雙相不銹鋼焊接的最大特點是焊接熱循環對焊接接頭組織的影響，無論焊縫金屬或是焊接HAZ都會有重要的相變發生。問題的關鍵是要使焊縫金屬或是焊接HAZ均能保持適量的α相和γ相的組織。
圖9.84是美國焊接研究會采用的Fe-Cr-Ni偽三元截面相圖，圖中標明了幾種雙相不(bu)銹鋼所處的位置。實際上所有的雙相不銹鋼從液相凝固后都是完全的鐵素體組織，一直保留到鐵素體溶解度曲線的溫度，只在冷至更低的溫度，部分鐵素體才轉變為奧氏體，形成α＋y的雙相組織。
圖9.84還可用于大致說明成分對焊接HAZ的組織的影響。當鉻含量與鎳含量之比大于2.0時，隨其比值的增加，鐵素體溶解度曲線溫度急劇下降，鐵素體相的范圍相應擴大。從圖上幾種是雙相不銹鋼比較可以預見，SAF 2205 和Ferralium 255 雙相不銹鋼焊縫熔合線附近焊接HAZ全部轉變為鐵素體的區域要比SAF 2507和UR52N＋超級雙相不銹鋼寬。
雙(shuang)相(xiang)不銹鋼的(de)(de)焊(han)(han)接(jie)(jie)(jie)HAZ按(an)承受(shou)(shou)焊(han)(han)接(jie)(jie)(jie)熱循環峰值(zhi)溫度的(de)(de)高低可分為(wei)高溫區（HTHAZ）和低溫區（LTHAZ）。前者位于(yu)鐵(tie)素(su)體溶解度曲線至固相(xiang)線這(zhe)一(yi)溫度范圍（一(yi)般為(wei)1250℃至熔點），幾乎(hu)都是單相(xiang)組(zu)織(zhi)，后者基本處于(yu)兩相(xiang)平衡區。雙(shuang)相(xiang)不銹鋼焊(han)(han)接(jie)(jie)(jie)時(shi)HAZ所受(shou)(shou)的(de)(de)峰值(zhi)溫度從焊(han)(han)縫熔合線的(de)(de)固溶溫度到(dao)室(shi)溫是連續(xu)變(bian)(bian)化(hua)的(de)(de)，焊(han)(han)接(jie)(jie)(jie)HAZ的(de)(de)組(zu)織(zhi)也是由隨之(zhi)漸(jian)變(bian)(bian)的(de)(de)顯微組(zu)織(zhi)梯度組(zu)成。常采用一(yi)次焊(han)(han)接(jie)(jie)(jie)熱模(mo)擬試驗再現(xian)單道焊(han)(han)接(jie)(jie)(jie)的(de)(de)焊(han)(han)接(jie)(jie)(jie)HAZ組(zu)織(zhi)，采用二(er)次焊(han)(han)接(jie)(jie)(jie)熱模(mo)擬試驗再現(xian)多(duo)層(ceng)焊(han)(han)接(jie)(jie)(jie)的(de)(de)焊(han)(han)接(jie)(jie)(jie)HAZ組(zu)織(zhi)。這(zhe)種模(mo)擬試驗的(de)(de)結(jie)果與焊(han)(han)接(jie)(jie)(jie)的(de)(de)實際結(jie)果是一(yi)致(zhi)的(de)(de)。
除利(li)用相圖分(fen)析(xi)和判(pan)定雙相不銹鋼焊接HAZ和焊縫金屬的組織特性外，還可以利(li)用各種線性關系式：
鋼(gang)(gang)中的(de)(de)(de)(de)P值(zhi)越(yue)大(da)，焊(han)接(jie)HAZ的(de)(de)(de)(de)α相(xiang)含量越(yue)高。B＜7時，焊(han)接(jie)HAZ為理(li)想的(de)(de)(de)(de)α＋y兩相(xiang)組(zu)織(zhi)。但(dan)進一(yi)步(bu)的(de)(de)(de)(de)研究(jiu)表明，模擬(ni)單道焊(han)接(jie)時，B＜7尚不(bu)足以使HTHAZ形(xing)成健全(quan)的(de)(de)(de)(de)兩相(xiang)組(zu)織(zhi)，y相(xiang)僅在部分α相(xiang)晶界(jie)析(xi)(xi)出，還在晶界(jie)、晶內析(xi)(xi)出大(da)量的(de)(de)(de)(de)氮化物，對(dui)鋼(gang)(gang)的(de)(de)(de)(de)塑韌性和耐蝕性能(neng)影(ying)響較大(da)。根據(ju)幾種(zhong)含25％Cr雙(shuang)相(xiang)不(bu)銹鋼(gang)(gang)的(de)(de)(de)(de)研究(jiu)結果，單道焊(han)時，只有(you)(you)B≤4才能(neng)保(bao)證HTHAZ獲得良(liang)好的(de)(de)(de)(de)α＋γ兩相(xiang)組(zu)織(zhi)，只在模擬(ni)多層焊(han)接(jie)時，B＜7才是有(you)(you)效(xiao)的(de)(de)(de)(de)。二次(ci)熱循(xun)環的(de)(de)(de)(de)峰(feng)值(zhi)溫(wen)度經實測(ce)大(da)致為900～1200℃，可使第一(yi)次(ci)熱模擬(ni)的(de)(de)(de)(de)HTHAZ組(zu)織(zhi)在此承(cheng)受二次(ci)熱循(xun)環的(de)(de)(de)(de)加熱，促使γ相(xiang)的(de)(de)(de)(de)進一(yi)步(bu)析(xi)(xi)出，這對(dui)進一(yi)步(bu)細化晶粒、減少碳氮析(xi)(xi)出物都是非常(chang)有(you)(you)利的(de)(de)(de)(de)。
焊接HAZ的組織與性能與母材的相比例直接有關。在HAZ中有適當數量的y相，可使碳氮化物的析出大為減少，塑韌性和耐蝕性得到改善。當母材的a／γ＝65／35時，焊接HAZ內奧氏體含量少且有純鐵素體晶界，鐵素體晶內還會析出較多的氮化物，特別在HTHAZ內，這都導致焊接HAZ的韌性和耐蝕性下降。當母材α／γ≈50／50時，焊接HAZ組織為理想的雙相組織，母材和焊接HAZ性能優良，可滿足焊接結構用材的要求。當母材γ相含量大于60％時，不僅鋼的耐蝕性能下降，而且鋼的熱加工性能也將下降。因此，生產焊接用雙相不銹鋼時，應對相比例進行控制。
含氮雙相不銹鋼相比例失調時，在其焊接HAZ中出現純α相或γ相極少。由于氮幾乎不溶于α相中，故有大量氮化物析出，其性能顯著下降。
綜上所述，控制雙相(xiang)不銹鋼兩相(xiang)的比例(li)可(ke)以通過控制鋼B值來實現，同時針對各爐(lu)次的具體成分選擇固溶(rong)溫度對相(xiang)比例(li)進行微調也(ye)是可(ke)行的。
雙相不銹鋼的焊接HAZ的組織還受焊接參數的影響。為了保持理想的兩相組織和滿意的性能，雙相不銹鋼在焊接時要求遵守規定的焊接工藝過程，選擇合理的工藝參數。過高的α相含量會增加焊件的脆性，而過低的α相含量又會引起應力腐蝕破裂。應控制好焊后的冷卻速率，而冷卻速率與焊接線能量有關。低的線能量時冷卻速率快，鋼中有過高的α相含量。過高的線能量，冷卻速率過慢，y相轉變充分，但會導致HAZ粗晶和金屬間化合物的析出。常用1200～800℃（Δt12-8）或800～500℃（Δt8-5）溫度區間的冷卻時間來表示冷卻速率，前者接近于y相形成的溫度范圍。通常選用的Δt8-5時間范圍為8～30s，相對Δt12-8時間范圍為4～15s，冷卻速率的范圍20～50℃/s。線能量范圍一般控制在0.5～2.0kJ/mm。
