一(yi)、脆性轉變溫度和缺(que)口敏感性
含鉻量超過15％的普通鐵素體不(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(er)、475℃脆性(xing)和(he)σ相脆性(xing)
一(yi)般來(lai)說，鐵素體不銹鋼加(jia)熱(re)至高(gao)溫(wen)(wen)(wen)，基(ji)本上不出現奧氏體相變(bian)，因此難(nan)以經(jing)淬火形成(cheng)馬氏體產生明(ming)顯(xian)強(qiang)化。但是(shi)由低溫(wen)(wen)(wen)至高(gao)溫(wen)(wen)(wen)存(cun)在三個溫(wen)(wen)(wen)度(du)(du)區間，經(jing)其處理后(hou)，強(qiang)度(du)(du)、硬度(du)(du)明(ming)顯(xian)提高(gao)，而鋼的塑性(xing)和沖擊韌(ren)性(xing)顯(xian)著下降。通常，這是(shi)人們所不希望而極力要(yao)設法避(bi)免的。這里先介紹(shao)兩(liang)種非高(gao)溫(wen)(wen)(wen)的脆性(xing)：
1. 475℃脆性
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。
產生475℃脆性(xing)的基(ji)本原(yuan)因(yin)已公(gong)認為是由于一種富鉻（61～83％Cr）的a＇相的沉(chen)淀析出(chu)所致。它具有(you)體心立方晶(jing)格結構，無磁性(xing)。d相的析出(chu)不僅帶來脆性(xing)，而且顯著降低(di)鋼(gang)的耐蝕性(xing)能。
由于a相的析出-溶解(jie)過(guo)程(cheng)(cheng)是(shi)一種(zhong)可(ke)逆過(guo)程(cheng)(cheng)，475℃脆性可(ke)以(yi)通過(guo)重(zhong)新(xin)加熱至540℃以(yi)上溫(wen)(wen)度(du)，并保溫(wen)(wen)一定時間快速冷卻至室溫(wen)(wen)的辦(ban)法消(xiao)除。
2. σ相脆性(xing)
根據Fe-Cr相圖，當(dang)鉻含量(liang)在(zai)(zai)15～70％的(de)范圍(wei)內，于(yu)500～800℃時存在(zai)(zai)σ相。它是一種(zhong)金屬(shu)間化(hua)合(he)物，含鉻42～50％，無磁性、具有(you)四方晶(jing)格結構，屬(shu)高硬度脆性相。σ相首先產生于(yu)晶(jing)粒邊界，呈(cheng)鏈(lian)網小(xiao)島形(xing)狀。其形(xing)成速度比較緩慢，如(ru)含鉻量(liang)小(xiao)于(yu)30％的(de)鐵(tie)素體(ti)不(bu)銹鋼(gang)在(zai)(zai)進(jin)行堆焊或鑄造(zao)時，在(zai)(zai)能形(xing)成g相的(de)溫度范圍(wei)內通(tong)常(chang)沒有(you)足夠(gou)的(de)時間來形(xing)成σ相。只有(you)足夠(gou)時間保溫才能形(xing)成σ相，使(shi)鋼(gang)的(de)硬度提高，卻(que)顯著降(jiang)低鋼(gang)的(de)塑性、缺口
韌性及(ji)耐蝕性能。添加某些(xie)元素，如鉬、硅等(deng)，可以(yi)擴大σ相(xiang)區(qu)存在(zai)范圍、使(shi)σ相(xiang)區(qu)向低鉻濃(nong)度方(fang)向移動，有利于σ相(xiang)的(de)形成(cheng)。冷加工也會增大σ相(xiang)的(de)析(xi)出速度。提高鉻含量將顯著加速σ相(xiang)的(de)形成(cheng)。
σ相的形成是可逆(ni)的。故可以通過重新加熱至800℃以上溫(wen)度，保溫(wen)1h或更長時間，使σ相溶(rong)解后快速冷卻至室溫(wen)的辦法(fa)消除。
三(san)、高溫(wen)脆性
普通高鉻(ge)鐵素體不銹(xiu)鋼（間(jian)隙元素如碳(tan)、氮(dan)的含量在中等以上(shang)(shang)時），加熱(re)至950～1000℃以上(shang)(shang)，急冷至室溫(wen)，其塑(su)性(xing)和缺口韌性(xing)顯(xian)著(zhu)降低(di)，稱為高溫(wen)脆性(xing)。若(ruo)重(zhong)新加熱(re)至750～850℃，可(ke)以恢復其塑(su)性(xing)。這種(zhong)高溫(wen)脆性(xing)十(shi)分有害，進(jin)行焊接，在950℃以上(shang)(shang)等溫(wen)熱(re)處理或鑄(zhu)造工藝過程(cheng)中，均可(ke)能(neng)出現這種(zhong)脆化，同(tong)時耐蝕性(xing)也顯(xian)著(zhu)降低(di)。
已經查明和(he)證實，產生高(gao)溫(wen)脆(cui)性的基本原因(yin)是同碳(tan)、氮等間隙元素的碳(tan)、氮化合物(wu)在晶界和(he)晶內位錯(cuo)上析(xi)出有關。降低(di)鋼(gang)中(zhong)的碳(tan)、氮含(han)量，減少(shao)甚至避免碳(tan)、氮化物(wu)的沉淀析(xi)出（還同鉻含(han)量、熱處理工(gong)藝有關。鉻含(han)量愈高(gao)，其碳(tan)、氮溶解度(du)愈低(di)），可以(yi)大大改善高(gao)溫(wen)脆(cui)性。高(gao)純級(ji)高(gao)鉻鐵素體不銹鋼(gang)在克服高(gao)溫(wen)脆(cui)性方(fang)面已經取得良好效果。
此外，高(gao)鉻鐵素體不(bu)(bu)銹鋼鑄態晶(jing)(jing)(jing)粒十分粗大(da)(da)(da)，只能通過加工軋(ya)制和適當(dang)溫(wen)度(du)下再結晶(jing)(jing)(jing)予以細化。但當(dang)加熱(re)超過950℃時（如焊接等），具有強烈(lie)的(de)晶(jing)(jing)(jing)粒長(chang)大(da)(da)(da)傾向。眾所周(zhou)知，粗大(da)(da)(da)晶(jing)(jing)(jing)粒比相應(ying)(ying)細晶(jing)(jing)(jing)組織(zhi)的(de)塑性(xing)或韌性(xing)要差。高(gao)鉻鐵素體不(bu)(bu)銹鋼材的(de)厚度(du)及(ji)晶(jing)(jing)(jing)粒尺寸因素對室(shi)溫(wen)脆(cui)性(xing)存在(zai)影(ying)(ying)響(xiang)(xiang)。但是，高(gao)純級（碳(tan)、氮(dan)含量極低）不(bu)(bu)銹鋼，因其脆(cui)性(xing)轉(zhuan)變溫(wen)度(du)已降(jiang)得很低，晶(jing)(jing)(jing)粒尺寸對室(shi)溫(wen)缺口(kou)韌性(xing)的(de)影(ying)(ying)響(xiang)(xiang)也就(jiu)不(bu)(bu)大(da)(da)(da)了。板愈厚，要求(qiu)控制的(de)碳(tan)、氮(dan)含量應(ying)(ying)愈低，才(cai)能保(bao)證(zheng)必(bi)要的(de)缺口(kou)韌性(xing)。
四、晶(jing)間腐蝕敏感性
普通(tong)高鉻鐵(tie)素體不(bu)銹鋼(gang)在(zai)加熱(re)過程中(zhong)存在(zai)造(zao)成(cheng)475℃脆性(xing)、σ相脆性(xing)和(he)高溫(wen)脆性(xing)的(de)(de)三個脆化(hua)溫(wen)度區(qu)。由于富鉻的(de)(de)α＇相、σ相或碳(tan)(tan)、氮化(hua)合物的(de)(de)析出等(deng)原因(yin)，不(bu)僅引(yin)起脆化(hua)，而且帶來晶(jing)間腐蝕敏感(gan)(gan)性(xing)，使耐蝕性(xing)能顯著(zhu)降低(di)。尤其是當溫(wen)度超過900～950℃以上而后(hou)快(kuai)冷(leng)時，具有十分(fen)敏感(gan)(gan)的(de)(de)晶(jing)間腐蝕傾向。即使在(zai)碳(tan)(tan)氮含量較(jiao)低(di)和(he)象自來水這(zhe)樣弱(ruo)的(de)(de)腐蝕條件(jian)下，經高溫(wen)空冷(leng)或焊縫區(qu)也會發生晶(jing)間腐蝕（9,10）。若重新加熱(re)至700～850℃左(zuo)右(you)熱(re)處理，其晶(jing)間腐蝕敏感(gan)(gan)性(xing)可以消除(chu)。
對普通(tong)高(gao)(gao)鉻(ge)(ge)鐵(tie)(tie)素(su)體(ti)(ti)不(bu)銹(xiu)(xiu)鋼(gang)(gang)(gang)經高(gao)(gao)溫快(kuai)冷后產(chan)生晶間(jian)(jian)(jian)腐(fu)蝕傾向機理的(de)解(jie)釋，主要是將解(jie)釋奧(ao)(ao)氏(shi)(shi)(shi)體(ti)(ti)不(bu)銹(xiu)(xiu)鋼(gang)(gang)(gang)晶間(jian)(jian)(jian)腐(fu)蝕的(de)貧(pin)鉻(ge)(ge)理論應用(yong)于鐵(tie)(tie)素(su)體(ti)(ti)不(bu)銹(xiu)(xiu)鋼(gang)(gang)(gang)。從敏化(hua)(hua)溫度(du)(du)和(he)消除晶間(jian)(jian)(jian)腐(fu)蝕傾向溫度(du)(du)來看，奧(ao)(ao)氏(shi)(shi)(shi)體(ti)(ti)型和(he)鐵(tie)(tie)素(su)體(ti)(ti)型不(bu)銹(xiu)(xiu)鋼(gang)(gang)(gang)正好相(xiang)反(fan)。但本質相(xiang)同，均是由(you)于如富鉻(ge)(ge)碳(tan)(tan)化(hua)(hua)物的(de)析出(chu)造成其附(fu)近(jin)區貧(pin)鉻(ge)(ge)引起。碳(tan)(tan)、氮(dan)在(zai)(zai)(zai)鐵(tie)(tie)素(su)體(ti)(ti)中(zhong)(zhong)的(de)固溶度(du)(du)比在(zai)(zai)(zai)奧(ao)(ao)氏(shi)(shi)(shi)體(ti)(ti)中(zhong)(zhong)小的(de)多(duo)，而鉻(ge)(ge)在(zai)(zai)(zai)鐵(tie)(tie)素(su)體(ti)(ti)中(zhong)(zhong)的(de)擴(kuo)散(san)速(su)度(du)(du)比在(zai)(zai)(zai)奧(ao)(ao)氏(shi)(shi)(shi)體(ti)(ti)中(zhong)(zhong)大的(de)多(duo)。中(zhong)(zhong)等以(yi)(yi)上碳(tan)(tan)、氮(dan)含量的(de)高(gao)(gao)鉻(ge)(ge)鐵(tie)(tie)素(su)體(ti)(ti)不(bu)銹(xiu)(xiu)鋼(gang)(gang)(gang)，加熱至約950℃以(yi)(yi)上，富鉻(ge)(ge)的(de)碳(tan)(tan)、氮(dan)化(hua)(hua)合物溶解(jie)于鐵(tie)(tie)素(su)體(ti)(ti)（固溶體(ti)(ti)）中(zhong)(zhong)。但在(zai)(zai)(zai)快(kuai)速(su)淬(cui)火冷卻過程中(zhong)(zhong)，由(you)于高(gao)(gao)度(du)(du)過飽和(he)的(de)間(jian)(jian)(jian)隙固溶體(ti)(ti)具有(you)強烈析出(chu)傾向和(he)在(zai)(zai)(zai)鐵(tie)(tie)素(su)體(ti)(ti)中(zhong)(zhong)碳(tan)(tan)、氮(dan)元素(su)的(de)擴(kuo)散(san)速(su)度(du)(du)極快(kuai)（比鉻(ge)(ge)還快(kuai)，比在(zai)(zai)(zai)奧(ao)(ao)氏(shi)(shi)(shi)體(ti)(ti)中(zhong)(zhong)快(kuai)數百(bai)倍(bei)），經過中(zhong)(zhong)溫時(shi)也難以(yi)(yi)阻止富鉻(ge)(ge)碳(tan)(tan)、氮(dan)化(hua)(hua)物的(de)快(kuai)速(su)析出(chu)（其沉淀(dian)析出(chu)溫度(du)(du)一般認為在(zai)(zai)(zai)427℃至900℃之間(jian)(jian)(jian)）。當重新加熱至700～850℃時(shi)，因鉻(ge)(ge)的(de)快(kuai)速(su)擴(kuo)散(san)增(zeng)加了貧(pin)鉻(ge)(ge)區的(de)鉻(ge)(ge)含量。雖有(you)晶間(jian)(jian)(jian)析出(chu)物存在(zai)(zai)(zai)，耐(nai)晶間(jian)(jian)(jian)腐(fu)蝕性(xing)能(neng)卻良好。
綜上所述(shu)，475℃脆(cui)(cui)性和σ相脆(cui)(cui)性，可通過800℃左右保溫(wen)一(yi)定時間快冷予以(yi)消除。焊接(jie)或高溫(wen)淬火(huo)，因經(jing)過其(qi)相應脆(cui)(cui)化溫(wen)度(du)區的時間短暫，一(yi)般(ban)來不及出現脆(cui)(cui)化。因此(ci)它們對制(zhi)作焊(han)接構件設備(bei)的(de)威脅尚(shang)不(bu)大(da)。而(er)(er)由于碳(tan)、氮等間隙(xi)元(yuan)素含量高(gao)而(er)(er)引起的(de)高(gao)溫(wen)(wen)脆性(xing)(xing)和(he)晶間腐蝕敏(min)感性(xing)(xing)、脆性(xing)(xing)轉變溫(wen)(wen)度高(gao)和(he)缺口敏(min)感性(xing)(xing)大(da)才(cai)是(shi)影響焊(han)接、加工等性(xing)(xing)能、限制(zhi)普通高(gao)鉻鐵素體(ti)不(bu)銹(xiu)鋼(gang)應用的(de)主要障礙。故(gu)發展了新一(yi)代(dai)高(gao)純級高(gao)鉻鐵素體(ti)不(bu)銹(xiu)鋼(gang)。它在經過焊(han)接等高(gao)溫(wen)(wen)過程(cheng)后(hou)，具(ju)有(you)良好(hao)的(de)塑性(xing)(xing)和(he)耐蝕性(xing)(xing)，其脆性(xing)(xing)轉變溫(wen)(wen)度一(yi)般均低于室(shi)溫(wen)(wen)，從而(er)(er)大(da)大(da)擴大(da)其應用范(fan)圍。
