一些含鎳量通常不是特別高的奧氏體不銹鋼(母材金屬或焊縫),特別是為了提高焊縫抗熱裂紋而設計體積分數為3%~5%或更高的鐵素體組織的焊縫,在650~850℃高溫持續服役的過程中會發生σ相的脆變。受各種物理、冶金因素的影響σ相可在晶界,或順著孿晶界和滑移帶形成,長大成塊狀或在奧氏體晶粒內形成針狀或片狀,以魏氏體組織形式存在。由片狀構成羽狀組織的σ相的脆化效果極壞,使塑性、韌性及持久強度都大大降低;而塊狀尤其是細粒狀σ相的不良影響較輕。不同牌號的鋼析出σ相的敏感溫度區也不相同。例如,06Cr25Ni20奧氏體型不銹鋼,在溫度低于800℃時,σ相析出緩慢;當溫度高于900℃時,σ相就不會析出。對于18-8型不銹鋼當溫度超過850℃時,就不會析出σ相。鎳含量很高的穩定純奧氏體不銹鋼很少發生σ相的脆變或者說。相脆化程度輕,可以長時間工作。
為了防止奧氏體型(xing)不(bu)銹鋼焊(han)(han)縫(feng)金(jin)屬形(xing)成(cheng)σ相的(de)(de)脆化問題(ti),應采取下列措施:首(shou)先選(xuan)擇焊(han)(han)接材料時就不(bu)能只考慮防止熱(re)裂紋(wen)而選(xuan)用(yong)使(shi)焊(han)(han)縫(feng)出現多(duo)量的(de)(de)鐵素(su)體組織;同(tong)時還要嚴格限(xian)制焊(han)(han)接材料中(zhong)加速σ相形(xing)成(cheng)元素(su)如鉬(mu)、硅、鈮等,適當降低其鉻(ge)含量和提高鎳(nie)的(de)(de)含量:其次在(zai)(zai)焊(han)(han)接工(gong)藝方面,要選(xuan)用(yong)熱(re)輸入低的(de)(de)焊(han)(han)接方法,焊(han)(han)件不(bu)能在(zai)(zai)600~850℃溫度區域進(jin)行焊(han)(han)后熱(re)處理(li),以(yi)減少或避(bi)免在(zai)(zai)此溫度的(de)(de)停留時間,從而避(bi)免。相脆化的(de)(de)產生。
總之,在腐蝕介質工作環境長期服役的耐酸不銹鋼焊接構件,對σ相沒有嚴格控制,即使出現了σ相也可以通過熱處理消除。對于在600~850℃高溫條件持續服役的耐熱不銹鋼焊接構件,σ相脆化(hua)是一個極為重要的問題,所以對耐熱不銹鋼的選用,焊接方法、焊接材料的確定,都要慎重。