В процессе эксплуатации сталей аустенитного класса может происходить интенсивное выделение по границам зерен интерметаллического соединения FeCr, получившего название σ-фазы.
σ-фаза возникает между металлами, один из которых имеет объемноцентрированную, а другой — гране-центрированную решетки, причем разность атомных диаметров у металлов, входящих в состав σ-фазы, не превышает 8%.
Выделения с фазы располагаются по границам зерен в виде цепочки. Она имеет весьма высокую твердость и хрупкость, поэтому наличие σ-фазы в хромоникелевых сталях аустенитного класса вызывает повышение хрупкости в условиях ползучести, т. е. разрушение деталей происходит при меньшей пластической деформации.
Если аустенитная сталь подвергалась холодному наклепу (например, при гибке труб), то при недостаточной стабильности аустенита могут появиться объемы, состоящие из феррита (α-фазы), которые в процессе длительной работы при высоких температурах превращаются в σ-фазу.
Процесс образования σ-фазы ускоряется присутствием в стали таких элементов, как молибден, кремний, марганец. Она существует в определенном интервале температур и, в частности, при рабочих температурах аустенитных сталей. Кроме того, ст-фаза может возникать в сварных швах, например в стали Х18Н10Т, при длительной работе их в нагретом состоянии.
Возникновения σ-фазы можно избежать повышением стабильности аустенита, т. е. предупреждением возможности возникновения α-фазы (ферритных участков), что достигается увеличением содержания никеля до 11-12%.