一、475℃脆性
鉻含量大于15%的鐵素體鋼、鐵素體含量較高(不小于15%)的奧氏體不銹鋼和雙相不銹鋼,在400~500℃較長時間保溫會產(chǎn)生強烈脆化,并使鋼的強度、硬度顯著提高,因為是在475℃附近最易出現(xiàn),所以叫475℃脆性。產(chǎn)生475℃脆性的原因是α'相的析出。α'相是一種富鉻相,含鉻量可高達61%~82%,含鐵量為37%~17.5%,尺寸為10~20nm,此相具有體心立方結(jié)構(gòu)且無磁性,晶格常數(shù)為0.2877 nm,介于鐵與鉻的晶格常數(shù)之間。圖1-9是Fe-Cr合金中α'相存在的相圖,從相圖中可以看出,α'相的產(chǎn)生是由于520℃以下σ→α+α'反應(yīng)的結(jié)果。由于α'相析出較為緩慢,因此,從α'相在α相的溶解度線以上加熱所得到的單相α,即使在空冷的條件下,也不會有α'相的析出。只有在520℃以下長時間保溫,α'相才會析出,從而導(dǎo)致鋼的脆化。當(dāng)重新加熱到550℃以上時,由于α'相的溶解,又會使鋼的塑性、韌性得到恢復(fù)。由于α'相析出是在鐵素體基礎(chǔ)上,鐵素體含量增加就是增加475℃脆性的敏感性。
二、σ相脆化
鐵素體銹鋼或含有鐵素體的不銹鋼,在500~925℃范圍內(nèi)加熱或停留時,就會產(chǎn)生嚴(yán)重的脆化,也就是σ相的析出脆化。在不銹鋼中σ相的名義成分是鐵、鉻,但實際上由于鎳、鉬等原子參與析出,該相的實際成分應(yīng)為(FeNi)、 (CrMo)y,σ相是一種無磁且具有高硬度的脆性相。。相析出會引起不銹鋼的韌性下降。由于σ相富鉻,還會富鉬、硅,因而在其周圍常常出現(xiàn)貧鉻(或鉬、硅)區(qū),或由于σ相本身的選擇性溶解而降低鋼的耐蝕性。實踐表明,在常溫下使用的不銹鋼是不會析出σ相的,但在一定溫度下,不銹鋼中的鐵素體會促進σ相析出,一般認(rèn)為σ相直接產(chǎn)生于鐵素體相,即α→σ轉(zhuǎn)變,因此,鐵素體形成元素會促進σ相折出,有能表體組組的不銹鋼(如鐵素體不銹鋼、雙相不銹鋼及含有一定鐵素體的奧氏體不銹鋼)都比較容易產(chǎn)生σ相脆化。這里必須要指出的是純奧氏體不銹鋼也有σ相析出的可能,甚至鎳基合金中也有σ相析出的可能(前面高溫合金析出相已談及),只是σ相析出溫度更高一些,析出更難一些。
一般來說,不銹鋼σ相經(jīng)過固溶處理,或加熱到。相形成溫度以上保溫一段時間,使其溶解到基體中,然后快速冷卻,可以有效地防止σ相析出。