一些含鎳量通常不是特別高的奧氏體不(bu)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。
為了防止奧氏體型不銹鋼焊(han)縫(feng)金屬形成σ相(xiang)的(de)(de)脆化問題,應采取下列措施:首先(xian)選(xuan)擇焊(han)接(jie)(jie)材料時(shi)就(jiu)不能只考慮(lv)防止熱裂(lie)紋而選(xuan)用使焊(han)縫(feng)出現多量的(de)(de)鐵素體組織;同時(shi)還要嚴格限(xian)制焊(han)接(jie)(jie)材料中(zhong)加速σ相(xiang)形成元素如鉬、硅、鈮等,適當降低其(qi)鉻含(han)量和提高鎳的(de)(de)含(han)量:其(qi)次在焊(han)接(jie)(jie)工藝方(fang)面,要選(xuan)用熱輸入低的(de)(de)焊(han)接(jie)(jie)方(fang)法(fa),焊(han)件不能在600~850℃溫度(du)區域進行(xing)焊(han)后(hou)熱處(chu)理,以減少或(huo)避免(mian)在此溫度(du)的(de)(de)停留(liu)時(shi)間,從而避免(mian)。相(xiang)脆化的(de)(de)產(chan)生(sheng)。
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。