過(guo)程，475℃脆性可以(yi)通(tong)過(guo)重新加熱至(zhi)540℃以(yi)上溫(wen)度，并保溫(wen)一定時間快(kuai)速(su)冷卻至(zhi)室溫(wen)的辦法消除(chu)。
2. σ相脆性
根據(ju)Fe-Cr相(xiang)圖，當鉻含量在(zai)15～70％的(de)范圍內，于500～800℃時(shi)存在(zai)σ相(xiang)。它(ta)是一(yi)種金屬間(jian)化合物，含鉻42～50％，無磁(ci)性、具有(you)四方晶格(ge)結構(gou)，屬高(gao)(gao)硬度脆(cui)性相(xiang)。σ相(xiang)首先產生于晶粒(li)邊界(jie)，呈鏈網小島形(xing)(xing)狀。其形(xing)(xing)成(cheng)速度比較緩慢(man)，如含鉻量小于30％的(de)鐵素體不(bu)銹(xiu)鋼(gang)在(zai)進行(xing)堆焊或鑄(zhu)造(zao)時(shi)，在(zai)能(neng)形(xing)(xing)成(cheng)g相(xiang)的(de)溫度范圍內通(tong)常(chang)沒有(you)足夠(gou)的(de)時(shi)間(jian)來形(xing)(xing)成(cheng)σ相(xiang)。只有(you)足夠(gou)時(shi)間(jian)保溫才能(neng)形(xing)(xing)成(cheng)σ相(xiang)，使鋼(gang)的(de)硬度提高(gao)(gao)，卻顯著(zhu)降低鋼(gang)的(de)塑性、缺口
韌(ren)性及耐蝕性能。添加(jia)(jia)某些元素，如鉬、硅等，可(ke)以(yi)擴大(da)(da)σ相(xiang)區存在范圍(wei)、使σ相(xiang)區向低(di)鉻濃(nong)度(du)方(fang)向移動，有利于(yu)σ相(xiang)的形成。冷加(jia)(jia)工也會增大(da)(da)σ相(xiang)的析出(chu)速(su)度(du)。提高鉻含量(liang)將顯著(zhu)加(jia)(jia)速(su)σ相(xiang)的形成。
σ相的形成(cheng)是可逆的。故可以通過重新(xin)加熱至800℃以上溫(wen)度，保溫(wen)1h或更長時間(jian)，使σ相溶解(jie)后快速(su)冷卻至室(shi)溫(wen)的辦法消除。
三(san)、高(gao)溫脆性
普通高鉻鐵素體不銹鋼（間隙(xi)元素如碳(tan)、氮的含量(liang)在(zai)(zai)中等以上(shang)時），加(jia)熱(re)至950～1000℃以上(shang)，急冷(leng)至室溫，其(qi)塑性和(he)缺口韌(ren)性顯著(zhu)降(jiang)低，稱(cheng)為高溫脆(cui)性。若重新(xin)加(jia)熱(re)至750～850℃，可以恢(hui)復其(qi)塑性。這種高溫脆(cui)性十(shi)分有害，進行焊接，在(zai)(zai)950℃以上(shang)等溫熱(re)處理(li)或鑄造工(gong)藝過程中，均可能出現(xian)這種脆(cui)化，同時耐蝕性也(ye)顯著(zhu)降(jiang)低。
已經(jing)查明和證(zheng)實，產生高(gao)溫(wen)脆性的(de)基(ji)本原因是同碳(tan)(tan)、氮等(deng)間(jian)隙(xi)元(yuan)素的(de)碳(tan)(tan)、氮化合物(wu)在晶(jing)界和晶(jing)內位(wei)錯上析出(chu)有關。降低鋼中的(de)碳(tan)(tan)、氮含量(liang)，減少甚(shen)至避免(mian)碳(tan)(tan)、氮化物(wu)的(de)沉淀(dian)析出(chu)（還同鉻(ge)含量(liang)、熱(re)處理工藝有關。鉻(ge)含量(liang)愈高(gao)，其碳(tan)(tan)、氮溶解度愈低），可以大大改(gai)善高(gao)溫(wen)脆性。高(gao)純級高(gao)鉻(ge)鐵(tie)素體不銹鋼在克服高(gao)溫(wen)脆性方面已經(jing)取得良好效果。
此(ci)外，高(gao)鉻鐵(tie)素體(ti)不(bu)(bu)(bu)銹(xiu)鋼鑄(zhu)態晶(jing)粒十分粗大(da)，只能(neng)通過加(jia)工軋制(zhi)和適當(dang)溫(wen)(wen)度(du)下再結晶(jing)予(yu)以細化。但當(dang)加(jia)熱超過950℃時（如焊接等），具(ju)有強烈的(de)晶(jing)粒長大(da)傾向(xiang)。眾所周知，粗大(da)晶(jing)粒比相應(ying)細晶(jing)組織的(de)塑性或韌(ren)性要(yao)差。高(gao)鉻鐵(tie)素體(ti)不(bu)(bu)(bu)銹(xiu)鋼材的(de)厚(hou)度(du)及晶(jing)粒尺寸(cun)因素對室(shi)溫(wen)(wen)脆性存在影響。但是(shi)，高(gao)純級（碳、氮(dan)含量極低）不(bu)(bu)(bu)銹(xiu)鋼，因其脆性轉變溫(wen)(wen)度(du)已降得很低，晶(jing)粒尺寸(cun)對室(shi)溫(wen)(wen)缺口韌(ren)性的(de)影響也就不(bu)(bu)(bu)大(da)了。板愈厚(hou)，要(yao)求控制(zhi)的(de)碳、氮(dan)含量應(ying)愈低，才能(neng)保(bao)證必(bi)要(yao)的(de)缺口韌(ren)性。
四、晶間腐蝕敏感(gan)性
普通(tong)高鉻鐵(tie)素體不(bu)銹鋼在加熱過程中(zhong)存在造成475℃脆(cui)(cui)性(xing)(xing)(xing)(xing)、σ相(xiang)(xiang)脆(cui)(cui)性(xing)(xing)(xing)(xing)和高溫脆(cui)(cui)性(xing)(xing)(xing)(xing)的(de)三(san)個脆(cui)(cui)化溫度區(qu)。由于富鉻的(de)α＇相(xiang)(xiang)、σ相(xiang)(xiang)或(huo)碳、氮化合物的(de)析出等(deng)原(yuan)因，不(bu)僅引(yin)起脆(cui)(cui)化，而(er)(er)且帶來(lai)晶間(jian)腐(fu)蝕(shi)敏(min)感性(xing)(xing)(xing)(xing)，使(shi)耐蝕(shi)性(xing)(xing)(xing)(xing)能顯著(zhu)降(jiang)低(di)。尤其是當溫度超過900～950℃以上而(er)(er)后快(kuai)冷時(shi)，具(ju)有十分敏(min)感的(de)晶間(jian)腐(fu)蝕(shi)傾向。即使(shi)在碳氮含量較低(di)和象自來(lai)水(shui)這(zhe)樣(yang)弱的(de)腐(fu)蝕(shi)條件(jian)下，經高溫空(kong)冷或(huo)焊縫區(qu)也會發生(sheng)晶間(jian)腐(fu)蝕(shi)（9,10）。若重(zhong)新加熱至(zhi)700～850℃左右熱處理，其晶間(jian)腐(fu)蝕(shi)敏(min)感性(xing)(xing)(xing)(xing)可以消除。
對(dui)普(pu)通高鉻(ge)(ge)鐵(tie)(tie)素體(ti)(ti)(ti)不(bu)銹(xiu)鋼(gang)(gang)經高溫快(kuai)冷后產生晶間(jian)(jian)腐(fu)(fu)蝕傾(qing)向機理(li)的(de)解(jie)釋，主(zhu)要是(shi)將解(jie)釋奧(ao)(ao)氏體(ti)(ti)(ti)不(bu)銹(xiu)鋼(gang)(gang)晶間(jian)(jian)腐(fu)(fu)蝕的(de)貧鉻(ge)(ge)理(li)論應用于鐵(tie)(tie)素體(ti)(ti)(ti)不(bu)銹(xiu)鋼(gang)(gang)。從敏化(hua)(hua)(hua)溫度(du)(du)和消除晶間(jian)(jian)腐(fu)(fu)蝕傾(qing)向溫度(du)(du)來看，奧(ao)(ao)氏體(ti)(ti)(ti)型(xing)和鐵(tie)(tie)素體(ti)(ti)(ti)型(xing)不(bu)銹(xiu)鋼(gang)(gang)正好相(xiang)反。但(dan)本質相(xiang)同，均是(shi)由于如富(fu)鉻(ge)(ge)碳(tan)化(hua)(hua)(hua)物的(de)析出(chu)造成其附近區貧鉻(ge)(ge)引起。碳(tan)、氮在(zai)(zai)(zai)鐵(tie)(tie)素體(ti)(ti)(ti)中(zhong)(zhong)的(de)固溶(rong)度(du)(du)比(bi)在(zai)(zai)(zai)奧(ao)(ao)氏體(ti)(ti)(ti)中(zhong)(zhong)小的(de)多，而(er)鉻(ge)(ge)在(zai)(zai)(zai)鐵(tie)(tie)素體(ti)(ti)(ti)中(zhong)(zhong)的(de)擴散(san)(san)速(su)度(du)(du)比(bi)在(zai)(zai)(zai)奧(ao)(ao)氏體(ti)(ti)(ti)中(zhong)(zhong)大的(de)多。中(zhong)(zhong)等以上(shang)碳(tan)、氮含量的(de)高鉻(ge)(ge)鐵(tie)(tie)素體(ti)(ti)(ti)不(bu)銹(xiu)鋼(gang)(gang)，加熱至(zhi)約(yue)950℃以上(shang)，富(fu)鉻(ge)(ge)的(de)碳(tan)、氮化(hua)(hua)(hua)合物溶(rong)解(jie)于鐵(tie)(tie)素體(ti)(ti)(ti)（固溶(rong)體(ti)(ti)(ti)）中(zhong)(zhong)。但(dan)在(zai)(zai)(zai)快(kuai)速(su)淬火冷卻過程中(zhong)(zhong)，由于高度(du)(du)過飽和的(de)間(jian)(jian)隙固溶(rong)體(ti)(ti)(ti)具(ju)有強烈析出(chu)傾(qing)向和在(zai)(zai)(zai)鐵(tie)(tie)素體(ti)(ti)(ti)中(zhong)(zhong)碳(tan)、氮元(yuan)素的(de)擴散(san)(san)速(su)度(du)(du)極快(kuai)（比(bi)鉻(ge)(ge)還快(kuai)，比(bi)在(zai)(zai)(zai)奧(ao)(ao)氏體(ti)(ti)(ti)中(zhong)(zhong)快(kuai)數百倍），經過中(zhong)(zhong)溫時(shi)也難以阻止富(fu)鉻(ge)(ge)碳(tan)、氮化(hua)(hua)(hua)物的(de)快(kuai)速(su)析出(chu)（其沉淀析出(chu)溫度(du)(du)一(yi)般認(ren)為在(zai)(zai)(zai)427℃至(zhi)900℃之(zhi)間(jian)(jian)）。當重(zhong)新(xin)加熱至(zhi)700～850℃時(shi)，因(yin)鉻(ge)(ge)的(de)快(kuai)速(su)擴散(san)(san)增加了貧鉻(ge)(ge)區的(de)鉻(ge)(ge)含量。雖有晶間(jian)(jian)析出(chu)物存(cun)在(zai)(zai)(zai)，耐晶間(jian)(jian)腐(fu)(fu)蝕性能卻良好。
綜上所述，475℃脆(cui)性和σ相(xiang)脆(cui)性，可通(tong)過800℃左右保溫(wen)(wen)一定時間(jian)快冷予以消除。焊接或高溫(wen)(wen)淬火，因(yin)經(jing)過其相(xiang)應(ying)脆(cui)化(hua)溫(wen)(wen)度區的時間(jian)短暫(zan)，一般(ban)來不及出(chu)現脆(cui)化(hua)。因(yin)此它們(men)對(dui)制(zhi)作焊接構件設(she)備的威(wei)脅尚(shang)不大(da)。而(er)由于碳、氮等間(jian)隙元素(su)含(han)量高(gao)(gao)(gao)而(er)引起的高(gao)(gao)(gao)溫(wen)脆(cui)性(xing)(xing)和晶間(jian)腐(fu)蝕敏感性(xing)(xing)、脆(cui)性(xing)(xing)轉變溫(wen)度高(gao)(gao)(gao)和缺(que)口敏感性(xing)(xing)大(da)才是影響焊接、加(jia)工等性(xing)(xing)能、限制(zhi)普(pu)通高(gao)(gao)(gao)鉻(ge)鐵素(su)體(ti)不銹鋼應(ying)(ying)用(yong)的主(zhu)要(yao)障礙。故發(fa)展了新一代高(gao)(gao)(gao)純級高(gao)(gao)(gao)鉻(ge)鐵素(su)體(ti)不銹鋼。它在經過焊接等高(gao)(gao)(gao)溫(wen)過程后，具有良好(hao)的塑性(xing)(xing)和耐蝕性(xing)(xing)，其脆(cui)性(xing)(xing)轉變溫(wen)度一般均低于室溫(wen)，從而(er)大(da)大(da)擴大(da)其應(ying)(ying)用(yong)范圍(wei)。
