一、脆(cui)性轉變(bian)溫度(du)和缺口敏感性
含鉻量超過15％的普通鐵素(su)體(ti)不銹(xiu)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(xiu)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、475℃脆性(xing)和σ相脆性(xing)
一般來說，鐵素體不銹鋼加熱至高溫(wen)，基本(ben)上不出現奧(ao)氏體相變(bian)，因(yin)此難以經淬火形成(cheng)馬氏體產(chan)生明顯(xian)(xian)強(qiang)化。但是由(you)低溫(wen)至高溫(wen)存在(zai)三個溫(wen)度區(qu)間，經其處(chu)理后，強(qiang)度、硬度明顯(xian)(xian)提高，而鋼的塑性和沖擊韌性顯(xian)(xian)著下降。通(tong)常，這是人們(men)所(suo)不希望而極力要設法(fa)避免的。這里(li)先介紹兩(liang)種非高溫(wen)的脆性：
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(xing)。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℃脆性的(de)(de)基本原因已公認為是(shi)由(you)于一(yi)種富鉻(ge)（61～83％Cr）的(de)(de)a＇相的(de)(de)沉淀析出所致。它(ta)具有體心立(li)方晶格(ge)結構，無(wu)磁性。d相的(de)(de)析出不僅(jin)帶(dai)來脆性，而且顯著降低鋼的(de)(de)耐蝕性能。
由(you)于a相的(de)析出-溶解過程是一種(zhong)可逆(ni)過程，475℃脆(cui)性可以通過重新加熱(re)至540℃以上溫(wen)(wen)度，并保(bao)溫(wen)(wen)一定時(shi)間快速冷(leng)卻至室溫(wen)(wen)的(de)辦法消除。
2. σ相脆性
根(gen)據Fe-Cr相(xiang)圖，當鉻(ge)含(han)量(liang)在15～70％的(de)范圍內，于(yu)500～800℃時(shi)存(cun)在σ相(xiang)。它(ta)是一種金屬間化合(he)物(wu)，含(han)鉻(ge)42～50％，無磁性(xing)(xing)、具(ju)有(you)(you)四方晶(jing)格結構，屬高(gao)硬度(du)脆性(xing)(xing)相(xiang)。σ相(xiang)首先產生(sheng)于(yu)晶(jing)粒邊界，呈鏈(lian)網(wang)小(xiao)島形狀。其形成速(su)度(du)比較緩慢，如含(han)鉻(ge)量(liang)小(xiao)于(yu)30％的(de)鐵素體(ti)不銹鋼(gang)在進行堆焊或鑄造時(shi)，在能(neng)(neng)形成g相(xiang)的(de)溫(wen)度(du)范圍內通常沒(mei)有(you)(you)足夠的(de)時(shi)間來形成σ相(xiang)。只有(you)(you)足夠時(shi)間保(bao)溫(wen)才(cai)能(neng)(neng)形成σ相(xiang)，使(shi)鋼(gang)的(de)硬度(du)提高(gao)，卻顯著降低鋼(gang)的(de)塑性(xing)(xing)、缺口
韌性及耐蝕性能。添加(jia)某些元素，如鉬、硅等，可以擴大σ相(xiang)區(qu)存在范圍(wei)、使σ相(xiang)區(qu)向低鉻濃度方向移動，有利于σ相(xiang)的形成。冷加(jia)工也會增大σ相(xiang)的析出速度。提高鉻含量將顯(xian)著加(jia)速σ相(xiang)的形成。
σ相(xiang)的(de)(de)形成(cheng)是可逆的(de)(de)。故可以(yi)(yi)通過重新(xin)加熱至(zhi)800℃以(yi)(yi)上溫(wen)(wen)度，保溫(wen)(wen)1h或更長時間，使σ相(xiang)溶解(jie)后快速(su)冷卻至(zhi)室溫(wen)(wen)的(de)(de)辦(ban)法消除。
三、高(gao)溫(wen)脆性
普(pu)通高(gao)鉻鐵素體不銹鋼（間隙元素如碳(tan)、氮的含量在(zai)中等以上(shang)時），加熱至950～1000℃以上(shang)，急(ji)冷至室溫(wen)，其塑性(xing)(xing)和缺口韌性(xing)(xing)顯著(zhu)降低，稱為高(gao)溫(wen)脆(cui)性(xing)(xing)。若重(zhong)新加熱至750～850℃，可以恢復(fu)其塑性(xing)(xing)。這(zhe)種(zhong)高(gao)溫(wen)脆(cui)性(xing)(xing)十分有害，進行焊接，在(zai)950℃以上(shang)等溫(wen)熱處理或鑄造工藝(yi)過程中，均可能出現這(zhe)種(zhong)脆(cui)化，同時耐蝕(shi)性(xing)(xing)也顯著(zhu)降低。
已(yi)經(jing)查明(ming)和(he)證實，產生高(gao)溫(wen)脆(cui)(cui)性的(de)基(ji)本(ben)原因是同碳(tan)、氮(dan)等(deng)間(jian)隙元素的(de)碳(tan)、氮(dan)化(hua)合物(wu)在晶界和(he)晶內(nei)位錯上(shang)析出有關。降低(di)鋼(gang)(gang)中的(de)碳(tan)、氮(dan)含量(liang)，減少甚(shen)至避(bi)免碳(tan)、氮(dan)化(hua)物(wu)的(de)沉淀析出（還同鉻含量(liang)、熱處理工藝有關。鉻含量(liang)愈高(gao)，其碳(tan)、氮(dan)溶解度愈低(di)），可以大大改善高(gao)溫(wen)脆(cui)(cui)性。高(gao)純級高(gao)鉻鐵(tie)素體(ti)不銹鋼(gang)(gang)在克服高(gao)溫(wen)脆(cui)(cui)性方面(mian)已(yi)經(jing)取得良(liang)好效果。
此外(wai)，高(gao)鉻(ge)鐵(tie)素體(ti)不銹鋼鑄態(tai)晶(jing)(jing)粒十分粗(cu)大(da)，只(zhi)能通過加(jia)工軋制(zhi)和適(shi)當溫度下再結晶(jing)(jing)予以細化。但當加(jia)熱超過950℃時（如(ru)焊接等），具有強(qiang)烈的(de)(de)晶(jing)(jing)粒長(chang)大(da)傾(qing)向。眾所(suo)周知，粗(cu)大(da)晶(jing)(jing)粒比相應細晶(jing)(jing)組織的(de)(de)塑性或韌(ren)性要(yao)差。高(gao)鉻(ge)鐵(tie)素體(ti)不銹鋼材(cai)的(de)(de)厚(hou)度及(ji)晶(jing)(jing)粒尺寸因素對室溫脆性存(cun)在(zai)影響(xiang)。但是，高(gao)純(chun)級（碳、氮(dan)含量極低(di)）不銹鋼，因其(qi)脆性轉變溫度已降(jiang)得很低(di)，晶(jing)(jing)粒尺寸對室溫缺口韌(ren)性的(de)(de)影響(xiang)也就不大(da)了。板愈厚(hou)，要(yao)求控制(zhi)的(de)(de)碳、氮(dan)含量應愈低(di)，才能保證必(bi)要(yao)的(de)(de)缺口韌(ren)性。
四(si)、晶(jing)間腐(fu)蝕敏(min)感性
普通高(gao)鉻鐵素體不銹(xiu)鋼在加熱過程中存(cun)在造成475℃脆性(xing)、σ相脆性(xing)和(he)高(gao)溫(wen)(wen)(wen)(wen)脆性(xing)的(de)(de)(de)三個脆化溫(wen)(wen)(wen)(wen)度區(qu)。由于富鉻的(de)(de)(de)α＇相、σ相或碳(tan)、氮化合物的(de)(de)(de)析出等(deng)原因，不僅(jin)引起脆化，而且(qie)帶來(lai)晶間(jian)腐(fu)蝕(shi)(shi)敏(min)感(gan)性(xing)，使(shi)耐蝕(shi)(shi)性(xing)能顯著降低(di)。尤(you)其是當溫(wen)(wen)(wen)(wen)度超(chao)過900～950℃以上(shang)而后快冷(leng)時，具有十分敏(min)感(gan)的(de)(de)(de)晶間(jian)腐(fu)蝕(shi)(shi)傾向。即使(shi)在碳(tan)氮含量較低(di)和(he)象自來(lai)水(shui)這樣弱(ruo)的(de)(de)(de)腐(fu)蝕(shi)(shi)條件下，經高(gao)溫(wen)(wen)(wen)(wen)空冷(leng)或焊縫區(qu)也會(hui)發(fa)生晶間(jian)腐(fu)蝕(shi)(shi)（9,10）。若重新加熱至700～850℃左右熱處理，其晶間(jian)腐(fu)蝕(shi)(shi)敏(min)感(gan)性(xing)可以消除。
對普(pu)通高鉻(ge)(ge)(ge)(ge)鐵(tie)(tie)(tie)素體(ti)不(bu)銹(xiu)(xiu)鋼(gang)經高溫(wen)快(kuai)(kuai)冷后產生晶(jing)(jing)間(jian)(jian)腐(fu)(fu)蝕(shi)傾向(xiang)機理的(de)(de)解釋，主要是將解釋奧氏(shi)體(ti)不(bu)銹(xiu)(xiu)鋼(gang)晶(jing)(jing)間(jian)(jian)腐(fu)(fu)蝕(shi)的(de)(de)貧(pin)鉻(ge)(ge)(ge)(ge)理論應用于鐵(tie)(tie)(tie)素體(ti)不(bu)銹(xiu)(xiu)鋼(gang)。從敏化溫(wen)度(du)(du)和消(xiao)除晶(jing)(jing)間(jian)(jian)腐(fu)(fu)蝕(shi)傾向(xiang)溫(wen)度(du)(du)來看，奧氏(shi)體(ti)型和鐵(tie)(tie)(tie)素體(ti)型不(bu)銹(xiu)(xiu)鋼(gang)正好相反。但本質相同，均是由(you)于如富鉻(ge)(ge)(ge)(ge)碳化物的(de)(de)析(xi)出造成其附(fu)近區(qu)貧(pin)鉻(ge)(ge)(ge)(ge)引起(qi)。碳、氮(dan)(dan)在(zai)(zai)鐵(tie)(tie)(tie)素體(ti)中(zhong)(zhong)的(de)(de)固(gu)(gu)溶(rong)度(du)(du)比在(zai)(zai)奧氏(shi)體(ti)中(zhong)(zhong)小的(de)(de)多(duo)，而鉻(ge)(ge)(ge)(ge)在(zai)(zai)鐵(tie)(tie)(tie)素體(ti)中(zhong)(zhong)的(de)(de)擴散速度(du)(du)比在(zai)(zai)奧氏(shi)體(ti)中(zhong)(zhong)大的(de)(de)多(duo)。中(zhong)(zhong)等以上碳、氮(dan)(dan)含量的(de)(de)高鉻(ge)(ge)(ge)(ge)鐵(tie)(tie)(tie)素體(ti)不(bu)銹(xiu)(xiu)鋼(gang)，加(jia)熱(re)至(zhi)約950℃以上，富鉻(ge)(ge)(ge)(ge)的(de)(de)碳、氮(dan)(dan)化合(he)物溶(rong)解于鐵(tie)(tie)(tie)素體(ti)（固(gu)(gu)溶(rong)體(ti)）中(zhong)(zhong)。但在(zai)(zai)快(kuai)(kuai)速淬(cui)火(huo)冷卻過(guo)程中(zhong)(zhong)，由(you)于高度(du)(du)過(guo)飽和的(de)(de)間(jian)(jian)隙固(gu)(gu)溶(rong)體(ti)具有(you)強烈(lie)析(xi)出傾向(xiang)和在(zai)(zai)鐵(tie)(tie)(tie)素體(ti)中(zhong)(zhong)碳、氮(dan)(dan)元素的(de)(de)擴散速度(du)(du)極快(kuai)(kuai)（比鉻(ge)(ge)(ge)(ge)還快(kuai)(kuai)，比在(zai)(zai)奧氏(shi)體(ti)中(zhong)(zhong)快(kuai)(kuai)數百倍），經過(guo)中(zhong)(zhong)溫(wen)時也(ye)難(nan)以阻止富鉻(ge)(ge)(ge)(ge)碳、氮(dan)(dan)化物的(de)(de)快(kuai)(kuai)速析(xi)出（其沉(chen)淀(dian)析(xi)出溫(wen)度(du)(du)一般認為在(zai)(zai)427℃至(zhi)900℃之間(jian)(jian)）。當(dang)重(zhong)新加(jia)熱(re)至(zhi)700～850℃時，因鉻(ge)(ge)(ge)(ge)的(de)(de)快(kuai)(kuai)速擴散增(zeng)加(jia)了貧(pin)鉻(ge)(ge)(ge)(ge)區(qu)的(de)(de)鉻(ge)(ge)(ge)(ge)含量。雖有(you)晶(jing)(jing)間(jian)(jian)析(xi)出物存在(zai)(zai)，耐晶(jing)(jing)間(jian)(jian)腐(fu)(fu)蝕(shi)性能卻良好。
綜(zong)上所述，475℃脆(cui)性和σ相脆(cui)性，可(ke)通過800℃左右(you)保溫一定時(shi)間快(kuai)冷予以消除。焊接(jie)或高溫淬火，因(yin)經過其(qi)相應脆(cui)化溫度區的時(shi)間短暫，一般來(lai)不及出(chu)現脆(cui)化。因(yin)此它們對(dui)制作焊(han)接(jie)構(gou)件設備的(de)(de)威脅尚(shang)不(bu)大。而(er)由于碳、氮(dan)等(deng)(deng)間隙(xi)元素(su)含(han)量高(gao)(gao)而(er)引起的(de)(de)高(gao)(gao)溫(wen)(wen)脆性(xing)(xing)(xing)和晶間腐蝕(shi)(shi)敏感性(xing)(xing)(xing)、脆性(xing)(xing)(xing)轉變溫(wen)(wen)度高(gao)(gao)和缺(que)口敏感性(xing)(xing)(xing)大才(cai)是影響焊(han)接(jie)、加(jia)工等(deng)(deng)性(xing)(xing)(xing)能、限制普通高(gao)(gao)鉻(ge)鐵素(su)體(ti)不(bu)銹(xiu)鋼應用的(de)(de)主要障(zhang)礙。故發展(zhan)了新一代高(gao)(gao)純(chun)級高(gao)(gao)鉻(ge)鐵素(su)體(ti)不(bu)銹(xiu)鋼。它在(zai)經過焊(han)接(jie)等(deng)(deng)高(gao)(gao)溫(wen)(wen)過程后，具有(you)良好的(de)(de)塑性(xing)(xing)(xing)和耐(nai)蝕(shi)(shi)性(xing)(xing)(xing)，其脆性(xing)(xing)(xing)轉變溫(wen)(wen)度一般均(jun)低于室溫(wen)(wen)，從而(er)大大擴大其應用范圍。
