一些含鎳量通常不是特別高的奧(ao)氏體(ti)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)了防止奧氏體(ti)型不銹鋼焊(han)(han)(han)(han)縫金屬形成σ相的(de)脆化問題,應采(cai)取下(xia)列措施:首(shou)先選(xuan)擇焊(han)(han)(han)(han)接(jie)(jie)材料時就(jiu)不能只考慮防止熱裂紋而選(xuan)用使(shi)焊(han)(han)(han)(han)縫出現多量(liang)的(de)鐵素體(ti)組織;同時還要嚴格限制焊(han)(han)(han)(han)接(jie)(jie)材料中加速(su)σ相形成元素如鉬、硅、鈮等,適當降低其(qi)鉻含(han)量(liang)和提高鎳的(de)含(han)量(liang):其(qi)次在(zai)焊(han)(han)(han)(han)接(jie)(jie)工藝方面(mian),要選(xuan)用熱輸入低的(de)焊(han)(han)(han)(han)接(jie)(jie)方法,焊(han)(han)(han)(han)件不能在(zai)600~850℃溫度區(qu)域進(jin)行焊(han)(han)(han)(han)后熱處理,以減(jian)少或(huo)避免(mian)(mian)在(zai)此(ci)溫度的(de)停留時間,從而避免(mian)(mian)。相脆化的(de)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。