普通純度高鉻鐵素體不銹鋼管在焊接過程中，焊接接頭在焊接熱循環(huán)的作用下，如果在950℃以上停留時(shí)間過久，便會(huì)引起熱影響區(qū)晶粒急劇長(zhǎng)大和碳、氮化物沿晶界集聚，可導(dǎo)致焊接接頭的塑性和韌性下降。當(dāng)焊接構(gòu)件的剛度足夠大時(shí)，在室溫條件下就可能出現(xiàn)脆裂，即為焊接接頭的脆化現(xiàn)象。這種粗大組織不能經(jīng)過熱處理進(jìn)行細(xì)化。因此控制高溫停留時(shí)間是選定焊接參數(shù)的基本原則。
1. 高溫加熱引起的脆性
焊接接頭從1100℃以上溫度冷卻后，焊接熱影響區(qū)的室溫韌性變低，其脆化程度與合金元素碳和氮的含量有關(guān)。碳、氮含量愈高，焊接熱影響區(qū)脆化程度就愈嚴(yán)重。焊接接頭冷卻速度愈快，其韌性下降值愈多；如果空冷或緩冷，塑性將提高。其原因在于快速冷卻過程中基體位錯(cuò)上出現(xiàn)了細(xì)小分散的析出物，阻礙位錯(cuò)運(yùn)動(dòng)，此時(shí)強(qiáng)度提高了，而塑性和韌性則明顯降低；在慢冷過程中，位錯(cuò)上沒有析出物，所以塑性不會(huì)降低。
2. σ相脆性
普通純度鐵素體型不銹鋼管（不論母材或焊縫）中鉻含量＞21％時(shí)，若在520～820℃之間長(zhǎng)期加熱，會(huì)出現(xiàn)一種又硬又脆的鐵與鉻的金屬間化合物FenCrm（高達(dá)800～1000HV）叫σ相。σ相形成與焊縫金屬中的化學(xué)成分、組織、加熱溫度、保溫時(shí)間以及預(yù)先冷形變諸因素有關(guān)。
a. 鋁、硅、鉬、鈦和鈮。促進(jìn)鐵素體形成的元素均能強(qiáng)烈地增大產(chǎn)生σ相的傾向。
b. 錳。錳能使高鉻鋼形成σ相所需鉻的含量降低。
c. 碳和氮。碳和氮使形成σ相所需鉻含量提高，這是由于它們能穩(wěn)定奧氏體相，并能與鉻形成其化合物之故，從而減低了鐵素體中鉻的含量。
d. 鎳。鎳能使形成σ相所需溫度提高。預(yù)先冷形變可促進(jìn)。相形成的速度，且使σ相形成的溫度降低，同時(shí)還能降低鋼中形成σ相的最低臨界鉻含量（wcr＜20％）。
由于σ相的形成有賴于Cr、Fe等原子的擴(kuò)散遷移，故形成速度較慢，所以對(duì)多數(shù)鋼材來說，焊接熱過程本身甚至通常的焊后熱處理，都不易造成明顯的σ相脆化。然而，對(duì)于長(zhǎng)期工作于σ相形成溫度區(qū)的鐵素體型不銹鋼構(gòu)件而言，則是必須重視這一問題。一般認(rèn)為800℃高溫時(shí)，σ相形成速度可能達(dá)到最高值，低于此溫度形成。相速度減慢，但需要較長(zhǎng)的時(shí)間。
3. 475℃脆性
當(dāng)鉻含量≥15.5％的普通純鐵素體型不銹鋼管在400～500℃長(zhǎng)期加熱后，常常會(huì)出現(xiàn)強(qiáng)度升高韌性下降的現(xiàn)象，稱之為475℃脆性。一般隨含鉻量提高而脆化的傾向嚴(yán)重。該現(xiàn)象在馬氏體型不銹鋼和半奧氏體沉淀硬化型不銹鋼中亦偶有發(fā)生，但均沒有鐵素體型不銹鋼那樣明顯。若鐵素體不銹鋼中鉻元素在14％左右，在此溫度區(qū)間長(zhǎng)時(shí)間運(yùn)行，亦會(huì)對(duì)475℃脆性產(chǎn)生敏感。構(gòu)件在400～600℃范圍運(yùn)行后，冷卻速度小于10℃／s時(shí)，也可產(chǎn)生脆化；且冷卻速度愈慢，脆化愈嚴(yán)重。鉻含量＜12％的鐵素體型不銹鋼，可避免脆化的形成。焊接接頭在焊接熱循環(huán)作用下，不可避免地要經(jīng)過該溫度區(qū)，特別是當(dāng)焊縫金屬和熱影響區(qū)在此溫度區(qū)停留時(shí)間較長(zhǎng)時(shí)，均有產(chǎn)生475℃脆性的可能。475℃脆性可通過700～800℃短時(shí)間加熱，緊接著進(jìn)行水冷的處理來消除。
4. 局部馬氏體引起的脆性
大多數(shù)鐵素體型不銹鋼管在室溫下能形成穩(wěn)定的鐵素體組織。但是，如果鋼或焊縫金屬中含鉻量偏于鐵素體區(qū)的下限或者碳和氮含量在允許范圍的上限時(shí)，可導(dǎo)致高溫時(shí)在晶界形成一些奧氏體，冷卻后轉(zhuǎn)變?yōu)轳R氏體組織，產(chǎn)生輕度脆化。退火處理可使馬氏體轉(zhuǎn)變?yōu)殍F素體組織。
