一(yi)、脆(cui)性轉變溫(wen)度和缺口敏感性
含鉻量超過15％的普通鐵(tie)素體不銹鋼(gang)（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(cui)性和σ相(xiang)脆(cui)性
一般來說，鐵素體不(bu)銹鋼加(jia)熱至高(gao)溫(wen)，基本上不(bu)出現奧氏體相變，因此(ci)難以經淬火(huo)形(xing)成馬氏體產生明顯(xian)(xian)強(qiang)化(hua)。但(dan)是(shi)由低(di)溫(wen)至高(gao)溫(wen)存(cun)在三(san)個(ge)溫(wen)度區間，經其處理后，強(qiang)度、硬度明顯(xian)(xian)提(ti)高(gao)，而鋼的塑性和沖擊韌(ren)性顯(xian)(xian)著(zhu)下降。通常，這是(shi)人們所不(bu)希望而極力(li)要設(she)法避免(mian)的。這里先介紹兩種(zhong)非高(gao)溫(wen)的脆性：
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(chan)生475℃脆(cui)性的(de)(de)基本原因已公認(ren)為是由于一種富鉻（61～83％Cr）的(de)(de)a＇相的(de)(de)沉淀析出(chu)所致。它(ta)具有體心立(li)方晶格結構，無磁性。d相的(de)(de)析出(chu)不僅帶來脆(cui)性，而且顯著降低鋼的(de)(de)耐蝕性能。
由于a相(xiang)的析出(chu)-溶解過(guo)程(cheng)是一(yi)種可(ke)逆過(guo)程(cheng)，475℃脆性可(ke)以通(tong)過(guo)重新加(jia)熱至(zhi)540℃以上溫(wen)度，并保溫(wen)一(yi)定時間快速冷卻至(zhi)室(shi)溫(wen)的辦法消(xiao)除。
2. σ相脆性
根據Fe-Cr相圖，當鉻含量在15～70％的范(fan)圍內，于500～800℃時(shi)存在σ相。它是(shi)一種金(jin)屬(shu)間化合物，含鉻42～50％，無磁性、具有(you)四方晶格結構，屬(shu)高(gao)(gao)硬度(du)(du)脆性相。σ相首先產生于晶粒邊界，呈鏈(lian)網小島形(xing)狀。其形(xing)成(cheng)速(su)度(du)(du)比較緩慢，如含鉻量小于30％的鐵(tie)素體(ti)不(bu)銹鋼在進行堆(dui)焊(han)或鑄(zhu)造(zao)時(shi)，在能形(xing)成(cheng)g相的溫度(du)(du)范(fan)圍內通常沒有(you)足夠的時(shi)間來形(xing)成(cheng)σ相。只(zhi)有(you)足夠時(shi)間保溫才能形(xing)成(cheng)σ相，使(shi)鋼的硬度(du)(du)提高(gao)(gao)，卻顯著(zhu)降低鋼的塑性、缺口
韌性及耐蝕(shi)性能。添加某些元素，如(ru)鉬(mu)、硅等(deng)，可以擴大σ相(xiang)區(qu)存在范(fan)圍、使σ相(xiang)區(qu)向(xiang)低(di)鉻濃度方向(xiang)移動，有利于σ相(xiang)的(de)形(xing)(xing)成。冷(leng)加工也會增(zeng)大σ相(xiang)的(de)析出速(su)度。提高(gao)鉻含量將顯著加速(su)σ相(xiang)的(de)形(xing)(xing)成。
σ相(xiang)的(de)形(xing)成是可逆的(de)。故可以通(tong)過(guo)重(zhong)新(xin)加熱至800℃以上(shang)溫度，保(bao)溫1h或更長時(shi)間，使σ相(xiang)溶解后(hou)快速冷卻至室溫的(de)辦(ban)法(fa)消除。
三、高(gao)溫脆(cui)性
普通高(gao)鉻鐵素體不銹鋼（間隙元素如碳、氮的含量在中(zhong)等(deng)以(yi)上時(shi)），加(jia)熱(re)至(zhi)950～1000℃以(yi)上，急冷至(zhi)室溫(wen)，其塑性和(he)缺口韌性顯(xian)著(zhu)降低，稱(cheng)為高(gao)溫(wen)脆性。若重(zhong)新加(jia)熱(re)至(zhi)750～850℃，可以(yi)恢復其塑性。這(zhe)種高(gao)溫(wen)脆性十(shi)分(fen)有害，進行(xing)焊接，在950℃以(yi)上等(deng)溫(wen)熱(re)處理(li)或鑄造(zao)工藝過程中(zhong)，均(jun)可能出現這(zhe)種脆化，同時(shi)耐蝕性也(ye)顯(xian)著(zhu)降低。
已(yi)經查明和證實，產(chan)生高(gao)(gao)溫(wen)脆性的(de)(de)基本原因是同碳(tan)、氮等間隙元(yuan)素(su)的(de)(de)碳(tan)、氮化合物(wu)在晶界(jie)和晶內(nei)位(wei)錯上析出有(you)關(guan)。降低鋼中(zhong)的(de)(de)碳(tan)、氮含(han)量(liang)，減少甚至避免碳(tan)、氮化物(wu)的(de)(de)沉淀析出（還同鉻(ge)(ge)含(han)量(liang)、熱處理工藝有(you)關(guan)。鉻(ge)(ge)含(han)量(liang)愈(yu)高(gao)(gao)，其碳(tan)、氮溶(rong)解度愈(yu)低），可(ke)以大大改善高(gao)(gao)溫(wen)脆性。高(gao)(gao)純級高(gao)(gao)鉻(ge)(ge)鐵素(su)體(ti)不(bu)銹鋼在克(ke)服高(gao)(gao)溫(wen)脆性方面已(yi)經取得良好效果。
此外，高(gao)鉻鐵(tie)素體不(bu)銹(xiu)(xiu)鋼鑄(zhu)態晶粒十分(fen)粗(cu)大，只能通過加(jia)工軋制和(he)適(shi)當溫(wen)度(du)(du)下再(zai)結晶予以細(xi)化。但(dan)當加(jia)熱超(chao)過950℃時（如焊接等），具有(you)強烈的晶粒長大傾向。眾所周(zhou)知，粗(cu)大晶粒比相應細(xi)晶組織的塑(su)性或(huo)韌(ren)(ren)性要(yao)差(cha)。高(gao)鉻鐵(tie)素體不(bu)銹(xiu)(xiu)鋼材的厚(hou)度(du)(du)及晶粒尺(chi)寸(cun)因素對室(shi)溫(wen)脆(cui)性存在影響。但(dan)是，高(gao)純級（碳、氮含量極低）不(bu)銹(xiu)(xiu)鋼，因其脆(cui)性轉(zhuan)變(bian)溫(wen)度(du)(du)已(yi)降得很(hen)低，晶粒尺(chi)寸(cun)對室(shi)溫(wen)缺(que)口韌(ren)(ren)性的影響也就不(bu)大了(le)。板(ban)愈厚(hou)，要(yao)求控制的碳、氮含量應愈低，才能保證必(bi)要(yao)的缺(que)口韌(ren)(ren)性。
四(si)、晶間腐蝕敏(min)感性
普通高(gao)鉻(ge)鐵素體不銹(xiu)鋼在加(jia)熱過程中存在造(zao)成475℃脆(cui)(cui)性、σ相脆(cui)(cui)性和高(gao)溫脆(cui)(cui)性的(de)三個脆(cui)(cui)化(hua)溫度(du)區。由(you)于富鉻(ge)的(de)α＇相、σ相或碳、氮化(hua)合(he)物的(de)析出(chu)等原因，不僅引起脆(cui)(cui)化(hua)，而(er)且帶(dai)來晶間(jian)(jian)腐蝕(shi)敏(min)感(gan)性，使(shi)耐蝕(shi)性能顯著(zhu)降(jiang)低。尤其(qi)是(shi)當溫度(du)超(chao)過900～950℃以上而(er)后快(kuai)冷(leng)時，具(ju)有十分敏(min)感(gan)的(de)晶間(jian)(jian)腐蝕(shi)傾向。即使(shi)在碳氮含量較(jiao)低和象自來水(shui)這樣弱(ruo)的(de)腐蝕(shi)條(tiao)件下(xia)，經高(gao)溫空冷(leng)或焊縫區也會(hui)發生(sheng)晶間(jian)(jian)腐蝕(shi)（9,10）。若重(zhong)新加(jia)熱至(zhi)700～850℃左(zuo)右熱處理，其(qi)晶間(jian)(jian)腐蝕(shi)敏(min)感(gan)性可以消除。
對普通(tong)高(gao)鉻(ge)(ge)(ge)鐵(tie)素體(ti)(ti)(ti)(ti)(ti)(ti)不(bu)(bu)銹(xiu)(xiu)鋼經高(gao)溫快(kuai)(kuai)冷(leng)后(hou)產生(sheng)晶(jing)間(jian)腐(fu)蝕(shi)傾(qing)向機理的(de)(de)解釋，主要(yao)是(shi)將解釋奧氏體(ti)(ti)(ti)(ti)(ti)(ti)不(bu)(bu)銹(xiu)(xiu)鋼晶(jing)間(jian)腐(fu)蝕(shi)的(de)(de)貧(pin)鉻(ge)(ge)(ge)理論應(ying)用于(yu)鐵(tie)素體(ti)(ti)(ti)(ti)(ti)(ti)不(bu)(bu)銹(xiu)(xiu)鋼。從敏化溫度和(he)消除晶(jing)間(jian)腐(fu)蝕(shi)傾(qing)向溫度來看(kan)，奧氏體(ti)(ti)(ti)(ti)(ti)(ti)型和(he)鐵(tie)素體(ti)(ti)(ti)(ti)(ti)(ti)型不(bu)(bu)銹(xiu)(xiu)鋼正好(hao)(hao)相反。但本質(zhi)相同，均是(shi)由于(yu)如富(fu)鉻(ge)(ge)(ge)碳(tan)(tan)化物的(de)(de)析(xi)(xi)出(chu)造(zao)成其附近(jin)區貧(pin)鉻(ge)(ge)(ge)引起。碳(tan)(tan)、氮(dan)(dan)在(zai)(zai)(zai)鐵(tie)素體(ti)(ti)(ti)(ti)(ti)(ti)中(zhong)(zhong)(zhong)(zhong)(zhong)的(de)(de)固(gu)溶(rong)度比(bi)(bi)在(zai)(zai)(zai)奧氏體(ti)(ti)(ti)(ti)(ti)(ti)中(zhong)(zhong)(zhong)(zhong)(zhong)小(xiao)的(de)(de)多，而鉻(ge)(ge)(ge)在(zai)(zai)(zai)鐵(tie)素體(ti)(ti)(ti)(ti)(ti)(ti)中(zhong)(zhong)(zhong)(zhong)(zhong)的(de)(de)擴(kuo)(kuo)散速(su)(su)度比(bi)(bi)在(zai)(zai)(zai)奧氏體(ti)(ti)(ti)(ti)(ti)(ti)中(zhong)(zhong)(zhong)(zhong)(zhong)大(da)的(de)(de)多。中(zhong)(zhong)(zhong)(zhong)(zhong)等以上碳(tan)(tan)、氮(dan)(dan)含量的(de)(de)高(gao)鉻(ge)(ge)(ge)鐵(tie)素體(ti)(ti)(ti)(ti)(ti)(ti)不(bu)(bu)銹(xiu)(xiu)鋼，加熱(re)至約950℃以上，富(fu)鉻(ge)(ge)(ge)的(de)(de)碳(tan)(tan)、氮(dan)(dan)化合物溶(rong)解于(yu)鐵(tie)素體(ti)(ti)(ti)(ti)(ti)(ti)（固(gu)溶(rong)體(ti)(ti)(ti)(ti)(ti)(ti)）中(zhong)(zhong)(zhong)(zhong)(zhong)。但在(zai)(zai)(zai)快(kuai)(kuai)速(su)(su)淬火冷(leng)卻過(guo)程中(zhong)(zhong)(zhong)(zhong)(zhong)，由于(yu)高(gao)度過(guo)飽和(he)的(de)(de)間(jian)隙(xi)固(gu)溶(rong)體(ti)(ti)(ti)(ti)(ti)(ti)具有(you)強烈析(xi)(xi)出(chu)傾(qing)向和(he)在(zai)(zai)(zai)鐵(tie)素體(ti)(ti)(ti)(ti)(ti)(ti)中(zhong)(zhong)(zhong)(zhong)(zhong)碳(tan)(tan)、氮(dan)(dan)元(yuan)素的(de)(de)擴(kuo)(kuo)散速(su)(su)度極快(kuai)(kuai)（比(bi)(bi)鉻(ge)(ge)(ge)還快(kuai)(kuai)，比(bi)(bi)在(zai)(zai)(zai)奧氏體(ti)(ti)(ti)(ti)(ti)(ti)中(zhong)(zhong)(zhong)(zhong)(zhong)快(kuai)(kuai)數(shu)百倍(bei)），經過(guo)中(zhong)(zhong)(zhong)(zhong)(zhong)溫時也(ye)難(nan)以阻止富(fu)鉻(ge)(ge)(ge)碳(tan)(tan)、氮(dan)(dan)化物的(de)(de)快(kuai)(kuai)速(su)(su)析(xi)(xi)出(chu)（其沉淀析(xi)(xi)出(chu)溫度一般認(ren)為(wei)在(zai)(zai)(zai)427℃至900℃之間(jian)）。當重新加熱(re)至700～850℃時，因鉻(ge)(ge)(ge)的(de)(de)快(kuai)(kuai)速(su)(su)擴(kuo)(kuo)散增(zeng)加了貧(pin)鉻(ge)(ge)(ge)區的(de)(de)鉻(ge)(ge)(ge)含量。雖有(you)晶(jing)間(jian)析(xi)(xi)出(chu)物存(cun)在(zai)(zai)(zai)，耐晶(jing)間(jian)腐(fu)蝕(shi)性(xing)能(neng)卻良(liang)好(hao)(hao)。
綜上所(suo)述，475℃脆性和(he)σ相(xiang)脆性，可通過(guo)800℃左右保溫(wen)一定時間(jian)(jian)快冷予以消除(chu)。焊(han)接或高溫(wen)淬火，因(yin)經(jing)過(guo)其相(xiang)應(ying)脆化溫(wen)度區的時間(jian)(jian)短(duan)暫，一般來不(bu)及(ji)出現脆化。因(yin)此它們(men)對制作焊(han)接構件設備的(de)威脅(xie)尚不大(da)。而由(you)于碳、氮(dan)等(deng)間(jian)隙元素(su)含量高(gao)而引起(qi)的(de)高(gao)溫(wen)脆性(xing)(xing)和(he)晶間(jian)腐蝕敏(min)(min)感(gan)性(xing)(xing)、脆性(xing)(xing)轉變溫(wen)度高(gao)和(he)缺口敏(min)(min)感(gan)性(xing)(xing)大(da)才是影響焊(han)接、加工(gong)等(deng)性(xing)(xing)能、限制普通(tong)高(gao)鉻鐵素(su)體不銹(xiu)鋼應(ying)用的(de)主要障礙。故(gu)發展了新一(yi)代(dai)高(gao)純(chun)級高(gao)鉻鐵素(su)體不銹(xiu)鋼。它在(zai)經過焊(han)接等(deng)高(gao)溫(wen)過程后，具有良好的(de)塑性(xing)(xing)和(he)耐蝕性(xing)(xing)，其脆性(xing)(xing)轉變溫(wen)度一(yi)般(ban)均低于室溫(wen)，從而大(da)大(da)擴大(da)其應(ying)用范圍。
