フェライト系ステンレス鋼は相変態がないため、熱処理では強化できません。一般に、700〜800°Cでアニール処理した後に使用されます。鉄とクロムの原子サイズが似ているため固溶強化効果が小さく、フェライト系ステンレス鋼の降伏強度や引張強さは低炭素鋼よりも若干高く、延性は低炭素鋼よりも低い。
通常のフェライト系ステンレス鋼は脆性がありやすい:(1)常温脆性。通常のフェライト系ステンレス鋼は切り欠きに敏感であり、脆性転移温度は低クロム(405など)を除いて室温以上である。クロム含有量が高いほど、冷たい脆さが大きくなります。この冷間脆性は鋼中の炭素や窒素などの格子間元素に関係していますが、超純フェライト鋼は炭素や窒素などの格子間元素の炭素含有量が非常に低いため良好な靭性を得ることができ、脆性転移温度を室温以下に低減することができます。
(2)高温脆化。通常のフェライト系ステンレス鋼は、927°C以上に加熱された後、室温まで急速に冷却され、可塑性および靭性が著しく低下する。この高温脆化は、427〜927°Cの温度での粒界または転位上の炭素(窒化物)化合物の急速な析出に関連している。 この脆さは、鋼の炭素および窒素含有量を低減することによって(超高純度技術を使用して)大幅に改善することができる。さらに、フェライト鋼を927°C以上に加熱すると、結晶粒容量が粗大化し、粗大粒が鋼の可塑性および靭性を悪化させる。
(3)σ相の形成。鉄 - クロム相図(図1参照)によれば、500〜800°Cで、40%〜50%のクロムを含む合金は単相σを形成し、20%未満または70%以上のクロムを含む合金はα+σ二相組織を形成する。σ相形成は、鋼の延性および靭性を著しく低下させる可能性がある。したがって、この種の鋼は500〜800°Cで長時間使用しないでください。
(4)475°Cでの脆さ。 高クロム(>15%)フェライト鋼は、400〜500°Cで強く脆化されます。この脆化に要する時間は、σ相沈殿の時間よりも短い。例えば、0.080C-0.4Si-16.9Cr鋼を450°Cに4時間保持すると、室温での衝撃靭性はほぼゼロに低下する。クロム含有量の増加に伴い脆化の程度は増大するが、600°C以上の処理により靭性を回復させることができる。475°Cでの脆化は、クロムが豊富なα'相の析出の結果である。そのような鋼は475°Cのまわりの加熱を避けるべきである。
