高鉻鐵(tie)素(su)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(da)的原始晶粒
這類鋼(gang)在冷卻(que)與(yu)加(jia)熱(re)時不發生(sheng)相(xiang)變，故鑄態(tai)組(zu)織粗大。粗大的(de)組(zu)織只能通過壓力加(jia)工碎(sui)化(hua)，無(wu)法用(yong)熱(re)處(chu)理方法來(lai)改變它。工作溫(wen)度(du)超過再結晶(jing)溫(wen)度(du)后，晶(jing)粒長(chang)大傾向很大，加(jia)熱(re)至900℃以(yi)上，晶(jing)粒即顯著粗化(hua)。由(you)于(yu)晶(jing)粒粗大，這類鋼(gang)的(de)冷脆性高(gao)，韌脆轉(zhuan)變溫(wen)度(du)高(gao)，室溫(wen)的(de)沖擊韌性很低(di)。圖9.30為退火狀(zhuang)態(tai)鐵素體不銹鋼(gang)的(de)顯微組(zu)織。
對這類鋼正確地控制熱變形的(de)(de)開始溫度和(he)終止溫度是十(shi)分(fen)重要的(de)(de)，如(ru)對Cr25和(he)Cr28鋼，鍛(duan)造和(he)軋制應在750℃或較低的(de)(de)溫度結束。此外，向鋼中(zhong)加(jia)入少(shao)量的(de)(de)鈦，可(ke)使(shi)晶粒粗化的(de)(de)傾(qing)向略微降(jiang)低。
2. 475℃脆(cui)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(cui)性。
導致(zhi)475℃脆(cui)性(xing)的(de)原(yuan)因是在(zai)該溫(wen)(wen)度(du)區間，自α相(xiang)中(zhong)析出富鉻(ge)的(de)α＇相(xiang)，鉻(ge)含量(liang)高達61％～83％，具(ju)有體(ti)心立方(fang)點(dian)(dian)陣(zhen)，點(dian)(dian)降(jiang)常(chang)數為0.2877nm。這種高度(du)彌散(san)的(de)亞穩定(ding)析出物與(yu)基體(ti)保(bao)持(chi)共(gong)格關系，長大(da)速率極緩慢，在(zai)475℃保(bao)溫(wen)(wen)2h后(hou)具(ju)有20nm直徑(jing)，而34000h后(hou)只長到(dao)500nm。由于a＇相(xiang)的(de)點(dian)(dian)陣(zhen)常(chang)數大(da)于鐵素體(ti)的(de)點(dian)(dian)陣(zhen)常(chang)數，析出時產生(sheng)共(gong)格應力，使鋼的(de)強度(du)和(he)硬度(du)升高，韌性(xing)下降(jiang)。475℃脆(cui)性(xing)具(ju)有還(huan)原(yuan)性(xing)，可以通過加熱至600～650℃保(bao)溫(wen)(wen)1h后(hou)快冷予(yu)以消除。
圖(tu)9.32為Fe-Cr二元相(xiang)圖(tu)的(de)中間(jian)部分(fen)(fen)。可以(yi)(yi)(yi)看(kan)出(chu)，α＇相(xiang)的(de)產生是由于520℃以(yi)(yi)(yi)下(xia)(xia)。→α＋α＇（調幅分(fen)(fen)解）反應的(de)結(jie)果。α相(xiang)的(de)析(xi)出(chu)緩慢，從較(jiao)高溫度下(xia)(xia)的(de)單相(xiang)a區空(kong)冷至溶(rong)解度線以(yi)(yi)(yi)下(xia)(xia)，不(bu)會(hui)有(you)a＇相(xiang)析(xi)出(chu)，只有(you)隨后在520℃時效，才會(hui)有(you)a＇相(xiang)沉淀而引起鋼(gang)(gang)的(de)脆化。當重新(xin)加熱(re)至550℃以(yi)(yi)(yi)上時，由于α＇相(xiang)的(de)溶(rong)解，鋼(gang)(gang)的(de)塑(su)性、韌性又得到恢復。α相(xiang)還使鋼(gang)(gang)在硝酸中的(de)耐蝕性下(xia)(xia)降。
3. σ相的(de)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)(zai)鐵素體不銹鋼中還會存在(zai)(zai)其他影響鋼性能的(de)(de)相，主(zhu)要是碳(tan)化物、氮化物和少量的(de)(de)馬氏體。
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(xi)出的(de)(de)碳化物(wu)和氮化物(wu)對鐵(tie)素體不(bu)銹鋼的(de)(de)性(xing)能是有害的(de)(de)，主(zhu)要(yao)表現在對耐蝕性(xing)、韌(ren)性(xing)、缺口敏感性(xing)的(de)(de)影響(xiang)上。
在含約17％Cr的(de)鐵(tie)素(su)體不銹鋼中(zhong)(zhong)，如果(guo)C＋N含量(liang)(liang)不大于0.03％時可以得(de)到純(chun)鐵(tie)素(su)體組(zu)織，當C＋N含量(liang)(liang)大于0.03％后(hou)，高溫下會生成(cheng)α＋γ雙相(xiang)結構。在隨后(hou)的(de)冷卻過程中(zhong)(zhong)，y相(xiang)轉變(bian)為馬氏(shi)體，使鋼的(de)組(zu)織具(ju)有α＋M雙相(xiang)結構，從而(er)使鋼的(de)組(zu)織細(xi)化，韌脆轉變(bian)溫度下移。當鋼中(zhong)(zhong)馬氏(shi)體含量(liang)(liang)在9％以上時，其(qi)耐腐蝕性(xing)良好且不受(shou)鋼中(zhong)(zhong)碳、氮含量(liang)(liang)的(de)影響。
