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銹鋼(gang)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)相不銹鋼(gang)的(de)焊(han)(han)(han)接(jie)HAZ按承受焊(han)(han)(han)接(jie)熱循(xun)環峰值溫度(du)(du)(du)的(de)高低可分(fen)為高溫區（HTHAZ）和低溫區（LTHAZ）。前(qian)者位于(yu)鐵素體溶解度(du)(du)(du)曲線(xian)至固相線(xian)這(zhe)一(yi)(yi)溫度(du)(du)(du)范圍(wei)（一(yi)(yi)般為1250℃至熔(rong)點），幾乎(hu)都是(shi)(shi)單相組織(zhi)，后者基本處于(yu)兩相平衡區。雙(shuang)相不銹鋼(gang)焊(han)(han)(han)接(jie)時HAZ所受的(de)峰值溫度(du)(du)(du)從焊(han)(han)(han)縫熔(rong)合線(xian)的(de)固溶溫度(du)(du)(du)到(dao)室溫是(shi)(shi)連續變化的(de)，焊(han)(han)(han)接(jie)HAZ的(de)組織(zhi)也是(shi)(shi)由隨(sui)之漸變的(de)顯微組織(zhi)梯度(du)(du)(du)組成(cheng)。常采(cai)用一(yi)(yi)次(ci)焊(han)(han)(han)接(jie)熱模(mo)擬(ni)(ni)試驗再現單道(dao)焊(han)(han)(han)接(jie)的(de)焊(han)(han)(han)接(jie)HAZ組織(zhi)，采(cai)用二次(ci)焊(han)(han)(han)接(jie)熱模(mo)擬(ni)(ni)試驗再現多層焊(han)(han)(han)接(jie)的(de)焊(han)(han)(han)接(jie)HAZ組織(zhi)。這(zhe)種模(mo)擬(ni)(ni)試驗的(de)結果(guo)與焊(han)(han)(han)接(jie)的(de)實際(ji)結果(guo)是(shi)(shi)一(yi)(yi)致的(de)。
除(chu)利用(yong)相(xiang)圖分析和(he)(he)判(pan)定雙相(xiang)不(bu)銹鋼焊(han)接HAZ和(he)(he)焊(han)縫金屬的組織特(te)性外(wai)，還(huan)可以利用(yong)各種(zhong)線性關系式：
鋼中的P值(zhi)越大(da)，焊(han)(han)(han)接(jie)HAZ的α相含(han)量越高。B＜7時(shi)，焊(han)(han)(han)接(jie)HAZ為(wei)理想的α＋y兩(liang)相組(zu)織。但(dan)進一(yi)(yi)步(bu)的研(yan)究(jiu)表明，模(mo)擬(ni)單道焊(han)(han)(han)接(jie)時(shi)，B＜7尚不(bu)足以使HTHAZ形(xing)成健全的兩(liang)相組(zu)織，y相僅在部分α相晶(jing)界(jie)析出，還在晶(jing)界(jie)、晶(jing)內析出大(da)量的氮化物，對(dui)鋼的塑(su)韌性(xing)和耐蝕性(xing)能影(ying)響較(jiao)大(da)。根據幾(ji)種含(han)25％Cr雙相不(bu)銹鋼的研(yan)究(jiu)結(jie)果，單道焊(han)(han)(han)時(shi)，只(zhi)有(you)B≤4才能保(bao)證HTHAZ獲得良(liang)好的α＋γ兩(liang)相組(zu)織，只(zhi)在模(mo)擬(ni)多層焊(han)(han)(han)接(jie)時(shi)，B＜7才是有(you)效的。二(er)次(ci)(ci)熱循(xun)環的峰值(zhi)溫(wen)度經實測大(da)致(zhi)為(wei)900～1200℃，可使第(di)一(yi)(yi)次(ci)(ci)熱模(mo)擬(ni)的HTHAZ組(zu)織在此承(cheng)受二(er)次(ci)(ci)熱循(xun)環的加(jia)熱，促(cu)使γ相的進一(yi)(yi)步(bu)析出，這對(dui)進一(yi)(yi)步(bu)細化晶(jing)粒、減少碳(tan)氮析出物都是非常有(you)利的。
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(zong)上所(suo)述(shu)，控(kong)制雙相不銹鋼兩相的比(bi)例可(ke)以通過控(kong)制鋼B值來實(shi)現，同(tong)時針對各爐次的具體成分(fen)選擇(ze)固溶溫度對相比(bi)例進行微調也是(shi)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。
