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(shù)為3%~5%或更高的鐵素體組織的焊縫,在650~850℃高溫持續(xù)服役的過程中會發(fā)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(nèi)形成針狀或片狀,以魏氏體組織形式存在。由片狀構(gòu)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(qū)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(wěn)定純奧氏體不銹鋼很少發(fā)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縫金屬形成σ相的脆化問題,應采取下列措施:首先選擇焊接材料時就不能只考慮防止熱裂紋而選用使焊縫出現(xiàn)多量的鐵素體組織;同時還要嚴格限制焊接材料中加速σ相形成元素如鉬、硅、鈮等,適當降低其鉻含量和提高鎳的含量:其次在焊接工藝方面,要選用熱輸入低的焊接方法,焊件不能在600~850℃溫度區(qū)域進行焊后熱處理,以減少或避免在此溫度的停留時間,從而避免。相脆化的產(chǎn)生。


  總之,在腐蝕介質(zhì)工作環(huán)境長期服役的耐酸不銹鋼焊接構(gòu)件,對σ相沒有嚴格控制,即使出現(xiàn)了σ相也可以通過熱處理消除。對于在600~850℃高溫條件持續(xù)服役的耐熱不銹鋼焊接構(gòu)件,σ相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。