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(xiu)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。
雙相不(bu)銹(xiu)鋼的(de)(de)(de)焊(han)(han)接(jie)(jie)(jie)(jie)HAZ按承受(shou)焊(han)(han)接(jie)(jie)(jie)(jie)熱(re)循環峰值溫(wen)度的(de)(de)(de)高低(di)可分為(wei)高溫(wen)區（HTHAZ）和低(di)溫(wen)區（LTHAZ）。前者(zhe)(zhe)位于鐵素(su)體溶解度曲(qu)線(xian)至固(gu)相線(xian)這一(yi)(yi)溫(wen)度范圍（一(yi)(yi)般(ban)為(wei)1250℃至熔(rong)點），幾乎都(dou)是(shi)單(dan)相組(zu)織(zhi)(zhi)，后者(zhe)(zhe)基本處于兩相平衡區。雙相不(bu)銹(xiu)鋼焊(han)(han)接(jie)(jie)(jie)(jie)時HAZ所受(shou)的(de)(de)(de)峰值溫(wen)度從焊(han)(han)縫熔(rong)合線(xian)的(de)(de)(de)固(gu)溶溫(wen)度到室溫(wen)是(shi)連續變化的(de)(de)(de)，焊(han)(han)接(jie)(jie)(jie)(jie)HAZ的(de)(de)(de)組(zu)織(zhi)(zhi)也(ye)是(shi)由隨(sui)之漸變的(de)(de)(de)顯微組(zu)織(zhi)(zhi)梯度組(zu)成。常采用一(yi)(yi)次焊(han)(han)接(jie)(jie)(jie)(jie)熱(re)模擬試驗(yan)再(zai)現(xian)單(dan)道焊(han)(han)接(jie)(jie)(jie)(jie)的(de)(de)(de)焊(han)(han)接(jie)(jie)(jie)(jie)HAZ組(zu)織(zhi)(zhi)，采用二(er)次焊(han)(han)接(jie)(jie)(jie)(jie)熱(re)模擬試驗(yan)再(zai)現(xian)多層焊(han)(han)接(jie)(jie)(jie)(jie)的(de)(de)(de)焊(han)(han)接(jie)(jie)(jie)(jie)HAZ組(zu)織(zhi)(zhi)。這種模擬試驗(yan)的(de)(de)(de)結(jie)果與(yu)焊(han)(han)接(jie)(jie)(jie)(jie)的(de)(de)(de)實際結(jie)果是(shi)一(yi)(yi)致(zhi)的(de)(de)(de)。
除利用(yong)相圖分(fen)析和(he)判(pan)定雙相不(bu)銹鋼焊接(jie)HAZ和(he)焊縫金屬(shu)的組(zu)織(zhi)特(te)性(xing)外，還可以利用(yong)各種(zhong)線性(xing)關系式：
鋼(gang)(gang)中的(de)P值越大(da)(da)，焊(han)接HAZ的(de)α相(xiang)含量(liang)越高。B＜7時(shi)(shi)(shi)，焊(han)接HAZ為(wei)理想的(de)α＋y兩相(xiang)組(zu)織(zhi)。但進(jin)(jin)一步的(de)研(yan)究(jiu)表明，模(mo)擬(ni)單(dan)道焊(han)接時(shi)(shi)(shi)，B＜7尚(shang)不足(zu)以使HTHAZ形成健全的(de)兩相(xiang)組(zu)織(zhi)，y相(xiang)僅(jin)在部分α相(xiang)晶(jing)界析出，還在晶(jing)界、晶(jing)內析出大(da)(da)量(liang)的(de)氮(dan)化(hua)物(wu)，對鋼(gang)(gang)的(de)塑韌性和耐蝕性能影響(xiang)較大(da)(da)。根據幾(ji)種含25％Cr雙相(xiang)不銹(xiu)鋼(gang)(gang)的(de)研(yan)究(jiu)結果，單(dan)道焊(han)時(shi)(shi)(shi)，只有B≤4才能保證HTHAZ獲得良好的(de)α＋γ兩相(xiang)組(zu)織(zhi)，只在模(mo)擬(ni)多層焊(han)接時(shi)(shi)(shi)，B＜7才是有效的(de)。二次(ci)(ci)熱(re)循(xun)環的(de)峰值溫度經實測大(da)(da)致為(wei)900～1200℃，可(ke)使第一次(ci)(ci)熱(re)模(mo)擬(ni)的(de)HTHAZ組(zu)織(zhi)在此承(cheng)受二次(ci)(ci)熱(re)循(xun)環的(de)加(jia)熱(re)，促使γ相(xiang)的(de)進(jin)(jin)一步析出，這對進(jin)(jin)一步細化(hua)晶(jing)粒、減少碳氮(dan)析出物(wu)都是非常(chang)有利(li)的(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(zong)上(shang)所述，控制雙相(xiang)不銹鋼(gang)兩(liang)相(xiang)的(de)比例(li)可以通(tong)過控制鋼(gang)B值(zhi)來實現，同時針(zhen)對各(ge)爐次的(de)具體成分選擇(ze)固(gu)溶溫度對相(xiang)比例(li)進行微調也是可行的(de)。
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。
