一、脆性轉(zhuan)變(bian)溫度和缺(que)口敏(min)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(xiang)脆(cui)性
一般(ban)來說，鐵素體(ti)不銹鋼(gang)加熱至(zhi)(zhi)高溫，基(ji)本(ben)上(shang)不出現奧氏(shi)體(ti)相變，因此(ci)難以經淬(cui)火形成馬氏(shi)體(ti)產生明顯強化(hua)。但是(shi)由低溫至(zhi)(zhi)高溫存(cun)在三個(ge)溫度(du)區間，經其處理后(hou)，強度(du)、硬度(du)明顯提高，而(er)(er)鋼(gang)的塑性(xing)和沖(chong)擊(ji)韌性(xing)顯著下降(jiang)。通常(chang)，這是(shi)人們所不希望而(er)(er)極力要設法(fa)避免(mian)的。這里(li)先介紹兩種非高溫的脆性(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)的基本原(yuan)因已公認為(wei)是由于一種(zhong)富(fu)鉻（61～83％Cr）的a＇相(xiang)的沉淀析出所致。它具有體心立方晶格結構，無磁性(xing)。d相(xiang)的析出不(bu)僅帶來脆性(xing)，而且顯(xian)著降低鋼(gang)的耐蝕性(xing)能。
由于a相的(de)析出-溶解過程是一種可逆(ni)過程，475℃脆性可以(yi)通(tong)過重新(xin)加熱(re)至540℃以(yi)上溫(wen)度，并保溫(wen)一定時(shi)間快(kuai)速冷卻至室溫(wen)的(de)辦法消除(chu)。
2. σ相脆性
根(gen)據Fe-Cr相(xiang)(xiang)(xiang)圖，當鉻(ge)含(han)量(liang)在15～70％的范圍內(nei)，于500～800℃時存在σ相(xiang)(xiang)(xiang)。它是一種金(jin)屬間(jian)化合物(wu)，含(han)鉻(ge)42～50％，無磁性、具有四方晶格結構，屬高硬度脆性相(xiang)(xiang)(xiang)。σ相(xiang)(xiang)(xiang)首先產生于晶粒邊界(jie)，呈鏈(lian)網(wang)小(xiao)島形狀(zhuang)。其形成速度比較(jiao)緩慢，如(ru)含(han)鉻(ge)量(liang)小(xiao)于30％的鐵素體不銹鋼在進行(xing)堆焊或鑄(zhu)造時，在能(neng)形成g相(xiang)(xiang)(xiang)的溫度范圍內(nei)通常沒有足夠(gou)的時間(jian)來形成σ相(xiang)(xiang)(xiang)。只有足夠(gou)時間(jian)保溫才能(neng)形成σ相(xiang)(xiang)(xiang)，使鋼的硬度提高，卻(que)顯(xian)著(zhu)降(jiang)低(di)鋼的塑性、缺口(kou)
韌(ren)性(xing)及耐蝕性(xing)能。添加某些元素，如鉬、硅等，可以擴(kuo)大σ相區(qu)存在范圍、使σ相區(qu)向(xiang)低鉻濃度方向(xiang)移動，有利于σ相的形成。冷加工也會(hui)增(zeng)大σ相的析出速(su)度。提高鉻含量將顯著加速(su)σ相的形成。
σ相(xiang)的(de)形成是可逆(ni)的(de)。故可以(yi)通過重(zhong)新加熱至800℃以(yi)上(shang)溫度，保溫1h或更長時間，使σ相(xiang)溶解(jie)后快速(su)冷卻至室溫的(de)辦法(fa)消除。
三、高溫脆性(xing)
普通(tong)高鉻鐵(tie)素體不銹鋼（間隙(xi)元素如碳、氮的含量在(zai)中等(deng)以上(shang)時(shi)），加(jia)熱(re)至950～1000℃以上(shang)，急冷至室溫，其塑性和缺口韌性顯著降(jiang)低，稱為高溫脆性。若(ruo)重新加(jia)熱(re)至750～850℃，可(ke)以恢復其塑性。這(zhe)種高溫脆性十(shi)分(fen)有害，進行焊(han)接，在(zai)950℃以上(shang)等(deng)溫熱(re)處理或鑄造(zao)工藝過程中，均可(ke)能出現(xian)這(zhe)種脆化(hua)，同時(shi)耐(nai)蝕性也(ye)顯著降(jiang)低。
已(yi)經查明(ming)和(he)證實，產生(sheng)高(gao)(gao)(gao)溫脆(cui)(cui)性的(de)基本原(yuan)因是同碳、氮(dan)(dan)等間隙元素(su)的(de)碳、氮(dan)(dan)化合物(wu)在晶界和(he)晶內位錯上(shang)析(xi)出有關。降低鋼中的(de)碳、氮(dan)(dan)含量，減少(shao)甚至避(bi)免碳、氮(dan)(dan)化物(wu)的(de)沉淀(dian)析(xi)出（還同鉻含量、熱處理工藝有關。鉻含量愈(yu)高(gao)(gao)(gao)，其碳、氮(dan)(dan)溶解度愈(yu)低），可以大大改善高(gao)(gao)(gao)溫脆(cui)(cui)性。高(gao)(gao)(gao)純級高(gao)(gao)(gao)鉻鐵(tie)素(su)體不銹鋼在克(ke)服高(gao)(gao)(gao)溫脆(cui)(cui)性方(fang)面已(yi)經取得良好效果。
此外(wai)，高(gao)鉻(ge)鐵(tie)素體(ti)不(bu)銹(xiu)鋼(gang)鑄態晶粒十分粗大，只能(neng)通過(guo)加工軋制(zhi)和適(shi)當(dang)溫(wen)度下再(zai)結晶予以(yi)細化。但當(dang)加熱超(chao)過(guo)950℃時（如(ru)焊接等），具有(you)強烈的晶粒長大傾(qing)向。眾(zhong)所周(zhou)知，粗大晶粒比(bi)相應細晶組(zu)織的塑性(xing)或韌(ren)(ren)性(xing)要差。高(gao)鉻(ge)鐵(tie)素體(ti)不(bu)銹(xiu)鋼(gang)材的厚(hou)度及晶粒尺寸(cun)因素對室(shi)(shi)溫(wen)脆(cui)性(xing)存在影(ying)響(xiang)。但是(shi)，高(gao)純級（碳、氮(dan)含量極低(di)）不(bu)銹(xiu)鋼(gang)，因其脆(cui)性(xing)轉(zhuan)變溫(wen)度已降得(de)很(hen)低(di)，晶粒尺寸(cun)對室(shi)(shi)溫(wen)缺口韌(ren)(ren)性(xing)的影(ying)響(xiang)也就不(bu)大了。板愈厚(hou)，要求控制(zhi)的碳、氮(dan)含量應愈低(di)，才能(neng)保證必要的缺口韌(ren)(ren)性(xing)。
四、晶(jing)間腐蝕敏感性
普通高(gao)鉻鐵(tie)素(su)體不(bu)銹鋼在加熱過(guo)程中存在造成(cheng)475℃脆(cui)性(xing)、σ相(xiang)(xiang)脆(cui)性(xing)和(he)高(gao)溫(wen)脆(cui)性(xing)的(de)三個脆(cui)化(hua)溫(wen)度(du)區。由于富鉻的(de)α＇相(xiang)(xiang)、σ相(xiang)(xiang)或碳、氮(dan)化(hua)合(he)物的(de)析出等原因，不(bu)僅(jin)引(yin)起脆(cui)化(hua)，而且帶來晶間(jian)腐蝕敏感性(xing)，使(shi)耐蝕性(xing)能顯著(zhu)降低(di)。尤其是當(dang)溫(wen)度(du)超過(guo)900～950℃以(yi)上(shang)而后(hou)快冷時，具有十(shi)分敏感的(de)晶間(jian)腐蝕傾(qing)向。即使(shi)在碳氮(dan)含量(liang)較低(di)和(he)象自(zi)來水這樣(yang)弱的(de)腐蝕條(tiao)件下，經高(gao)溫(wen)空冷或焊縫區也(ye)會發生晶間(jian)腐蝕（9,10）。若重新加熱至700～850℃左(zuo)右(you)熱處理，其晶間(jian)腐蝕敏感性(xing)可以(yi)消除。
對普通高(gao)鉻(ge)鐵素(su)體(ti)(ti)(ti)(ti)(ti)(ti)(ti)不銹(xiu)鋼經(jing)高(gao)溫(wen)快(kuai)冷(leng)后(hou)產生晶(jing)(jing)間(jian)(jian)腐(fu)蝕傾向機理的(de)(de)解釋(shi)，主要是(shi)將解釋(shi)奧(ao)氏(shi)體(ti)(ti)(ti)(ti)(ti)(ti)(ti)不銹(xiu)鋼晶(jing)(jing)間(jian)(jian)腐(fu)蝕的(de)(de)貧(pin)鉻(ge)理論應用于鐵素(su)體(ti)(ti)(ti)(ti)(ti)(ti)(ti)不銹(xiu)鋼。從敏化(hua)溫(wen)度(du)(du)和(he)(he)消除晶(jing)(jing)間(jian)(jian)腐(fu)蝕傾向溫(wen)度(du)(du)來(lai)看，奧(ao)氏(shi)體(ti)(ti)(ti)(ti)(ti)(ti)(ti)型和(he)(he)鐵素(su)體(ti)(ti)(ti)(ti)(ti)(ti)(ti)型不銹(xiu)鋼正好相(xiang)(xiang)反(fan)。但(dan)本質相(xiang)(xiang)同，均是(shi)由于如富鉻(ge)碳(tan)化(hua)物(wu)的(de)(de)析(xi)(xi)出造成其(qi)附近區(qu)貧(pin)鉻(ge)引起。碳(tan)、氮(dan)在鐵素(su)體(ti)(ti)(ti)(ti)(ti)(ti)(ti)中(zhong)(zhong)的(de)(de)固溶(rong)度(du)(du)比在奧(ao)氏(shi)體(ti)(ti)(ti)(ti)(ti)(ti)(ti)中(zhong)(zhong)小的(de)(de)多，而鉻(ge)在鐵素(su)體(ti)(ti)(ti)(ti)(ti)(ti)(ti)中(zhong)(zhong)的(de)(de)擴散速(su)(su)度(du)(du)比在奧(ao)氏(shi)體(ti)(ti)(ti)(ti)(ti)(ti)(ti)中(zhong)(zhong)大的(de)(de)多。中(zhong)(zhong)等以上(shang)碳(tan)、氮(dan)含量的(de)(de)高(gao)鉻(ge)鐵素(su)體(ti)(ti)(ti)(ti)(ti)(ti)(ti)不銹(xiu)鋼，加(jia)熱至(zhi)約950℃以上(shang)，富鉻(ge)的(de)(de)碳(tan)、氮(dan)化(hua)合(he)物(wu)溶(rong)解于鐵素(su)體(ti)(ti)(ti)(ti)(ti)(ti)(ti)（固溶(rong)體(ti)(ti)(ti)(ti)(ti)(ti)(ti)）中(zhong)(zhong)。但(dan)在快(kuai)速(su)(su)淬(cui)火冷(leng)卻(que)過程中(zhong)(zhong)，由于高(gao)度(du)(du)過飽和(he)(he)的(de)(de)間(jian)(jian)隙固溶(rong)體(ti)(ti)(ti)(ti)(ti)(ti)(ti)具有(you)強(qiang)烈析(xi)(xi)出傾向和(he)(he)在鐵素(su)體(ti)(ti)(ti)(ti)(ti)(ti)(ti)中(zhong)(zhong)碳(tan)、氮(dan)元(yuan)素(su)的(de)(de)擴散速(su)(su)度(du)(du)極(ji)快(kuai)（比鉻(ge)還快(kuai)，比在奧(ao)氏(shi)體(ti)(ti)(ti)(ti)(ti)(ti)(ti)中(zhong)(zhong)快(kuai)數百倍），經(jing)過中(zhong)(zhong)溫(wen)時也難以阻止富鉻(ge)碳(tan)、氮(dan)化(hua)物(wu)的(de)(de)快(kuai)速(su)(su)析(xi)(xi)出（其(qi)沉淀析(xi)(xi)出溫(wen)度(du)(du)一般認(ren)為(wei)在427℃至(zhi)900℃之間(jian)(jian)）。當重(zhong)新加(jia)熱至(zhi)700～850℃時，因鉻(ge)的(de)(de)快(kuai)速(su)(su)擴散增(zeng)加(jia)了貧(pin)鉻(ge)區(qu)的(de)(de)鉻(ge)含量。雖有(you)晶(jing)(jing)間(jian)(jian)析(xi)(xi)出物(wu)存在，耐晶(jing)(jing)間(jian)(jian)腐(fu)蝕性能卻(que)良好。
綜上(shang)所(suo)述，475℃脆(cui)性和(he)σ相脆(cui)性，可(ke)通過800℃左右保(bao)溫(wen)一(yi)定時間快(kuai)冷予以消(xiao)除。焊接(jie)或高溫(wen)淬火，因經過其相應脆(cui)化(hua)溫(wen)度區的(de)時間短暫，一(yi)般來不及出現脆(cui)化(hua)。因此(ci)它們對(dui)制作焊(han)接(jie)構件(jian)設備的威(wei)脅(xie)尚不(bu)大(da)。而由于(yu)(yu)碳(tan)、氮(dan)等間隙元素含量(liang)高(gao)而引(yin)起的高(gao)溫(wen)脆性(xing)(xing)(xing)和(he)晶間腐蝕敏感性(xing)(xing)(xing)、脆性(xing)(xing)(xing)轉(zhuan)(zhuan)變溫(wen)度(du)高(gao)和(he)缺口敏感性(xing)(xing)(xing)大(da)才是(shi)影響(xiang)焊(han)接(jie)、加(jia)工等性(xing)(xing)(xing)能、限制普通高(gao)鉻鐵(tie)素體(ti)不(bu)銹(xiu)鋼應(ying)用的主要障礙。故(gu)發展了新一(yi)代高(gao)純級高(gao)鉻鐵(tie)素體(ti)不(bu)銹(xiu)鋼。它在(zai)經過焊(han)接(jie)等高(gao)溫(wen)過程(cheng)后，具有良好的塑性(xing)(xing)(xing)和(he)耐蝕性(xing)(xing)(xing)，其(qi)脆性(xing)(xing)(xing)轉(zhuan)(zhuan)變溫(wen)度(du)一(yi)般(ban)均低于(yu)(yu)室溫(wen)，從而大(da)大(da)擴(kuo)大(da)其(qi)應(ying)用范(fan)圍。
