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. 粗大的原始(shi)晶粒
這(zhe)類鋼在(zai)冷卻與加(jia)熱時不(bu)發生相變，故鑄態組織粗(cu)(cu)大(da)。粗(cu)(cu)大(da)的(de)組織只(zhi)能通過壓力(li)加(jia)工碎化，無法(fa)用熱處理方(fang)法(fa)來改(gai)變它。工作溫(wen)度超過再結晶(jing)溫(wen)度后，晶(jing)粒(li)(li)長大(da)傾向很大(da)，加(jia)熱至(zhi)900℃以上，晶(jing)粒(li)(li)即顯著粗(cu)(cu)化。由(you)于晶(jing)粒(li)(li)粗(cu)(cu)大(da)，這(zhe)類鋼的(de)冷脆(cui)性(xing)高，韌脆(cui)轉變溫(wen)度高，室溫(wen)的(de)沖擊韌性(xing)很低。圖(tu)9.30為退火(huo)狀態鐵素體(ti)不(bu)銹鋼的(de)顯微組織。
對(dui)這類鋼(gang)正確地控制(zhi)(zhi)熱變形的(de)(de)(de)開(kai)始溫(wen)(wen)度(du)和終止溫(wen)(wen)度(du)是十分重要的(de)(de)(de)，如對(dui)Cr25和Cr28鋼(gang)，鍛造和軋制(zhi)(zhi)應在750℃或較低(di)的(de)(de)(de)溫(wen)(wen)度(du)結束。此(ci)外，向鋼(gang)中加入少量(liang)的(de)(de)(de)鈦(tai)，可使晶粒粗化的(de)(de)(de)傾向略微(wei)降低(di)。
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(dao)致(zhi)475℃脆(cui)性(xing)的原因是在(zai)該溫度區間，自α相中析出富鉻(ge)的α＇相，鉻(ge)含量高(gao)(gao)達61％～83％，具有(you)體(ti)(ti)心立(li)方(fang)點(dian)陣(zhen)(zhen)，點(dian)降(jiang)常(chang)數(shu)(shu)(shu)為0.2877nm。這種高(gao)(gao)度彌散(san)的亞穩定(ding)析出物(wu)與基(ji)體(ti)(ti)保(bao)持共(gong)格關系(xi)，長(chang)大(da)速率極緩慢，在(zai)475℃保(bao)溫2h后具有(you)20nm直徑，而34000h后只長(chang)到500nm。由于a＇相的點(dian)陣(zhen)(zhen)常(chang)數(shu)(shu)(shu)大(da)于鐵素體(ti)(ti)的點(dian)陣(zhen)(zhen)常(chang)數(shu)(shu)(shu)，析出時產生共(gong)格應力，使鋼的強(qiang)度和硬度升高(gao)(gao)，韌性(xing)下降(jiang)。475℃脆(cui)性(xing)具有(you)還原性(xing)，可(ke)以通過加(jia)熱至(zhi)600～650℃保(bao)溫1h后快冷予(yu)以消除。
圖(tu)9.32為Fe-Cr二元相(xiang)(xiang)圖(tu)的(de)中間部(bu)分(fen)。可以(yi)看出，α＇相(xiang)(xiang)的(de)產生是由于520℃以(yi)下(xia)。→α＋α＇（調幅(fu)分(fen)解(jie)）反(fan)應的(de)結果(guo)。α相(xiang)(xiang)的(de)析(xi)(xi)出緩慢，從(cong)較高溫(wen)度下(xia)的(de)單(dan)相(xiang)(xiang)a區空冷至(zhi)(zhi)溶(rong)解(jie)度線以(yi)下(xia)，不會有(you)a＇相(xiang)(xiang)析(xi)(xi)出，只有(you)隨后在520℃時(shi)效，才會有(you)a＇相(xiang)(xiang)沉淀而引起(qi)鋼的(de)脆化。當重新加熱至(zhi)(zhi)550℃以(yi)上時(shi)，由于α＇相(xiang)(xiang)的(de)溶(rong)解(jie)，鋼的(de)塑性、韌(ren)性又得到恢(hui)復。α相(xiang)(xiang)還(huan)使鋼在硝酸中的(de)耐(nai)蝕性下(xia)降(jiang)。
3. σ相的析出(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(zai)鐵(tie)素體(ti)不(bu)銹(xiu)鋼中還會存在(zai)其他影響(xiang)鋼性能的相，主要(yao)是碳化物、氮化物和少(shao)量(liang)的馬氏(shi)體(ti)。
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(chu)的(de)碳化(hua)物(wu)和氮化(hua)物(wu)對鐵素體不銹鋼的(de)性能是(shi)有害的(de)，主要表現在對耐(nai)蝕(shi)性、韌性、缺口敏感性的(de)影響上。
在(zai)含(han)約(yue)17％Cr的鐵(tie)素(su)(su)體(ti)(ti)不銹鋼(gang)中(zhong)，如果(guo)C＋N含(han)量(liang)不大于(yu)0.03％時可以(yi)得到純鐵(tie)素(su)(su)體(ti)(ti)組(zu)織(zhi)，當(dang)C＋N含(han)量(liang)大于(yu)0.03％后，高溫(wen)下會生成α＋γ雙(shuang)相(xiang)結構。在(zai)隨(sui)后的冷(leng)卻過程中(zhong)，y相(xiang)轉(zhuan)變為馬氏體(ti)(ti)，使鋼(gang)的組(zu)織(zhi)具有(you)α＋M雙(shuang)相(xiang)結構，從而使鋼(gang)的組(zu)織(zhi)細化，韌脆(cui)轉(zhuan)變溫(wen)度下移。當(dang)鋼(gang)中(zhong)馬氏體(ti)(ti)含(han)量(liang)在(zai)9％以(yi)上時，其(qi)耐腐(fu)蝕性良(liang)好(hao)且不受鋼(gang)中(zhong)碳、氮含(han)量(liang)的影(ying)響。
