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(xiu)鋼(gang)的(de)(de)(de)焊(han)(han)接(jie)(jie)HAZ按承受(shou)焊(han)(han)接(jie)(jie)熱循(xun)環峰(feng)值溫(wen)度(du)的(de)(de)(de)高(gao)低可分(fen)為高(gao)溫(wen)區(qu)(qu)（HTHAZ）和低溫(wen)區(qu)(qu)（LTHAZ）。前者(zhe)位于鐵素體溶解度(du)曲線(xian)(xian)至(zhi)固(gu)(gu)相線(xian)(xian)這(zhe)一溫(wen)度(du)范圍（一般為1250℃至(zhi)熔點），幾乎(hu)都是單(dan)相組織，后(hou)者(zhe)基(ji)本(ben)處于兩相平(ping)衡區(qu)(qu)。雙(shuang)相不銹(xiu)鋼(gang)焊(han)(han)接(jie)(jie)時HAZ所受(shou)的(de)(de)(de)峰(feng)值溫(wen)度(du)從焊(han)(han)縫熔合(he)線(xian)(xian)的(de)(de)(de)固(gu)(gu)溶溫(wen)度(du)到室(shi)溫(wen)是連(lian)續變(bian)化的(de)(de)(de)，焊(han)(han)接(jie)(jie)HAZ的(de)(de)(de)組織也是由隨之(zhi)漸變(bian)的(de)(de)(de)顯(xian)微組織梯度(du)組成。常(chang)采(cai)用一次(ci)焊(han)(han)接(jie)(jie)熱模擬試(shi)驗再現單(dan)道焊(han)(han)接(jie)(jie)的(de)(de)(de)焊(han)(han)接(jie)(jie)HAZ組織，采(cai)用二(er)次(ci)焊(han)(han)接(jie)(jie)熱模擬試(shi)驗再現多層焊(han)(han)接(jie)(jie)的(de)(de)(de)焊(han)(han)接(jie)(jie)HAZ組織。這(zhe)種模擬試(shi)驗的(de)(de)(de)結(jie)果與焊(han)(han)接(jie)(jie)的(de)(de)(de)實際結(jie)果是一致(zhi)的(de)(de)(de)。
除利用相圖分析(xi)和判定雙(shuang)相不銹鋼焊接(jie)HAZ和焊縫金屬的組(zu)織特(te)性(xing)外，還可以(yi)利用各種線性(xing)關(guan)系式(shi)：
鋼中的(de)(de)(de)(de)P值越大，焊(han)接(jie)HAZ的(de)(de)(de)(de)α相(xiang)(xiang)含量越高。B＜7時(shi)，焊(han)接(jie)HAZ為理想的(de)(de)(de)(de)α＋y兩(liang)相(xiang)(xiang)組(zu)(zu)織。但進(jin)一步的(de)(de)(de)(de)研(yan)究表(biao)明，模(mo)(mo)擬(ni)單道(dao)焊(han)接(jie)時(shi)，B＜7尚不足以(yi)使(shi)HTHAZ形成健全的(de)(de)(de)(de)兩(liang)相(xiang)(xiang)組(zu)(zu)織，y相(xiang)(xiang)僅在(zai)部分α相(xiang)(xiang)晶(jing)界析(xi)出，還在(zai)晶(jing)界、晶(jing)內析(xi)出大量的(de)(de)(de)(de)氮化物，對鋼的(de)(de)(de)(de)塑(su)韌性(xing)和耐蝕性(xing)能(neng)影(ying)響較大。根據幾(ji)種含25％Cr雙相(xiang)(xiang)不銹鋼的(de)(de)(de)(de)研(yan)究結果，單道(dao)焊(han)時(shi)，只(zhi)有(you)B≤4才能(neng)保證(zheng)HTHAZ獲得(de)良好的(de)(de)(de)(de)α＋γ兩(liang)相(xiang)(xiang)組(zu)(zu)織，只(zhi)在(zai)模(mo)(mo)擬(ni)多層焊(han)接(jie)時(shi)，B＜7才是(shi)有(you)效的(de)(de)(de)(de)。二(er)次熱循環(huan)的(de)(de)(de)(de)峰值溫度經實測大致(zhi)為900～1200℃，可使(shi)第一次熱模(mo)(mo)擬(ni)的(de)(de)(de)(de)HTHAZ組(zu)(zu)織在(zai)此(ci)承受二(er)次熱循環(huan)的(de)(de)(de)(de)加熱，促使(shi)γ相(xiang)(xiang)的(de)(de)(de)(de)進(jin)一步析(xi)出，這對進(jin)一步細(xi)化晶(jing)粒、減少碳氮析(xi)出物都是(shi)非(fei)常有(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(zhi)雙相不銹(xiu)鋼(gang)兩相的比例可(ke)以通過控制(zhi)鋼(gang)B值來實現，同時針對(dui)各爐次的具體成分選擇固溶(rong)溫度對(dui)相比例進行微(wei)調也是可(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。
