Fase Sigma

A fase sigma (σ ) é um composto com estrutura cristalina tetragonal de corpo centrado (TCC) com 30 átomos por célula unitária

É uma fase rica em elementos estabilizadores de ferrita (basicamente CR, Mo e Si), fazendo com que a formação da mesma nos aços com ferrita σ se dê basicamente a partir da ferrita.
Os aços inoxidáveis austeníticos estabilizados, AISI 347e AISI 321, são resistentes à sensitização e à corrosão intergranular devido à presença de carbetos estabilizantes de Nb ou Ti, que previnem a precipitação de carbetos de Cr.
Para tal, são submetidos aos tratamentos térmicos de solubilização e estabilização.
Estes aços quando soldados apresentam aumento significativo no teor de ferrita delta (δ), além da possibilidade de precipitação de fases deletérias como carbetos de Cr.
A literatura recomenda um teor mínimo de ferrita δ no metal de solda austenítico para se evitar trincas a quente, já que essa fase dissolve elementos formadores de eutéticos de baixo ponto de fusão.
Já a precipitação de carbetos de Cr decorrente da soldagem diminui o teor de Cr nas adjacências dos contornos de grão, caracterizando a sensitização, responsável pela corrosão intergranular, podendo também haver diminuição da ductilidade e tenacidade conforme a morfologia e quantidade de precipitados na microestrutura.
Além disso, a difusão de elementos formadores de fase-σ, particularmente cromo (Cr), é 100 vezes mais rápida na ferrita que na austenita, fato esse que acelera sua formação.
A precipitação dessa fase se inicia nos contornos de grão ou nas regiões de interface e é intensificada pela exposição à temperaturas da ordem de 700 a 900°C (alguns autores sugerem acima de 540°C).
Adições de tungstênio, vanádio, titânio e nióbio também promovem a formação da fase- σ.
Sua formação nos aços inoxidáveis austenítico ocorre com o comprometimento da resistência à corrosão devido ao empobrecimento do Cr e do Mo presente ao redor da fase-σ  formada na matriz.
Quando precipitada no aço, a fase-σ compromete sua tenacidade e ductilidade (fragilidade a baixa temperatura < 270^oC), resultando em falhas frágeis nos equipamentos muitas vezes em operação. Ela se apresenta ao longo do contorno de grãos em forma de precipitado rendilhado contínuo, duro e quebradiço.
Os materiais mais afetados são os aços inoxidáveis com teor de Cr > 15%, e  Ni < 35% e com adição de Mo, um ferritizante,  aumenta a susceptibilidade.
O AISI 304 é praticamente imune a fase sigma já que não possui Mo e o teor de Ni é baixo.
A melhor forma de prevenir a fase sigma é trabalhar abaixo do limite de temperatura, controlar a % de ferrita (<4%) durante soldagem.
Pode ser solubilizado através de tratamento térmico em 1070 ^oC a 4 horas.

Solubilização:

O tratamento térmico de solubilização pode eliminar a precipitação de fases que surgem devido ao ciclo térmico de soldagem ao qual a junta soldada é submetida, recuperando as propriedades mecânicas.
Grande parte dos precipitados formados durante a solidificação é dissolvida, mantendo os elementos de liga em solução sólida na matriz austenítica.
O tratamento de estabilização após a solubilização faz que o C reaja preferencialmente com os elementos estabilizadores formadores de carbetos: Nb, Ti ou V, com os quais o C tem maior afinidade que o Cr no patamar de temperatura do tratamento.
Assim, o teor de C livre na estrutura é reduzido, prevenindo o aço do fenômeno de sensitização.
Na condição de tratamento térmico convencional, conforme a norma A358 [8], a solubilização é feita inserindo a peça no forno a 800 °C, elevando a temperatura até 1040 °C, permanecendo nesta por 60 min., seguido de resfriamento em água até a temperatura ambiente.
A seguir, o tratamento térmico de estabilização, a peça é introduzida no forno à temperatura de 750 °C, em seguida elevado até 900 °C, permanecendo nesta temperatura por 90 min., seguido de resfriamento ao ar até a temperatura ambiente.
O monitoramento pode ser feito através da metalografia, testes de impacto e de dureza.
Fonte:
http://www.scielo.br
Imagem:
http://www.halbrasil.com.br