高鉻鐵素不銹鋼主要缺點(diǎn)是脆性大。引起脆性的原因主要有以下幾個(gè)方面：
1. 粗大的原始晶粒
這類(lèi)鋼在冷卻與加熱時(shí)不發(fā)生相變，故鑄態(tài)組織粗大。粗大的組織只能通過(guò)壓力加工碎化，無(wú)法用熱處理方法來(lái)改變它。工作溫度超過(guò)再結(jié)晶溫度后，晶粒長(zhǎng)大傾向很大，加熱至900℃以上，晶粒即顯著粗化。由于晶粒粗大，這類(lèi)鋼的冷脆性高，韌脆轉(zhuǎn)變溫度高，室溫的沖擊韌性很低。圖9.30為退火狀態(tài)鐵素體不銹鋼的顯微組織。
對(duì)這類(lèi)鋼正確地控制熱變形的開(kāi)始溫度和終止溫度是十分重要的，如對(duì)Cr25和Cr28鋼，鍛造和軋制應(yīng)在750℃或較低的溫度結(jié)束。此外，向鋼中加入少量的鈦，可使晶粒粗化的傾向略微降低。
2. 475℃脆性
含鉻超過(guò)15％時(shí)，在400～550℃停留較長(zhǎng)時(shí)間后，鋼在室溫時(shí)變得很脆，其沖擊韌度和塑性接近于零，并使鋼的強(qiáng)度和硬度顯著提高（圖9.31），最高脆化溫度接近于475℃，故文獻(xiàn)中把這種脆化現(xiàn)象稱(chēng)為475℃脆性。
導(dǎo)致475℃脆性的原因是在該溫度區(qū)間，自α相中析出富鉻的α＇相，鉻含量高達(dá)61％～83％，具有體心立方點(diǎn)陣，點(diǎn)降常數(shù)為0.2877nm。這種高度彌散的亞穩(wěn)定析出物與基體保持共格關(guān)系，長(zhǎng)大速率極緩慢，在475℃保溫2h后具有20nm直徑，而34000h后只長(zhǎng)到500nm。由于a＇相的點(diǎn)陣常數(shù)大于鐵素體的點(diǎn)陣常數(shù)，析出時(shí)產(chǎn)生共格應(yīng)力，使鋼的強(qiáng)度和硬度升高，韌性下降。475℃脆性具有還原性，可以通過(guò)加熱至600～650℃保溫1h后快冷予以消除。
圖9.32為Fe-Cr二元相圖的中間部分。可以看出，α＇相的產(chǎn)生是由于520℃以下。→α＋α＇（調(diào)幅分解）反應(yīng)的結(jié)果。α相的析出緩慢，從較高溫度下的單相a區(qū)空冷至溶解度線以下，不會(huì)有a＇相析出，只有隨后在520℃時(shí)效，才會(huì)有a＇相沉淀而引起鋼的脆化。當(dāng)重新加熱至550℃以上時(shí)，由于α＇相的溶解，鋼的塑性、韌性又得到恢復(fù)。α相還使鋼在硝酸中的耐蝕性下降。
3. σ相的析出
由圖2.12可以看出，在鐵鉻合金中，低于820℃時(shí)，當(dāng)成分約相當(dāng)于45％Cr時(shí)，出現(xiàn)。相（FeCr）。隨溫度的降低，σ相存在的范圍逐漸擴(kuò)大，即。相可以溶解相當(dāng)數(shù)量的鐵或鉻。在σ相和α相之間還存在比較寬的兩相區(qū)。
σ相的形成需要在600～800℃長(zhǎng)時(shí)間加熱，更低的溫度因原子擴(kuò)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(fù)雜正方點(diǎn)陣（單位晶胞中有30個(gè)原子）的金屬間化合物。在鉻鋼中，雜質(zhì)及大多數(shù)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(yè)用的含17％Cr的鐵素體鋼，在600～700℃長(zhǎng)期加熱便可能形成。相。。相不僅見(jiàn)于高鉻鐵素體鋼，也見(jiàn)于其他奧氏體-鐵素體鋼，以至于奧氏體鋼中，不過(guò)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(shí)伴有大的體積變化，故引起很大脆性。由于。相富鉻，其析出會(huì)引起基體中鉻分布的變化，而使鋼的耐蝕性下降，連續(xù)成網(wǎng)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(fā)現(xiàn)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(xiàn)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。
在鐵素體不銹鋼中還會(huì)存在其他影響鋼性能的相，主要是碳化物、氮化物和少量的馬氏體。
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(shí)，碳在鋼中的溶解度為0.04％，在927℃時(shí)僅為0.004％，溫度再降低，其溶解度要降到0.004％以下；927℃以上時(shí)，氮在鐵素體中的溶解度為0.023％，而在593℃時(shí)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(guò)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，F(xiàn)e）23C6和（Cr，F(xiàn)e7C3，析出的氮化物主要是CrN和Cr2N。
析出的碳化物和氮化物對(duì)鐵素體不銹鋼的性能是有害的，主要表現(xiàn)在對(duì)耐蝕性、韌性、缺口敏感性的影響上。
在含約17％Cr的鐵素體不銹鋼中，如果C＋N含量不大于0.03％時(shí)可以得到純鐵素體組織，當(dāng)C＋N含量大于0.03％后，高溫下會(huì)生成α＋γ雙相結(jié)構(gòu)。在隨后的冷卻過(guò)程中，y相轉(zhuǎn)變?yōu)轳R氏體，使鋼的組織具有α＋M雙相結(jié)構(gòu)，從而使鋼的組織細(xì)化，韌脆轉(zhuǎn)變溫度下移。當(dāng)鋼中馬氏體含量在9％以上時(shí)，其耐腐蝕性良好且不受鋼中碳、氮含量的影響。
