一、脆性轉(zhuan)變溫度(du)和(he)缺(que)口(kou)敏感性
含鉻量超過15％的普通鐵素(su)體不(bu)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(gang)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(xiang)脆性
一般來(lai)說，鐵素體(ti)不(bu)銹鋼(gang)加(jia)熱至高溫(wen)(wen)，基本上不(bu)出(chu)現奧(ao)氏體(ti)相變，因(yin)此難(nan)以經(jing)淬火形成馬氏體(ti)產生明(ming)(ming)顯強化(hua)。但是(shi)(shi)由低溫(wen)(wen)至高溫(wen)(wen)存(cun)在三(san)個溫(wen)(wen)度(du)區間，經(jing)其處(chu)理后，強度(du)、硬(ying)度(du)明(ming)(ming)顯提高，而鋼(gang)的(de)(de)塑性和沖擊韌性顯著下降。通常，這(zhe)(zhe)是(shi)(shi)人們所不(bu)希望而極力要設法避(bi)免的(de)(de)。這(zhe)(zhe)里先介紹兩種非(fei)高溫(wen)(wen)的(de)(de)脆性：
1. 475℃脆性(xing)
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(sheng)475℃脆性(xing)(xing)的(de)(de)基本原因(yin)已公認為(wei)是由于一種富鉻（61～83％Cr）的(de)(de)a＇相的(de)(de)沉(chen)淀析(xi)出(chu)所致。它具有體心立(li)方(fang)晶格(ge)結構，無磁性(xing)(xing)。d相的(de)(de)析(xi)出(chu)不僅帶(dai)來脆性(xing)(xing)，而且顯(xian)著降低鋼的(de)(de)耐蝕(shi)性(xing)(xing)能。
由于a相的析出-溶解過(guo)程是一(yi)種可(ke)逆過(guo)程，475℃脆性可(ke)以通(tong)過(guo)重新加熱至540℃以上(shang)溫(wen)(wen)度(du)，并保溫(wen)(wen)一(yi)定時(shi)間快速冷(leng)卻至室溫(wen)(wen)的辦法消除。
2. σ相脆性
根據Fe-Cr相圖，當鉻(ge)含量(liang)在(zai)15～70％的(de)范圍(wei)內，于(yu)500～800℃時(shi)存在(zai)σ相。它(ta)是一種金屬間化合(he)物，含鉻(ge)42～50％，無磁(ci)性、具(ju)有四方(fang)晶格結構，屬高(gao)硬度(du)脆性相。σ相首先產(chan)生于(yu)晶粒(li)邊(bian)界，呈鏈網小島形(xing)(xing)(xing)狀。其形(xing)(xing)(xing)成速度(du)比較緩慢，如含鉻(ge)量(liang)小于(yu)30％的(de)鐵(tie)素體不銹鋼在(zai)進行堆焊或鑄造(zao)時(shi)，在(zai)能形(xing)(xing)(xing)成g相的(de)溫度(du)范圍(wei)內通常(chang)沒有足(zu)夠的(de)時(shi)間來形(xing)(xing)(xing)成σ相。只有足(zu)夠時(shi)間保(bao)溫才能形(xing)(xing)(xing)成σ相，使鋼的(de)硬度(du)提(ti)高(gao)，卻(que)顯(xian)著(zhu)降低(di)鋼的(de)塑性、缺口(kou)
韌性及耐蝕性能。添(tian)加(jia)某些元素，如鉬、硅(gui)等(deng)，可(ke)以(yi)擴大σ相(xiang)(xiang)(xiang)區存在范圍(wei)、使σ相(xiang)(xiang)(xiang)區向(xiang)低鉻濃度方向(xiang)移動(dong)，有利于σ相(xiang)(xiang)(xiang)的形成(cheng)(cheng)。冷加(jia)工也會增(zeng)大σ相(xiang)(xiang)(xiang)的析出(chu)速度。提高鉻含量(liang)將顯(xian)著(zhu)加(jia)速σ相(xiang)(xiang)(xiang)的形成(cheng)(cheng)。
σ相的(de)(de)形成是可逆(ni)的(de)(de)。故可以(yi)通過重新加熱(re)至800℃以(yi)上溫(wen)度(du)，保溫(wen)1h或更(geng)長時(shi)間，使σ相溶解后快速冷卻(que)至室溫(wen)的(de)(de)辦法消除。
三、高溫脆性
普通(tong)高鉻鐵素體不銹(xiu)鋼(gang)（間(jian)隙元素如碳、氮的含量在中等以上時），加熱(re)至(zhi)950～1000℃以上，急冷至(zhi)室溫(wen)，其(qi)塑性和(he)缺口韌性顯著降低，稱為高溫(wen)脆(cui)(cui)性。若重(zhong)新加熱(re)至(zhi)750～850℃，可以恢復其(qi)塑性。這種(zhong)高溫(wen)脆(cui)(cui)性十分有害，進(jin)行焊接(jie)，在950℃以上等溫(wen)熱(re)處理或鑄造(zao)工(gong)藝(yi)過程中，均可能出(chu)現這種(zhong)脆(cui)(cui)化，同時耐蝕性也顯著降低。
已(yi)經查明和證(zheng)實，產生高(gao)(gao)溫(wen)脆性(xing)(xing)的(de)基本原因(yin)是同碳、氮等(deng)間隙元素的(de)碳、氮化合物在晶(jing)界(jie)和晶(jing)內(nei)位錯上析(xi)出有(you)關。降低鋼中的(de)碳、氮含(han)量，減少甚至避(bi)免碳、氮化物的(de)沉淀析(xi)出（還(huan)同鉻含(han)量、熱處理工藝(yi)有(you)關。鉻含(han)量愈(yu)高(gao)(gao)，其碳、氮溶解(jie)度愈(yu)低），可以大大改善(shan)高(gao)(gao)溫(wen)脆性(xing)(xing)。高(gao)(gao)純級高(gao)(gao)鉻鐵素體(ti)不銹(xiu)鋼在克服(fu)高(gao)(gao)溫(wen)脆性(xing)(xing)方(fang)面已(yi)經取得良好效果。
此外，高鉻(ge)鐵(tie)素體(ti)不(bu)銹(xiu)鋼鑄態晶粒(li)(li)十分(fen)粗(cu)大，只能通過加工軋(ya)制和(he)適(shi)當溫(wen)(wen)度(du)下(xia)再結(jie)晶予以細化。但當加熱超過950℃時（如焊接(jie)等），具有強(qiang)烈的(de)(de)晶粒(li)(li)長大傾向。眾所周知，粗(cu)大晶粒(li)(li)比相應細晶組織(zhi)的(de)(de)塑性(xing)(xing)或韌性(xing)(xing)要(yao)差。高鉻(ge)鐵(tie)素體(ti)不(bu)銹(xiu)鋼材(cai)的(de)(de)厚度(du)及晶粒(li)(li)尺寸因(yin)素對室溫(wen)(wen)脆性(xing)(xing)存在影響。但是，高純級（碳、氮(dan)含量極(ji)低）不(bu)銹(xiu)鋼，因(yin)其脆性(xing)(xing)轉變溫(wen)(wen)度(du)已降得很低，晶粒(li)(li)尺寸對室溫(wen)(wen)缺口韌性(xing)(xing)的(de)(de)影響也就不(bu)大了。板(ban)愈(yu)(yu)厚，要(yao)求控制的(de)(de)碳、氮(dan)含量應愈(yu)(yu)低，才(cai)能保證(zheng)必(bi)要(yao)的(de)(de)缺口韌性(xing)(xing)。
四、晶間腐蝕敏感性
普通高鉻鐵素體不銹(xiu)鋼(gang)在(zai)加(jia)熱(re)過程中存在(zai)造成(cheng)475℃脆(cui)性、σ相(xiang)脆(cui)性和(he)高溫(wen)脆(cui)性的(de)(de)三個脆(cui)化(hua)溫(wen)度區。由于富鉻的(de)(de)α＇相(xiang)、σ相(xiang)或碳、氮(dan)化(hua)合物(wu)的(de)(de)析出等原因，不僅引(yin)起脆(cui)化(hua)，而且帶(dai)來晶(jing)(jing)間(jian)腐(fu)蝕(shi)敏感(gan)性，使耐蝕(shi)性能(neng)顯著降低(di)。尤其(qi)是當(dang)溫(wen)度超過900～950℃以上而后快(kuai)冷(leng)時，具有(you)十分敏感(gan)的(de)(de)晶(jing)(jing)間(jian)腐(fu)蝕(shi)傾向(xiang)。即(ji)使在(zai)碳氮(dan)含量較低(di)和(he)象自(zi)來水這樣弱(ruo)的(de)(de)腐(fu)蝕(shi)條件(jian)下，經高溫(wen)空冷(leng)或焊縫(feng)區也會發(fa)生晶(jing)(jing)間(jian)腐(fu)蝕(shi)（9,10）。若重新(xin)加(jia)熱(re)至700～850℃左(zuo)右熱(re)處理(li)，其(qi)晶(jing)(jing)間(jian)腐(fu)蝕(shi)敏感(gan)性可以消除。
對普通(tong)高(gao)鉻(ge)鐵(tie)(tie)素(su)(su)體(ti)(ti)(ti)(ti)不(bu)銹(xiu)鋼經(jing)高(gao)溫(wen)(wen)快(kuai)冷(leng)后產(chan)生晶間(jian)腐(fu)(fu)蝕(shi)傾(qing)向機理的(de)(de)解(jie)釋(shi)，主要是將(jiang)解(jie)釋(shi)奧氏體(ti)(ti)(ti)(ti)不(bu)銹(xiu)鋼晶間(jian)腐(fu)(fu)蝕(shi)的(de)(de)貧鉻(ge)理論應用于(yu)(yu)鐵(tie)(tie)素(su)(su)體(ti)(ti)(ti)(ti)不(bu)銹(xiu)鋼。從敏化(hua)溫(wen)(wen)度(du)(du)和(he)(he)消除(chu)晶間(jian)腐(fu)(fu)蝕(shi)傾(qing)向溫(wen)(wen)度(du)(du)來看，奧氏體(ti)(ti)(ti)(ti)型和(he)(he)鐵(tie)(tie)素(su)(su)體(ti)(ti)(ti)(ti)型不(bu)銹(xiu)鋼正好(hao)相(xiang)反。但本質相(xiang)同，均是由(you)于(yu)(yu)如富鉻(ge)碳化(hua)物的(de)(de)析(xi)出(chu)造(zao)成其附(fu)近區貧鉻(ge)引起。碳、氮在(zai)(zai)(zai)鐵(tie)(tie)素(su)(su)體(ti)(ti)(ti)(ti)中(zhong)的(de)(de)固(gu)(gu)溶(rong)度(du)(du)比(bi)在(zai)(zai)(zai)奧氏體(ti)(ti)(ti)(ti)中(zhong)小的(de)(de)多，而鉻(ge)在(zai)(zai)(zai)鐵(tie)(tie)素(su)(su)體(ti)(ti)(ti)(ti)中(zhong)的(de)(de)擴散(san)速(su)度(du)(du)比(bi)在(zai)(zai)(zai)奧氏體(ti)(ti)(ti)(ti)中(zhong)大(da)的(de)(de)多。中(zhong)等以上(shang)碳、氮含(han)量的(de)(de)高(gao)鉻(ge)鐵(tie)(tie)素(su)(su)體(ti)(ti)(ti)(ti)不(bu)銹(xiu)鋼，加(jia)熱至(zhi)約(yue)950℃以上(shang)，富鉻(ge)的(de)(de)碳、氮化(hua)合物溶(rong)解(jie)于(yu)(yu)鐵(tie)(tie)素(su)(su)體(ti)(ti)(ti)(ti)（固(gu)(gu)溶(rong)體(ti)(ti)(ti)(ti)）中(zhong)。但在(zai)(zai)(zai)快(kuai)速(su)淬火冷(leng)卻過(guo)程(cheng)中(zhong)，由(you)于(yu)(yu)高(gao)度(du)(du)過(guo)飽和(he)(he)的(de)(de)間(jian)隙固(gu)(gu)溶(rong)體(ti)(ti)(ti)(ti)具有強烈析(xi)出(chu)傾(qing)向和(he)(he)在(zai)(zai)(zai)鐵(tie)(tie)素(su)(su)體(ti)(ti)(ti)(ti)中(zhong)碳、氮元(yuan)素(su)(su)的(de)(de)擴散(san)速(su)度(du)(du)極快(kuai)（比(bi)鉻(ge)還快(kuai)，比(bi)在(zai)(zai)(zai)奧氏體(ti)(ti)(ti)(ti)中(zhong)快(kuai)數(shu)百倍），經(jing)過(guo)中(zhong)溫(wen)(wen)時(shi)(shi)也難(nan)以阻止富鉻(ge)碳、氮化(hua)物的(de)(de)快(kuai)速(su)析(xi)出(chu)（其沉淀析(xi)出(chu)溫(wen)(wen)度(du)(du)一般認為在(zai)(zai)(zai)427℃至(zhi)900℃之間(jian)）。當重新加(jia)熱至(zhi)700～850℃時(shi)(shi)，因鉻(ge)的(de)(de)快(kuai)速(su)擴散(san)增加(jia)了貧鉻(ge)區的(de)(de)鉻(ge)含(han)量。雖有晶間(jian)析(xi)出(chu)物存在(zai)(zai)(zai)，耐晶間(jian)腐(fu)(fu)蝕(shi)性能卻良(liang)好(hao)。
綜上所述，475℃脆(cui)性(xing)和σ相脆(cui)性(xing)，可通(tong)過800℃左(zuo)右(you)保溫一(yi)定時(shi)間(jian)快(kuai)冷予以消(xiao)除。焊接或高溫淬火，因經過其相應脆(cui)化溫度(du)區(qu)的時(shi)間(jian)短暫，一(yi)般來不及出現(xian)脆(cui)化。因此它們對制作焊(han)接構件設備的威脅尚不大。而由于碳、氮等(deng)間(jian)隙元素(su)含量高(gao)而引起的高(gao)溫(wen)(wen)脆(cui)(cui)性(xing)和(he)晶間(jian)腐蝕敏(min)感(gan)性(xing)、脆(cui)(cui)性(xing)轉(zhuan)變溫(wen)(wen)度高(gao)和(he)缺口敏(min)感(gan)性(xing)大才是(shi)影響焊(han)接、加工等(deng)性(xing)能、限制普(pu)通高(gao)鉻鐵(tie)素(su)體(ti)不銹鋼(gang)應用的主要障礙。故發展了新一代(dai)高(gao)純級高(gao)鉻鐵(tie)素(su)體(ti)不銹鋼(gang)。它在(zai)經過焊(han)接等(deng)高(gao)溫(wen)(wen)過程后，具有良好的塑性(xing)和(he)耐蝕性(xing)，其(qi)脆(cui)(cui)性(xing)轉(zhuan)變溫(wen)(wen)度一般均低于室溫(wen)(wen)，從而大大擴大其(qi)應用范圍。
