1.4.5　σ相

在奥氏体钢中,σ相即为FeCr相,具有体心立方结构,是一种优先在三叉晶界处析出、其次在晶界析出的金属间化合物,当经过长时间的高温时效后,也会出现在非共格的孪晶界或晶粒内部。σ相的粗化速率较高,不能稳定的存在于奥氏体耐热钢基体中,一般被认定为有害相。另外随着钢中Cr含量的增加会促进σ相的形成,Al、Ti、Mo、Nb等元素也对σ相的形成有促进作用,而C、N元素可对σ相的形成产生抑制作用。

在奥氏体耐热钢中,σ相的析出温度一般在650~1000℃,析出温度随着奥氏体合金化程度的增加而升高。其形成机制一般主要可归纳为以下三点:a.在铁素体与奥氏体各占50%的双相不锈钢中(例如Fe⁃18Ni⁃12Cr),由于钢中Cr元素的扩散速率在铁素体与奥氏体中不同,在体心立方的铁素体中的扩散速率约为在面心立方的奥氏体中的一百倍,因此在高温时铁素体易于发生共析反应,σ相晶核在铁素体中形成和长大成为σ相[25]。b.当温度达到450℃以上时,会发生Cr₂₃C₆的相变反应,生成σ相,造成贫铬现象[26]。c.奥氏体相在高温下组织较为不稳定,其发生共析反应在恒温下同时析出奥氏体新相和σ相[27]。