一些含鎳量通常不是特別高的奧(ao)氏(shi)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(wei)了(le)防(fang)止奧氏體型不銹(xiu)鋼焊縫(feng)(feng)金屬(shu)形(xing)成σ相的脆(cui)化問題,應采取下(xia)列措施(shi):首先(xian)選(xuan)擇焊接材料時(shi)就不能(neng)只考(kao)慮防(fang)止熱裂紋(wen)而(er)選(xuan)用(yong)使焊縫(feng)(feng)出現多量(liang)的鐵素體組(zu)織;同時(shi)還要嚴格限制(zhi)焊接材料中(zhong)加(jia)速(su)σ相形(xing)成元素如鉬、硅、鈮等,適(shi)當(dang)降低其(qi)鉻含量(liang)和提高(gao)鎳的含量(liang):其(qi)次(ci)在(zai)(zai)焊接工藝方面,要選(xuan)用(yong)熱輸入低的焊接方法,焊件不能(neng)在(zai)(zai)600~850℃溫(wen)度區域進行(xing)焊后熱處理,以(yi)減少或避免(mian)在(zai)(zai)此溫(wen)度的停留時(shi)間(jian),從(cong)而(er)避免(mian)。相脆(cui)化的產(chan)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(xiang)脆化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。

