一些含鎳量通常不是特別高的奧氏體不(bu)銹鋼(gang)(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(le)防(fang)止(zhi)奧(ao)氏體型不銹鋼焊(han)(han)縫金(jin)屬形成σ相(xiang)的脆化(hua)問題(ti),應(ying)采取下列措施:首先選擇焊(han)(han)接(jie)(jie)材料(liao)時(shi)就(jiu)不能只考(kao)慮防(fang)止(zhi)熱裂紋而選用(yong)使焊(han)(han)縫出現多(duo)量(liang)的鐵素體組(zu)織;同時(shi)還要嚴格限制焊(han)(han)接(jie)(jie)材料(liao)中加(jia)速σ相(xiang)形成元素如鉬、硅、鈮(ni)等(deng),適當降低(di)其鉻含量(liang)和提高鎳的含量(liang):其次在(zai)焊(han)(han)接(jie)(jie)工藝方面,要選用(yong)熱輸入低(di)的焊(han)(han)接(jie)(jie)方法,焊(han)(han)件不能在(zai)600~850℃溫(wen)度區(qu)域進(jin)行焊(han)(han)后熱處理,以減少或避(bi)免(mian)在(zai)此溫(wen)度的停(ting)留時(shi)間(jian),從而避(bi)免(mian)。相(xiang)脆化(hua)的產生。
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。