一些含鎳量通常不是特別高的奧(ao)氏體不銹(xiu)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。
為了防止奧(ao)氏體型(xing)不(bu)銹(xiu)鋼焊縫金屬(shu)形成(cheng)σ相(xiang)的脆(cui)化問題,應采取下列(lie)措施:首先選擇焊接材料時就不(bu)能只考慮防止熱裂紋而選用使焊縫出現多量的鐵素體組織(zhi);同時還要嚴格限(xian)制焊接材料中加速σ相(xiang)形成(cheng)元素如(ru)鉬(mu)、硅、鈮等(deng),適當(dang)降低(di)其鉻含(han)量和提(ti)高鎳的含(han)量:其次在焊接工(gong)藝(yi)方面(mian),要選用熱輸入(ru)低(di)的焊接方法,焊件不(bu)能在600~850℃溫(wen)度(du)區域進(jin)行(xing)焊后(hou)熱處理,以減少或避(bi)(bi)免在此(ci)溫(wen)度(du)的停留時間,從而避(bi)(bi)免。相(xiang)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。