Die Sigma-Phase ist eine spröde, intermetallische Phase
hoher Härte. Sie entsteht, wenn ein kubischraumzentriertes und ein kubischflächenzentriertes
Metall zusammentreffen, deren Atomradien mit nur geringer Abweichung (8%) übereinstimmen.
Sie bildet sich bevorzugt aus Delta-Ferrit, da die Zusammensetzung der des Delta-Ferrit
in hochlegiertem Cr-Ni-Stahl gleicht. Eine mögliche Zusammensetzung besteht
aus (24 % Cr, 18 % Mo, 6 % Ni, 52 % Fe), eine andere aus (48 % Cr, 52 % Fe). Bei
Temperaturen zwischen 600 und 900 °C scheidet sich diese unerwünschte
Phase in hochlegierten Stählen aus. Unerwünscht ist sie nicht nur wegen
ihrer versprödenden Wirkung, sondern auch wegen ihrer Eigenschaft, der Matrix
Chrom zu entziehen. Die Folge davon ist eine drastische Verschlechterung der Beständigkeit
gegen Korrosion. Wenn sich Sigma-Phase aus dem Delta-Ferrit ausscheidet, bildet
sich durch Cr- und Mo-Verarmung (Ferritbildner) auch Austenit. Die dabei entstehende
Mischung aus Sigma-Phase und Austenit mit eventuell noch vorhandenen Resten von
Delta-Ferrit hat augenscheinlich den Charakter von einem eutektischen Gefüge.
Da die Sigma-Phase oberhalb von 900 °C wieder in Lösung geht, kann sie
durch eine entsprechende Glühbehandlung wieder entfernt werden. Stickstoff
im Stahl verringert die Gefahr der Bildung von Sigma-Phase oder unterdrückt
sie ganz. Eigenschaften der Sigma-Phase :
nicht magnetisierbar ; sehr
spröde - schlechte Kerbschlagzähigkeit
sehr geringe Korrosionsbeständigkeit - besonders im direkten
Umfeld durch Verarmung von Cr und Mo
Die nachfolgenden Untersuchungen und Gefügeaufnahmen wurden an folgenden Werkstoffen
vorgenommen.
1.4435 ( X2CrNiMo18-14-3 ) 1.4462 ( X2CrNiMoN22-5-3 ) 1.4872 ( X25CrMnNiN25-9-7 )
1.4427 ( X12CrNiMoS18-11 )