高鉻鐵素不銹(xiu)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(cu)大的原始晶粒

   這(zhe)類(lei)鋼(gang)在冷卻與加熱(re)時不發生相變，故(gu)鑄態組(zu)織粗大。粗大的(de)組(zu)織只能通過壓(ya)力加工碎(sui)化，無法用熱(re)處(chu)理方法來改變它。工作溫度超過再結(jie)晶(jing)溫度后，晶(jing)粒(li)長大傾向(xiang)很大，加熱(re)至900℃以上，晶(jing)粒(li)即顯(xian)著粗化。由(you)于晶(jing)粒(li)粗大，這(zhe)類(lei)鋼(gang)的(de)冷脆性(xing)高(gao)，韌脆轉變溫度高(gao)，室溫的(de)沖擊韌性(xing)很低。圖9.30為退火狀態鐵素體不銹鋼(gang)的(de)顯(xian)微組(zu)織。

  對這類鋼(gang)(gang)正確(que)地控制熱變(bian)形的(de)(de)開始溫(wen)度和終止(zhi)溫(wen)度是十分重要的(de)(de)，如(ru)對Cr25和Cr28鋼(gang)(gang)，鍛造和軋制應在750℃或較(jiao)低(di)的(de)(de)溫(wen)度結束。此外，向鋼(gang)(gang)中加入少量(liang)的(de)(de)鈦，可使(shi)晶粒粗化的(de)(de)傾向略(lve)微(wei)降低(di)。

2. 475℃脆性(xing)

  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(dao)致475℃脆(cui)性的(de)原(yuan)因(yin)是在該溫度(du)區間，自α相(xiang)中析出(chu)(chu)富鉻的(de)α＇相(xiang)，鉻含量高(gao)達(da)61％～83％，具有體(ti)心立方點(dian)陣，點(dian)降常數為0.2877nm。這種高(gao)度(du)彌散的(de)亞穩定析出(chu)(chu)物與基體(ti)保(bao)持共格關系，長(chang)大(da)速率極緩慢(man)，在475℃保(bao)溫2h后具有20nm直徑，而(er)34000h后只長(chang)到500nm。由(you)于a＇相(xiang)的(de)點(dian)陣常數大(da)于鐵素(su)體(ti)的(de)點(dian)陣常數，析出(chu)(chu)時產生共格應力(li)，使鋼的(de)強度(du)和硬度(du)升高(gao)，韌性下降。475℃脆(cui)性具有還原(yuan)性，可(ke)以通(tong)過(guo)加熱至600～650℃保(bao)溫1h后快冷予(yu)以消除。

  圖9.32為Fe-Cr二元相(xiang)(xiang)圖的(de)(de)(de)中(zhong)(zhong)間部分。可以看出，α＇相(xiang)(xiang)的(de)(de)(de)產生是由于520℃以下(xia)。→α＋α＇（調幅分解(jie)）反應的(de)(de)(de)結果(guo)。α相(xiang)(xiang)的(de)(de)(de)析(xi)出緩慢，從(cong)較高溫度下(xia)的(de)(de)(de)單(dan)相(xiang)(xiang)a區空冷至(zhi)溶(rong)解(jie)度線以下(xia)，不會有(you)a＇相(xiang)(xiang)析(xi)出，只有(you)隨后在520℃時效，才會有(you)a＇相(xiang)(xiang)沉淀而(er)引起鋼(gang)的(de)(de)(de)脆化。當重新加熱至(zhi)550℃以上時，由于α＇相(xiang)(xiang)的(de)(de)(de)溶(rong)解(jie)，鋼(gang)的(de)(de)(de)塑(su)性、韌性又得到(dao)恢(hui)復。α相(xiang)(xiang)還使(shi)鋼(gang)在硝酸中(zhong)(zhong)的(de)(de)(de)耐蝕性下(xia)降。

3. σ相的析(xi)出

   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(ti)不銹鋼(gang)中(zhong)還會存在(zai)(zai)其(qi)他(ta)影響鋼(gang)性能的相，主要是碳(tan)化物、氮(dan)化物和少量的馬(ma)氏體(ti)。

  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。

  析出的(de)(de)碳化物和(he)氮化物對鐵(tie)素體不銹鋼的(de)(de)性(xing)(xing)能(neng)是有害的(de)(de)，主要(yao)表現(xian)在(zai)對耐蝕(shi)性(xing)(xing)、韌性(xing)(xing)、缺口敏感(gan)性(xing)(xing)的(de)(de)影響上。

  在含(han)約(yue)17％Cr的(de)鐵素體不銹鋼中(zhong)，如果C＋N含(han)量(liang)不大于(yu)0.03％時可以(yi)得到純鐵素體組織(zhi)，當(dang)(dang)C＋N含(han)量(liang)大于(yu)0.03％后，高溫(wen)下(xia)會生成α＋γ雙相結構(gou)(gou)。在隨后的(de)冷卻過(guo)程(cheng)中(zhong)，y相轉變(bian)為馬氏體，使鋼的(de)組織(zhi)具(ju)有α＋M雙相結構(gou)(gou)，從而使鋼的(de)組織(zhi)細(xi)化，韌脆轉變(bian)溫(wen)度下(xia)移。當(dang)(dang)鋼中(zhong)馬氏體含(han)量(liang)在9％以(yi)上(shang)時，其耐腐蝕性良好且(qie)不受鋼中(zhong)碳、氮含(han)量(liang)的(de)影響。