關(guān)于不銹鋼的韌性（或脆性），除了考慮基體組織的影響以外，還有第二相以及外部介質(zhì)的影響。一般最常碰到的有如下幾種情況。



1. 鐵素體不銹鋼的低溫脆性


  和一般鐵素體鋼一樣，含Cr的鐵素體不銹鋼也有低溫脆性，即隨試驗溫度的降低，有韌性脆性轉(zhuǎn)換。研究指出，這類鋼的低溫脆性，主要也是由于間隙原子與位錯的交互作用所致，而并不是由于鉻含量的增多造成的。當間隙元素含量降至一定量后，鉻反而能提高鋼的韌性，至少在鉻含量小于25％時是如此。而且當鉻含量為35％時，沖擊韌性值還相當高。除此以外，還可有兩種辦法提高鉻鐵素體不銹鋼的低溫韌性，一是加入少量的鈦，二是加入2％的Ni或4％的Mn。其目的都是為了細化晶粒，借以提高韌性。



2. 奧氏體不銹鋼的低溫脆性


  一般來說，面心立方（fcc）晶格的金屬在低溫不出現(xiàn)脆性。但奧氏體不銹鋼在一定情況下也可出現(xiàn)低溫脆性。一種情況是，不穩(wěn)定的奧氏體不銹鋼，其Md點（形變導致馬氏體形成的最高溫度）如高于試驗溫度，則由于馬氏體的形成而使韌性降低。這種類型的低溫脆性易于改善。只要加入降低Ms（奧氏體開始轉(zhuǎn)變?yōu)轳R氏體的溫度）點的合金元素（一般來說Ms降低，Md也降低）就可解決問題。另一種情況是，在鉻錳氮系不銹鋼中，由于錳顯著地降低不銹鋼的層錯能，因而在低溫時大量層錯的形成使沖擊值下降，出現(xiàn)韌脆轉(zhuǎn)換的現(xiàn)象。這種情況可能與高錳鋼中的韌脆轉(zhuǎn)換現(xiàn)象相同。應(yīng)當指出，在這種情況下奧氏體鋼出現(xiàn)的低溫脆性與一般鐵素體鋼中的冷脆現(xiàn)象本質(zhì)是不相同的。解決這類脆性的辦法是，可以在鋼中加入提高層錯能的合金元素鎳。



3. 475℃脆性


  高鉻不銹鋼在400～500℃長期加熱后，常會出現(xiàn)鋼的強度升高，韌性大幅度降低，并且伴隨著耐蝕性的降低。由于這一現(xiàn)象多見于加熱溫度在475℃左右，因此被稱為475℃脆性。這種脆性在含鉻15.5％以上的鋼中即可發(fā)現(xiàn)。并且，不僅發(fā)生在高鉻鐵素體鋼中，在一些含鉻較高的馬氏體鐵素體鋼（如Cr17Ni2）、奧氏體鋼（如Cr18Ni8）以及沉淀硬化不銹鋼中也有發(fā)現(xiàn)，但不及高鉻鐵素體鋼明顯。系統(tǒng)的研究指出，475℃脆化處理后，鋼不僅有冷脆性，還有熱脆性（800℃以下的沖擊韌性都比未脆化者低）。脆化程度隨鉻含量的增加而增大，鉻含量在15.5％以下則無脆化趨勢。碳含量在0.04％～0.28％范圍內(nèi)，脆化程度沒有明顯的區(qū)別。



4. σ相脆性


  高鉻鐵素體鋼在520～820℃之間長期加熱后，組織中會出現(xiàn)一種鐵與鉻的金屬化合物FeCr，叫做σ相。σ相區(qū)在鐵鉻相圖中的位置如圖2-1所示。σ相的形成與鋼的成分、組織、加熱溫度、保溫時間以及預(yù)先冷形變等因素有關(guān)。高鉻鋼形成。相的傾向很大，但一般認為，含鉻低于20％的鋼不容易產(chǎn)生。相。鋼中加入促成鐵素體的元素（如Si、Nb、Ti、Mo）以后，產(chǎn)生。相的傾向增大。錳顯著地使高鉻鋼形成。相的極限含鉻量降低。鎳的作用相反，并升高。相存在的上限溫度（Fe-Cr合金中。相存在的上限溫度約為820℃）。碳和氮使形成。相的極限含鉻量提高，因為它們與鉻形成碳化鉻及氮化鉻，從而降低鐵素體中的含鉻量，使σ相形核困難。


  研究指出，預(yù)先冷形變促使σ相形成，這樣就使含鉻20％以下的鋼有可能出現(xiàn)σ相；而且冷形變還使σ相形成的溫度范圍降低。


  一般來說，σ相的形成動力學曲線也具有C形的特征，如圖2-1所示。一定成分的合金，有一個相應(yīng)的孕育期最短的溫度。超過σ相形成的上限溫度加熱，可以使。相迅速溶解。例如，Cr27鋼在550℃長達幾千小時保溫形成的σ相，經(jīng)850℃加熱半小時，即可使之溶解，恢復(fù)鋼的韌性。


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  另外，除了高鉻鐵素體鋼因含有大量的鉻容易形成。相以外，奧氏體鐵素體雙相鋼也很容易形成σ相，這類鋼中的。相是在δ鐵素體中產(chǎn)生的。這是因為在δ鐵素體中富集的鉻較多，而且鉻在δ鐵素體中的擴散又比在奧氏體中容易，因此，σ相易在δ鐵素體中形核和長大。σ相也可在高鉻低鎳的奧氏體鋼中形成。雖然σ相可從奧氏體中生成，但具有純奧氏體組織的18-8鋼中卻沒有發(fā)現(xiàn)σ相。


  σ相對鋼性能的影響主要表現(xiàn)在其形成后期降低鋼的沖擊韌性，以及因為析出σ相后造成了貧鉻區(qū)，引起鋼的晶間腐蝕和抗氧化性能降低。但是，σ相對鋼性能影響的程度要取決于它的數(shù)量及其形態(tài)和分布。需要指出，長期以來無論在什么情況下，都曾把不銹鋼中的σ相視作有害的組織，而對σ相的有益作用并未揭示出來。近期的研究與生產(chǎn)實踐證實，利用σ相的強化效應(yīng)可創(chuàng)新研制沉淀硬化不銹鋼與耐熱鋼，例如，含0.4％C，23.5％Cr，5％Ni，3％Mo的鋼組織中即含有35％的σ相。因為在僅用于靜載荷或摩擦條件下的工件，沖擊韌性并不是主要的力學性能指標。


  除了上面討論的四方面的脆性以外，奧氏體不銹鋼的晶界碳化物沉淀、氫脆以及奧氏體和馬氏體不銹鋼的氦脆等也都與鋼的脆化有關(guān)。


  關(guān)于不銹鋼的抗應(yīng)力腐蝕斷裂性能。為了提高鋼的抗應(yīng)力腐蝕斷裂性能，除了采取從應(yīng)力、介質(zhì)和材料三方面的一些措施外，從冶煉方面降低鋼中氮及其他間隙原子的含量，并盡量減少P、As、Sb、Bi等雜質(zhì)元素的含量，都可使奧氏體不銹鋼對應(yīng)力腐蝕斷裂不敏感。但作為使用者來說，通過正確選材才是真正解決問題的出路。