一、脆(cui)性轉變溫度和缺口敏(min)感性
含鉻量超過15％的普通鐵素體(ti)不銹鋼（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℃脆性和σ相脆性
一(yi)般來說，鐵素體(ti)(ti)不(bu)(bu)銹鋼(gang)加熱至高(gao)(gao)溫(wen)，基本上不(bu)(bu)出現奧氏(shi)(shi)體(ti)(ti)相(xiang)變(bian)，因此難以經(jing)淬火形成馬氏(shi)(shi)體(ti)(ti)產生明(ming)顯強(qiang)化。但是由低溫(wen)至高(gao)(gao)溫(wen)存(cun)在三個溫(wen)度區(qu)間(jian)，經(jing)其處理后，強(qiang)度、硬度明(ming)顯提高(gao)(gao)，而鋼(gang)的塑性和(he)沖擊(ji)韌性顯著下降。通常(chang)，這是人們所不(bu)(bu)希望(wang)而極力(li)要設法避(bi)免的。這里先介紹(shao)兩種(zhong)非高(gao)(gao)溫(wen)的脆性：
1. 475℃脆(cui)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(chan)生475℃脆性的(de)基(ji)本(ben)原因已(yi)公(gong)認(ren)為是由于一種富(fu)鉻（61～83％Cr）的(de)a＇相(xiang)的(de)沉淀析出(chu)所致。它(ta)具有體心立方晶格結構，無(wu)磁性。d相(xiang)的(de)析出(chu)不僅帶(dai)來脆性，而且(qie)顯著降低鋼(gang)的(de)耐蝕性能。
由于a相的(de)析出-溶解(jie)過程是一種可逆過程，475℃脆性可以通過重新加(jia)熱至540℃以上溫(wen)度，并保溫(wen)一定時間快速冷卻(que)至室溫(wen)的(de)辦(ban)法消除。
2. σ相脆性
根據Fe-Cr相(xiang)圖，當鉻含量(liang)在15～70％的(de)范圍內，于500～800℃時(shi)存在σ相(xiang)。它(ta)是(shi)一種金屬間化合物，含鉻42～50％，無磁性、具(ju)有四方晶(jing)格(ge)結構，屬高硬(ying)度(du)脆性相(xiang)。σ相(xiang)首先產生于晶(jing)粒邊(bian)界，呈鏈網小島(dao)形狀。其形成(cheng)速(su)度(du)比(bi)較緩慢，如含鉻量(liang)小于30％的(de)鐵素體不銹鋼(gang)在進(jin)行(xing)堆焊或鑄造(zao)時(shi)，在能(neng)形成(cheng)g相(xiang)的(de)溫(wen)度(du)范圍內通常沒有足夠(gou)(gou)的(de)時(shi)間來形成(cheng)σ相(xiang)。只有足夠(gou)(gou)時(shi)間保溫(wen)才(cai)能(neng)形成(cheng)σ相(xiang)，使鋼(gang)的(de)硬(ying)度(du)提高，卻顯著降低鋼(gang)的(de)塑性、缺口
韌性及(ji)耐(nai)蝕性能(neng)。添加某(mou)些元素，如鉬(mu)、硅等，可(ke)以擴大σ相(xiang)(xiang)區(qu)存在范(fan)圍、使σ相(xiang)(xiang)區(qu)向低鉻濃(nong)度方向移動(dong)，有利于σ相(xiang)(xiang)的形成(cheng)。冷加工也會增大σ相(xiang)(xiang)的析出速度。提(ti)高鉻含量將(jiang)顯著(zhu)加速σ相(xiang)(xiang)的形成(cheng)。
σ相(xiang)的形成是可逆的。故可以通過(guo)重新(xin)加熱至800℃以上(shang)溫(wen)度，保溫(wen)1h或更長時間，使σ相(xiang)溶(rong)解后快速冷卻至室溫(wen)的辦法消(xiao)除(chu)。
三(san)、高(gao)溫脆(cui)性
普通高(gao)鉻(ge)鐵素體不銹鋼（間隙元(yuan)素如碳、氮的含量在(zai)中等以(yi)(yi)上(shang)(shang)時(shi)），加熱(re)至(zhi)(zhi)950～1000℃以(yi)(yi)上(shang)(shang)，急冷至(zhi)(zhi)室溫，其塑性和缺口韌性顯(xian)著(zhu)降低，稱為(wei)高(gao)溫脆性。若重新(xin)加熱(re)至(zhi)(zhi)750～850℃，可以(yi)(yi)恢(hui)復其塑性。這(zhe)種高(gao)溫脆性十分有(you)害，進行焊接，在(zai)950℃以(yi)(yi)上(shang)(shang)等溫熱(re)處理或鑄(zhu)造(zao)工藝過程中，均可能出現這(zhe)種脆化，同時(shi)耐蝕性也(ye)顯(xian)著(zhu)降低。
已(yi)(yi)經查明(ming)和證實，產生高(gao)(gao)(gao)溫脆性的(de)基本原因(yin)是同(tong)碳(tan)(tan)、氮(dan)(dan)(dan)等間隙元素的(de)碳(tan)(tan)、氮(dan)(dan)(dan)化合物在(zai)(zai)晶界和晶內位錯上析(xi)出有關(guan)。降(jiang)低(di)鋼(gang)中(zhong)的(de)碳(tan)(tan)、氮(dan)(dan)(dan)含量，減少甚(shen)至避免碳(tan)(tan)、氮(dan)(dan)(dan)化物的(de)沉淀析(xi)出（還同(tong)鉻含量、熱處理(li)工(gong)藝有關(guan)。鉻含量愈高(gao)(gao)(gao)，其碳(tan)(tan)、氮(dan)(dan)(dan)溶解度愈低(di)），可(ke)以(yi)大大改善高(gao)(gao)(gao)溫脆性。高(gao)(gao)(gao)純級高(gao)(gao)(gao)鉻鐵素體不銹鋼(gang)在(zai)(zai)克服(fu)高(gao)(gao)(gao)溫脆性方面已(yi)(yi)經取(qu)得(de)良好(hao)效果。
此外，高鉻(ge)鐵(tie)素(su)體不(bu)銹鋼(gang)鑄態晶粒十分粗大，只能通過(guo)(guo)加工軋制和適當溫(wen)度下再結(jie)晶予以(yi)細化(hua)。但(dan)當加熱超過(guo)(guo)950℃時（如焊接等），具(ju)有強烈的(de)晶粒長大傾向(xiang)。眾所(suo)周(zhou)知(zhi)，粗大晶粒比相應(ying)細晶組織的(de)塑性(xing)(xing)(xing)(xing)或韌(ren)性(xing)(xing)(xing)(xing)要(yao)差。高鉻(ge)鐵(tie)素(su)體不(bu)銹鋼(gang)材的(de)厚(hou)度及晶粒尺(chi)寸(cun)因素(su)對室(shi)溫(wen)脆(cui)性(xing)(xing)(xing)(xing)存在影響(xiang)。但(dan)是，高純(chun)級（碳(tan)、氮(dan)含(han)量(liang)極低(di)）不(bu)銹鋼(gang)，因其脆(cui)性(xing)(xing)(xing)(xing)轉變溫(wen)度已降得(de)很低(di)，晶粒尺(chi)寸(cun)對室(shi)溫(wen)缺(que)口韌(ren)性(xing)(xing)(xing)(xing)的(de)影響(xiang)也就(jiu)不(bu)大了。板(ban)愈(yu)厚(hou)，要(yao)求控制的(de)碳(tan)、氮(dan)含(han)量(liang)應(ying)愈(yu)低(di)，才(cai)能保證必要(yao)的(de)缺(que)口韌(ren)性(xing)(xing)(xing)(xing)。
四、晶間腐(fu)蝕敏(min)感(gan)性
普通(tong)高(gao)鉻鐵(tie)素體不銹鋼在加熱(re)(re)過(guo)程中存在造成475℃脆性(xing)(xing)(xing)(xing)、σ相(xiang)脆性(xing)(xing)(xing)(xing)和高(gao)溫脆性(xing)(xing)(xing)(xing)的三個脆化(hua)溫度區。由于(yu)富鉻的α＇相(xiang)、σ相(xiang)或(huo)碳、氮(dan)化(hua)合物(wu)的析出等原(yuan)因，不僅引起脆化(hua)，而且帶來晶間(jian)腐蝕(shi)敏感(gan)性(xing)(xing)(xing)(xing)，使耐蝕(shi)性(xing)(xing)(xing)(xing)能顯著降(jiang)低。尤其是當溫度超過(guo)900～950℃以上而后快(kuai)冷時(shi)，具有十(shi)分(fen)敏感(gan)的晶間(jian)腐蝕(shi)傾向。即(ji)使在碳氮(dan)含量較低和象自來水這樣弱的腐蝕(shi)條件下，經高(gao)溫空冷或(huo)焊縫區也會發生(sheng)晶間(jian)腐蝕(shi)（9,10）。若重新加熱(re)(re)至700～850℃左右熱(re)(re)處理，其晶間(jian)腐蝕(shi)敏感(gan)性(xing)(xing)(xing)(xing)可以消除。
對普通(tong)高鉻鐵(tie)素(su)(su)(su)體(ti)(ti)(ti)不銹鋼(gang)(gang)(gang)經高溫(wen)快冷后產生晶(jing)間(jian)腐蝕(shi)傾(qing)向機理(li)的(de)(de)(de)解釋，主要是將解釋奧(ao)氏(shi)體(ti)(ti)(ti)不銹鋼(gang)(gang)(gang)晶(jing)間(jian)腐蝕(shi)的(de)(de)(de)貧鉻理(li)論應用于(yu)鐵(tie)素(su)(su)(su)體(ti)(ti)(ti)不銹鋼(gang)(gang)(gang)。從敏化溫(wen)度(du)(du)(du)和消(xiao)除晶(jing)間(jian)腐蝕(shi)傾(qing)向溫(wen)度(du)(du)(du)來看，奧(ao)氏(shi)體(ti)(ti)(ti)型(xing)和鐵(tie)素(su)(su)(su)體(ti)(ti)(ti)型(xing)不銹鋼(gang)(gang)(gang)正好相(xiang)反。但(dan)本質相(xiang)同，均是由(you)于(yu)如富鉻碳(tan)(tan)化物(wu)的(de)(de)(de)析(xi)出(chu)(chu)造成其附近區貧鉻引起。碳(tan)(tan)、氮在(zai)(zai)(zai)鐵(tie)素(su)(su)(su)體(ti)(ti)(ti)中(zhong)(zhong)的(de)(de)(de)固(gu)溶度(du)(du)(du)比在(zai)(zai)(zai)奧(ao)氏(shi)體(ti)(ti)(ti)中(zhong)(zhong)小的(de)(de)(de)多(duo)，而鉻在(zai)(zai)(zai)鐵(tie)素(su)(su)(su)體(ti)(ti)(ti)中(zhong)(zhong)的(de)(de)(de)擴(kuo)散(san)(san)速(su)(su)度(du)(du)(du)比在(zai)(zai)(zai)奧(ao)氏(shi)體(ti)(ti)(ti)中(zhong)(zhong)大的(de)(de)(de)多(duo)。中(zhong)(zhong)等以上碳(tan)(tan)、氮含量的(de)(de)(de)高鉻鐵(tie)素(su)(su)(su)體(ti)(ti)(ti)不銹鋼(gang)(gang)(gang)，加熱至(zhi)約950℃以上，富鉻的(de)(de)(de)碳(tan)(tan)、氮化合物(wu)溶解于(yu)鐵(tie)素(su)(su)(su)體(ti)(ti)(ti)（固(gu)溶體(ti)(ti)(ti)）中(zhong)(zhong)。但(dan)在(zai)(zai)(zai)快速(su)(su)淬(cui)火(huo)冷卻過(guo)程(cheng)中(zhong)(zhong)，由(you)于(yu)高度(du)(du)(du)過(guo)飽和的(de)(de)(de)間(jian)隙固(gu)溶體(ti)(ti)(ti)具有強烈析(xi)出(chu)(chu)傾(qing)向和在(zai)(zai)(zai)鐵(tie)素(su)(su)(su)體(ti)(ti)(ti)中(zhong)(zhong)碳(tan)(tan)、氮元素(su)(su)(su)的(de)(de)(de)擴(kuo)散(san)(san)速(su)(su)度(du)(du)(du)極快（比鉻還快，比在(zai)(zai)(zai)奧(ao)氏(shi)體(ti)(ti)(ti)中(zhong)(zhong)快數(shu)百倍），經過(guo)中(zhong)(zhong)溫(wen)時也難以阻止富鉻碳(tan)(tan)、氮化物(wu)的(de)(de)(de)快速(su)(su)析(xi)出(chu)(chu)（其沉(chen)淀(dian)析(xi)出(chu)(chu)溫(wen)度(du)(du)(du)一般認為在(zai)(zai)(zai)427℃至(zhi)900℃之間(jian)）。當重新加熱至(zhi)700～850℃時，因鉻的(de)(de)(de)快速(su)(su)擴(kuo)散(san)(san)增(zeng)加了(le)貧鉻區的(de)(de)(de)鉻含量。雖有晶(jing)間(jian)析(xi)出(chu)(chu)物(wu)存在(zai)(zai)(zai)，耐(nai)晶(jing)間(jian)腐蝕(shi)性能卻良好。
綜上所述(shu)，475℃脆性(xing)和σ相(xiang)脆性(xing)，可通過800℃左右保溫(wen)一定時間快冷予(yu)以消除。焊接或(huo)高溫(wen)淬(cui)火(huo)，因經過其相(xiang)應脆化(hua)溫(wen)度區的時間短暫(zan)，一般來不及出現脆化(hua)。因此它們(men)對制作(zuo)焊接構(gou)件(jian)設(she)備的威脅(xie)尚不(bu)(bu)大(da)。而(er)(er)由于(yu)碳、氮(dan)等間(jian)隙元素(su)含量高(gao)(gao)而(er)(er)引起的高(gao)(gao)溫脆性和晶(jing)間(jian)腐蝕敏(min)感(gan)性、脆性轉變溫度高(gao)(gao)和缺口敏(min)感(gan)性大(da)才是(shi)影響焊接、加工等性能(neng)、限制普(pu)通(tong)高(gao)(gao)鉻鐵(tie)素(su)體(ti)不(bu)(bu)銹(xiu)鋼應用(yong)的主要障礙。故發展了新一代(dai)高(gao)(gao)純(chun)級高(gao)(gao)鉻鐵(tie)素(su)體(ti)不(bu)(bu)銹(xiu)鋼。它在(zai)經過焊接等高(gao)(gao)溫過程(cheng)后，具有良好的塑性和耐蝕性，其脆性轉變溫度一般(ban)均(jun)低于(yu)室(shi)溫，從而(er)(er)大(da)大(da)擴大(da)其應用(yong)范圍。
