高鉻鐵(tie)素不銹(xiu)鋼主要缺點是脆性大。引起脆性的原因主要有以下幾個方面：
1. 粗(cu)大的原(yuan)始晶粒(li)
這(zhe)類鋼(gang)在冷卻(que)與加(jia)熱時不發生相(xiang)變(bian)，故鑄態(tai)組織(zhi)粗大(da)(da)。粗大(da)(da)的組織(zhi)只(zhi)能通過壓(ya)力加(jia)工(gong)碎(sui)化，無法(fa)用熱處理方法(fa)來(lai)改變(bian)它。工(gong)作溫度(du)超過再(zai)結晶溫度(du)后，晶粒(li)長大(da)(da)傾(qing)向(xiang)很大(da)(da)，加(jia)熱至900℃以(yi)上(shang)，晶粒(li)即顯(xian)著粗化。由于晶粒(li)粗大(da)(da)，這(zhe)類鋼(gang)的冷脆性(xing)高(gao)，韌脆轉變(bian)溫度(du)高(gao)，室溫的沖擊韌性(xing)很低。圖9.30為退火狀態(tai)鐵素體不銹(xiu)鋼(gang)的顯(xian)微組織(zhi)。
對這類鋼正(zheng)確地控(kong)制熱變形的(de)(de)開(kai)始(shi)溫度(du)(du)和終止溫度(du)(du)是十分重要(yao)的(de)(de)，如對Cr25和Cr28鋼，鍛造(zao)和軋制應在750℃或較低(di)的(de)(de)溫度(du)(du)結束(shu)。此外(wai)，向鋼中加入少量的(de)(de)鈦，可(ke)使晶粒粗化的(de)(de)傾向略微降(jiang)低(di)。
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(cui)性。
導致475℃脆性(xing)的(de)原因是在(zai)該溫(wen)度(du)區間，自α相中析出富(fu)鉻的(de)α＇相，鉻含量(liang)高(gao)(gao)達61％～83％，具(ju)有體心立方點(dian)陣，點(dian)降常(chang)數為0.2877nm。這種高(gao)(gao)度(du)彌散(san)的(de)亞穩定(ding)析出物與基體保(bao)持共格關系，長(chang)大速率極緩慢(man)，在(zai)475℃保(bao)溫(wen)2h后(hou)(hou)具(ju)有20nm直徑，而(er)34000h后(hou)(hou)只(zhi)長(chang)到500nm。由于(yu)a＇相的(de)點(dian)陣常(chang)數大于(yu)鐵素體的(de)點(dian)陣常(chang)數，析出時產(chan)生共格應力，使鋼的(de)強度(du)和硬(ying)度(du)升高(gao)(gao)，韌性(xing)下降。475℃脆性(xing)具(ju)有還(huan)原性(xing)，可以通過加熱至600～650℃保(bao)溫(wen)1h后(hou)(hou)快冷(leng)予以消除。
圖9.32為Fe-Cr二(er)元相(xiang)(xiang)圖的(de)(de)中(zhong)間部分。可以(yi)看出(chu)(chu)，α＇相(xiang)(xiang)的(de)(de)產生是由于(yu)520℃以(yi)下(xia)。→α＋α＇（調幅分解(jie)）反應的(de)(de)結果。α相(xiang)(xiang)的(de)(de)析出(chu)(chu)緩慢，從較高溫度(du)(du)下(xia)的(de)(de)單相(xiang)(xiang)a區(qu)空冷至溶解(jie)度(du)(du)線以(yi)下(xia)，不會有a＇相(xiang)(xiang)析出(chu)(chu)，只(zhi)有隨后在520℃時(shi)效，才(cai)會有a＇相(xiang)(xiang)沉淀而引起鋼的(de)(de)脆化(hua)。當重新加熱(re)至550℃以(yi)上(shang)時(shi)，由于(yu)α＇相(xiang)(xiang)的(de)(de)溶解(jie)，鋼的(de)(de)塑性(xing)(xing)、韌(ren)性(xing)(xing)又得到恢復。α相(xiang)(xiang)還使(shi)鋼在硝酸中(zhong)的(de)(de)耐(nai)蝕性(xing)(xing)下(xia)降。
3. σ相的(de)析出
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)鐵(tie)素體不銹(xiu)鋼中還會存(cun)在(zai)其他影響鋼性能(neng)的相，主要是碳化物(wu)、氮化物(wu)和少量的馬氏體。
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。
析出的(de)碳化(hua)物和氮化(hua)物對鐵素體(ti)不銹(xiu)鋼的(de)性能是(shi)有害(hai)的(de)，主(zhu)要表現(xian)在(zai)對耐蝕性、韌性、缺(que)口敏感性的(de)影響上。
在含(han)約17％Cr的(de)鐵素體(ti)不銹鋼(gang)中(zhong)(zhong)，如果C＋N含(han)量(liang)不大(da)于0.03％時可以得到純鐵素體(ti)組織，當(dang)C＋N含(han)量(liang)大(da)于0.03％后(hou)，高(gao)溫(wen)(wen)下會生(sheng)成α＋γ雙(shuang)相(xiang)結構(gou)(gou)。在隨后(hou)的(de)冷卻過程(cheng)中(zhong)(zhong)，y相(xiang)轉變為馬氏體(ti)，使鋼(gang)的(de)組織具有α＋M雙(shuang)相(xiang)結構(gou)(gou)，從而使鋼(gang)的(de)組織細化(hua)，韌脆轉變溫(wen)(wen)度下移。當(dang)鋼(gang)中(zhong)(zhong)馬氏體(ti)含(han)量(liang)在9％以上時，其(qi)耐腐蝕(shi)性良好且(qie)不受鋼(gang)中(zhong)(zhong)碳、氮含(han)量(liang)的(de)影響。
