高鉻鐵素不銹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. 粗大的原(yuan)始晶粒
這類鋼(gang)(gang)在冷(leng)卻與加熱時不(bu)發(fa)生(sheng)相變，故鑄(zhu)態(tai)組(zu)織粗(cu)大(da)(da)。粗(cu)大(da)(da)的組(zu)織只能通(tong)過壓力加工碎化(hua)，無法用熱處理方法來改變它(ta)。工作(zuo)溫(wen)度超(chao)過再結(jie)晶溫(wen)度后，晶粒長大(da)(da)傾向很(hen)大(da)(da)，加熱至900℃以上，晶粒即(ji)顯著(zhu)粗(cu)化(hua)。由(you)于晶粒粗(cu)大(da)(da)，這類鋼(gang)(gang)的冷(leng)脆性高(gao)(gao)，韌(ren)脆轉(zhuan)變溫(wen)度高(gao)(gao)，室溫(wen)的沖擊韌(ren)性很(hen)低。圖(tu)9.30為退(tui)火狀態(tai)鐵素體(ti)不(bu)銹鋼(gang)(gang)的顯微組(zu)織。
對這類鋼(gang)(gang)正確(que)地控制熱變形(xing)的(de)開始溫度(du)和(he)終(zhong)止溫度(du)是十(shi)分重要的(de)，如對Cr25和(he)Cr28鋼(gang)(gang)，鍛造和(he)軋(ya)制應在750℃或較低的(de)溫度(du)結束。此外(wai)，向鋼(gang)(gang)中加入少量的(de)鈦，可使晶粒粗(cu)化的(de)傾向略微(wei)降低。
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℃脆性。
導致475℃脆性的(de)原因(yin)是在該溫(wen)(wen)度(du)(du)區間，自α相(xiang)(xiang)中析出富鉻的(de)α＇相(xiang)(xiang)，鉻含量高(gao)(gao)達61％～83％，具(ju)有(you)體心(xin)立(li)方點陣，點降常(chang)數(shu)為0.2877nm。這種高(gao)(gao)度(du)(du)彌散的(de)亞穩定析出物與基體保(bao)(bao)持共格關系，長大速(su)率極(ji)緩(huan)慢，在475℃保(bao)(bao)溫(wen)(wen)2h后具(ju)有(you)20nm直(zhi)徑，而34000h后只長到500nm。由于(yu)a＇相(xiang)(xiang)的(de)點陣常(chang)數(shu)大于(yu)鐵素(su)體的(de)點陣常(chang)數(shu)，析出時產生共格應力，使鋼的(de)強度(du)(du)和硬度(du)(du)升高(gao)(gao)，韌性下降。475℃脆性具(ju)有(you)還原性，可以(yi)通過加(jia)熱至600～650℃保(bao)(bao)溫(wen)(wen)1h后快冷予以(yi)消除。
圖(tu)9.32為Fe-Cr二元相(xiang)圖(tu)的(de)(de)中間部分。可以看出(chu)(chu)，α＇相(xiang)的(de)(de)產生(sheng)是由于520℃以下(xia)。→α＋α＇（調幅(fu)分解）反(fan)應的(de)(de)結果。α相(xiang)的(de)(de)析(xi)出(chu)(chu)緩慢(man)，從(cong)較高溫度下(xia)的(de)(de)單相(xiang)a區(qu)空冷至(zhi)溶解度線以下(xia)，不會(hui)有a＇相(xiang)析(xi)出(chu)(chu)，只(zhi)有隨后在520℃時效，才會(hui)有a＇相(xiang)沉(chen)淀而引起(qi)鋼的(de)(de)脆化(hua)。當重新(xin)加熱(re)至(zhi)550℃以上時，由于α＇相(xiang)的(de)(de)溶解，鋼的(de)(de)塑(su)性(xing)、韌性(xing)又(you)得到恢(hui)復。α相(xiang)還使鋼在硝酸(suan)中的(de)(de)耐蝕性(xing)下(xia)降。
3. σ相的析出
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。
在鐵素(su)體不(bu)銹鋼中還會(hui)存(cun)在其他影響鋼性能的相(xiang)，主(zhu)要是碳化(hua)物、氮化(hua)物和少量的馬氏體。
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(tan)化物和氮化物對鐵(tie)素體不銹鋼的(de)性(xing)能(neng)是有(you)害的(de)，主要表現在對耐蝕性(xing)、韌性(xing)、缺口敏感性(xing)的(de)影響上。
在(zai)含(han)約17％Cr的鐵素體(ti)不銹鋼(gang)中(zhong)(zhong)，如(ru)果C＋N含(han)量(liang)(liang)不大于(yu)0.03％時可以得到純鐵素體(ti)組(zu)織(zhi)，當C＋N含(han)量(liang)(liang)大于(yu)0.03％后，高溫下會(hui)生成α＋γ雙(shuang)相結(jie)構。在(zai)隨后的冷卻過程(cheng)中(zhong)(zhong)，y相轉(zhuan)變(bian)為(wei)馬氏體(ti)，使鋼(gang)的組(zu)織(zhi)具有(you)α＋M雙(shuang)相結(jie)構，從而使鋼(gang)的組(zu)織(zhi)細化，韌(ren)脆轉(zhuan)變(bian)溫度下移。當鋼(gang)中(zhong)(zhong)馬氏體(ti)含(han)量(liang)(liang)在(zai)9％以上(shang)時，其耐腐蝕性良好且不受鋼(gang)中(zhong)(zhong)碳(tan)、氮含(han)量(liang)(liang)的影響。
