干货分享 | 双相不锈钢中的有害相-σ相

σ相是双相不锈钢中最有害的析出相，它是一种主要由铁、铬、钼等元素构成的四方结构的金属间相，硬度极高，它的存在使钢的韧性和塑性急剧下降。特别值得注意的是，少量σ相的析出使得钢的硬度提高并不明显，但冲击韧度却显著下降。5%的σ相的存在可使25wt%铬双相钢的冲击功由250J/cm2下降到5J/cm2左右。双相钢焊缝中σ相的析出对冲击韧性的恶化作用更大。同时由于σ相的析出使其周围组织产生贫铬、钼的区域，从而也大大降低了钢的抗蚀性。

双相不锈钢在600~1000℃加热时或缓冷时析出σ相，σ相最初在双相不锈钢的a-γ界面形核，并向铁素体长大，形成的相周围铬、等元素贫化，导致随后形成奥氏体，这一反应称为共析反应，即α→σ+γ反应结束后γ相会进一步转变成σ相。在700℃左右相的析出速度缓慢，随着温度的升高和时间的延长，析出的相不但尺寸长大，而且数量增加。在850℃左右，其析出速率很快，在10h后即可达到饱和。当温度高于900℃时，相析出速度变慢，同时一些相重新被固溶。

化学成分对相析出的影响主要为，增加铬、钼等元素的含量，有利于形成σ相。这是由于增加铬、钼等元素的含量不但缩短了相形成的孕育期，同时也因其主要富集在铁素体内，其量的增加使得铁素体的体积分数增加，从而最终使相的析出量增加。双相钢中镍含量的增加，使得γ相的体积分数增加，但同时也使得铁素体内铬和钼的富集程度增加，加速了σ相的析出。但由于铁素体体积分数减少，因此最终σ相的析出量是减少的。

200x 双相钢中的有害相（黑色区域）

500x 双相钢中的有害相（黑色区域）