一、脆性轉(zhuǎn)變溫度和缺口敏感性
含鉻量超過15％的普通鐵素體不銹鋼（經(jīng)正常熱處理后），對缺口十分敏感，其脆性轉(zhuǎn)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(zhuǎn)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(zhuǎn)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(guān)。
二、475℃脆性和σ相脆性
一般來說，鐵素體不銹鋼加熱至高溫，基本上不出現(xiàn)奧氏體相變，因此難以經(jīng)淬火形成馬氏體產(chǎn)生明顯強化。但是由低溫至高溫存在三個溫度區(qū)間，經(jīng)其處理后，強度、硬度明顯提高，而鋼的塑性和沖擊韌性顯著下降。通常，這是人們所不希望而極力要設(shè)法避免的。這里先介紹兩種非高溫的脆性：
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(jīng)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(xiàn)象。
產(chǎn)生475℃脆性的基本原因已公認為是由于一種富鉻（61～83％Cr）的a＇相的沉淀析出所致。它具有體心立方晶格結(jié)構(gòu)，無磁性。d相的析出不僅帶來脆性，而且顯著降低鋼的耐蝕性能。
由于a相的析出-溶解過程是一種可逆過程，475℃脆性可以通過重新加熱至540℃以上溫度，并保溫一定時間快速冷卻至室溫的辦法消除。
2. σ相脆性
根據(jù)Fe-Cr相圖，當(dāng)鉻含量在15～70％的范圍內(nèi)，于500～800℃時存在σ相。它是一種金屬間化合物，含鉻42～50％，無磁性、具有四方晶格結(jié)構(gòu)，屬高硬度脆性相。σ相首先產(chǎn)生于晶粒邊界，呈鏈網(wǎng)小島形狀。其形成速度比較緩慢，如含鉻量小于30％的鐵素體不銹鋼在進行堆焊或鑄造時，在能形成g相的溫度范圍內(nèi)通常沒有足夠的時間來形成σ相。只有足夠時間保溫才能形成σ相，使鋼的硬度提高，卻顯著降低鋼的塑性、缺口
韌性及耐蝕性能。添加某些元素，如鉬、硅等，可以擴大σ相區(qū)存在范圍、使σ相區(qū)向低鉻濃度方向移動，有利于σ相的形成。冷加工也會增大σ相的析出速度。提高鉻含量將顯著加速σ相的形成。
σ相的形成是可逆的。故可以通過重新加熱至800℃以上溫度，保溫1h或更長時間，使σ相溶解后快速冷卻至室溫的辦法消除。
三、高溫脆性
普通高鉻鐵素體不銹鋼（間隙元素如碳、氮的含量在中等以上時），加熱至950～1000℃以上，急冷至室溫，其塑性和缺口韌性顯著降低，稱為高溫脆性。若重新加熱至750～850℃，可以恢復(fù)其塑性。這種高溫脆性十分有害，進行焊接，在950℃以上等溫?zé)崽幚砘蜩T造工藝過程中，均可能出現(xiàn)這種脆化，同時耐蝕性也顯著降低。
已經(jīng)查明和證實，產(chǎn)生高溫脆性的基本原因是同碳、氮等間隙元素的碳、氮化合物在晶界和晶內(nèi)位錯上析出有關(guān)。降低鋼中的碳、氮含量，減少甚至避免碳、氮化物的沉淀析出（還同鉻含量、熱處理工藝有關(guān)。鉻含量愈高，其碳、氮溶解度愈低），可以大大改善高溫脆性。高純級高鉻鐵素體不銹鋼在克服高溫脆性方面已經(jīng)取得良好效果。
此外，高鉻鐵素體不銹鋼鑄態(tài)晶粒十分粗大，只能通過加工軋制和適當(dāng)溫度下再結(jié)晶予以細化。但當(dāng)加熱超過950℃時（如焊接等），具有強烈的晶粒長大傾向。眾所周知，粗大晶粒比相應(yīng)細晶組織的塑性或韌性要差。高鉻鐵素體不銹鋼材的厚度及晶粒尺寸因素對室溫脆性存在影響。但是，高純級（碳、氮含量極低）不銹鋼，因其脆性轉(zhuǎn)變溫度已降得很低，晶粒尺寸對室溫缺口韌性的影響也就不大了。板愈厚，要求控制的碳、氮含量應(yīng)愈低，才能保證必要的缺口韌性。
四、晶間腐蝕敏感性
普通高鉻鐵素體不銹鋼在加熱過程中存在造成475℃脆性、σ相脆性和高溫脆性的三個脆化溫度區(qū)。由于富鉻的α＇相、σ相或碳、氮化合物的析出等原因，不僅引起脆化，而且?guī)砭чg腐蝕敏感性，使耐蝕性能顯著降低。尤其是當(dāng)溫度超過900～950℃以上而后快冷時，具有十分敏感的晶間腐蝕傾向。即使在碳氮含量較低和象自來水這樣弱的腐蝕條件下，經(jīng)高溫空冷或焊縫區(qū)也會發(fā)生晶間腐蝕（9,10）。若重新加熱至700～850℃左右熱處理，其晶間腐蝕敏感性可以消除。
對普通高鉻鐵素體不銹鋼經(jīng)高溫快冷后產(chǎn)生晶間腐蝕傾向機理的解釋，主要是將解釋奧氏體不銹鋼晶間腐蝕的貧鉻理論應(yīng)用于鐵素體不銹鋼。從敏化溫度和消除晶間腐蝕傾向溫度來看，奧氏體型和鐵素體型不銹鋼正好相反。但本質(zhì)相同，均是由于如富鉻碳化物的析出造成其附近區(qū)貧鉻引起。碳、氮在鐵素體中的固溶度比在奧氏體中小的多，而鉻在鐵素體中的擴散速度比在奧氏體中大的多。中等以上碳、氮含量的高鉻鐵素體不銹鋼，加熱至約950℃以上，富鉻的碳、氮化合物溶解于鐵素體（固溶體）中。但在快速淬火冷卻過程中，由于高度過飽和的間隙固溶體具有強烈析出傾向和在鐵素體中碳、氮元素的擴散速度極快（比鉻還快，比在奧氏體中快數(shù)百倍），經(jīng)過中溫時也難以阻止富鉻碳、氮化物的快速析出（其沉淀析出溫度一般認為在427℃至900℃之間）。當(dāng)重新加熱至700～850℃時，因鉻的快速擴散增加了貧鉻區(qū)的鉻含量。雖有晶間析出物存在，耐晶間腐蝕性能卻良好。
綜上所述，475℃脆性和σ相脆性，可通過800℃左右保溫一定時間快冷予以消除。焊接或高溫淬火，因經(jīng)過其相應(yīng)脆化溫度區(qū)的時間短暫，一般來不及出現(xiàn)脆化。因此它們對制作焊接構(gòu)件設(shè)備的威脅尚不大。而由于碳、氮等間隙元素含量高而引起的高溫脆性和晶間腐蝕敏感性、脆性轉(zhuǎn)變溫度高和缺口敏感性大才是影響焊接、加工等性能、限制普通高鉻鐵素體不銹鋼應(yīng)用的主要障礙。故發(fā)展了新一代高純級高鉻鐵素體不銹鋼。它在經(jīng)過焊接等高溫過程后，具有良好的塑性和耐蝕性，其脆性轉(zhuǎn)變溫度一般均低于室溫，從而大大擴大其應(yīng)用范圍。
