高鉻鐵素不銹鋼(gang)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(yuan)始(shi)晶粒
這(zhe)類鋼(gang)在冷(leng)卻與加(jia)熱(re)時不(bu)發生(sheng)相(xiang)變，故鑄態組織(zhi)粗大(da)。粗大(da)的(de)組織(zhi)只能(neng)通過(guo)壓力加(jia)工碎化(hua)，無法用(yong)熱(re)處(chu)理方法來改變它(ta)。工作溫度超過(guo)再結晶溫度后(hou)，晶粒長大(da)傾向很大(da)，加(jia)熱(re)至(zhi)900℃以(yi)上，晶粒即(ji)顯著(zhu)粗化(hua)。由于晶粒粗大(da)，這(zhe)類鋼(gang)的(de)冷(leng)脆性(xing)高，韌脆轉變溫度高，室溫的(de)沖擊韌性(xing)很低。圖9.30為退火(huo)狀態鐵素體不(bu)銹鋼(gang)的(de)顯微組織(zhi)。
對這(zhe)類(lei)鋼(gang)(gang)正確地(di)控制(zhi)熱變形的(de)(de)開始溫(wen)度(du)(du)和(he)(he)終止溫(wen)度(du)(du)是十分重要的(de)(de)，如(ru)對Cr25和(he)(he)Cr28鋼(gang)(gang)，鍛造和(he)(he)軋(ya)制(zhi)應在750℃或較低的(de)(de)溫(wen)度(du)(du)結束(shu)。此外，向(xiang)鋼(gang)(gang)中加(jia)入少量的(de)(de)鈦，可使晶粒粗化的(de)(de)傾向(xiang)略微(wei)降(jiang)低。
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(xing)。
導致(zhi)475℃脆性的(de)(de)原因是在該(gai)溫度(du)區間，自α相中析出富鉻的(de)(de)α＇相，鉻含(han)量高(gao)達(da)61％～83％，具有體(ti)(ti)心立方點(dian)陣(zhen)，點(dian)降(jiang)常數(shu)為0.2877nm。這(zhe)種(zhong)高(gao)度(du)彌散的(de)(de)亞穩定析出物與基(ji)體(ti)(ti)保(bao)持共格關系，長(chang)大速率極緩慢，在475℃保(bao)溫2h后(hou)具有20nm直(zhi)徑，而34000h后(hou)只長(chang)到500nm。由(you)于(yu)a＇相的(de)(de)點(dian)陣(zhen)常數(shu)大于(yu)鐵素(su)體(ti)(ti)的(de)(de)點(dian)陣(zhen)常數(shu)，析出時(shi)產生共格應(ying)力，使(shi)鋼的(de)(de)強度(du)和硬度(du)升高(gao)，韌性下降(jiang)。475℃脆性具有還(huan)原性，可以通過加熱至600～650℃保(bao)溫1h后(hou)快冷予(yu)以消(xiao)除。
圖(tu)9.32為Fe-Cr二元(yuan)相(xiang)(xiang)(xiang)圖(tu)的(de)中(zhong)間部分(fen)。可以看出(chu)，α＇相(xiang)(xiang)(xiang)的(de)產(chan)生是由(you)于(yu)520℃以下(xia)。→α＋α＇（調幅分(fen)解）反應的(de)結果。α相(xiang)(xiang)(xiang)的(de)析出(chu)緩(huan)慢，從較高(gao)溫度下(xia)的(de)單相(xiang)(xiang)(xiang)a區空冷至(zhi)溶解度線以下(xia)，不會有a＇相(xiang)(xiang)(xiang)析出(chu)，只(zhi)有隨后在(zai)520℃時效，才會有a＇相(xiang)(xiang)(xiang)沉淀(dian)而(er)引(yin)起鋼的(de)脆化。當(dang)重新加熱至(zhi)550℃以上時，由(you)于(yu)α＇相(xiang)(xiang)(xiang)的(de)溶解，鋼的(de)塑性(xing)、韌性(xing)又(you)得(de)到恢(hui)復。α相(xiang)(xiang)(xiang)還使(shi)鋼在(zai)硝酸(suan)中(zhong)的(de)耐蝕(shi)性(xing)下(xia)降(jiang)。
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)鐵素體不銹鋼中還(huan)會存在(zai)其他影響鋼性能的相，主要是碳化(hua)物、氮化(hua)物和少(shao)量(liang)的馬(ma)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(chu)的碳化物和氮(dan)化物對鐵素體不銹鋼(gang)的性能是有害的，主要表現在對耐蝕性、韌性、缺口敏感(gan)性的影響上(shang)。
在含約17％Cr的(de)(de)鐵素(su)體(ti)(ti)(ti)不(bu)銹鋼(gang)(gang)中(zhong)，如(ru)果C＋N含量不(bu)大于0.03％時可以得到純鐵素(su)體(ti)(ti)(ti)組織，當(dang)C＋N含量大于0.03％后，高溫下會生成α＋γ雙(shuang)相(xiang)結(jie)(jie)構。在隨后的(de)(de)冷卻(que)過程中(zhong)，y相(xiang)轉變(bian)為馬氏體(ti)(ti)(ti)，使(shi)鋼(gang)(gang)的(de)(de)組織具有α＋M雙(shuang)相(xiang)結(jie)(jie)構，從(cong)而使(shi)鋼(gang)(gang)的(de)(de)組織細化，韌脆轉變(bian)溫度下移。當(dang)鋼(gang)(gang)中(zhong)馬氏體(ti)(ti)(ti)含量在9％以上時，其耐腐蝕性良好(hao)且不(bu)受(shou)鋼(gang)(gang)中(zhong)碳(tan)、氮含量的(de)(de)影響(xiang)。
