铬是使铁素体不锈钢具有铁素体组织和良好耐蚀性的主要元素。在铁素体钢中,铬含量的增加加速了a'相和σ相的形成和析出,并使铁素体晶粒更加粗大,增大了钢的脆化倾向。当铬含量超过15%以后,韧性的下降更加明显,韧脆转变温度显著上移。a'相和σ相的析出对铁素体不锈钢的耐蚀性也有不利影响。
在铁素体不锈钢中,随铬含量的增加,钢的强度下降,当铬含量高于约25%后,随铬含量的增加,钢的强度稍有提高。这是因为在铬含量小于约25%时,铬含量的增加抑制了在纯铁素体组织中马氏体的形成。铬含量约大于25%后,随铬含量的增加,因铬的固溶强化作用而使钢的强度提高。
铁素体不锈钢在氧化性介质中,铬能使钢的表面上迅速生成致密稳定的富铬的钝化膜,即使被破坏也能迅速修复。不同铬含量的Fe-Cr合金在10%H2SO4介质中的阳极极化曲线如图9.33所示。随铬含量的增加,合金的腐蚀电位和临界(初始)钝化电位E,均逐渐向负电位方向移动,合金的临界电流强度(活性溶解时的最大电流密度)逐渐减小,钝化后腐蚀电流I最小也随之降低,即铬含量越高越易钝化。铬含量低时只有在较高的阳极电位下钝化才稳定,钝化所需要的时间要增长。当铬含量高至12%~18%时,则在比较低的阳极电位下就能达到稳定的钝化状态。
钢中铬含量低于10%时,钝化膜中不存在铬的氧化物,当铬含量超过10%后,钝化膜中富集了铬的氧化物。这种富铬的氧化物具有尖晶石结构,在许多介质中有很高的稳定性。
在铁素体不锈钢中,随铬含量的提高,钢的晶间腐蚀敏感性降低。