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(shuang)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(shuang)相(xiang)不(bu)銹(xiu)鋼的(de)焊(han)接(jie)(jie)(jie)HAZ按承受(shou)焊(han)接(jie)(jie)(jie)熱循環峰值溫(wen)度(du)(du)(du)的(de)高(gao)低可分為高(gao)溫(wen)區（HTHAZ）和低溫(wen)區（LTHAZ）。前者位于鐵(tie)素(su)體溶解度(du)(du)(du)曲線(xian)至固相(xiang)線(xian)這一(yi)溫(wen)度(du)(du)(du)范(fan)圍（一(yi)般(ban)為1250℃至熔點），幾乎都是單(dan)(dan)相(xiang)組織，后(hou)者基本處(chu)于兩相(xiang)平衡區。雙(shuang)相(xiang)不(bu)銹(xiu)鋼焊(han)接(jie)(jie)(jie)時HAZ所(suo)受(shou)的(de)峰值溫(wen)度(du)(du)(du)從(cong)焊(han)縫熔合(he)線(xian)的(de)固溶溫(wen)度(du)(du)(du)到室(shi)溫(wen)是連續(xu)變化的(de)，焊(han)接(jie)(jie)(jie)HAZ的(de)組織也是由隨之漸變的(de)顯(xian)微組織梯度(du)(du)(du)組成。常采(cai)用(yong)一(yi)次焊(han)接(jie)(jie)(jie)熱模擬(ni)試驗(yan)再現單(dan)(dan)道焊(han)接(jie)(jie)(jie)的(de)焊(han)接(jie)(jie)(jie)HAZ組織，采(cai)用(yong)二次焊(han)接(jie)(jie)(jie)熱模擬(ni)試驗(yan)再現多層(ceng)焊(han)接(jie)(jie)(jie)的(de)焊(han)接(jie)(jie)(jie)HAZ組織。這種模擬(ni)試驗(yan)的(de)結果(guo)(guo)與焊(han)接(jie)(jie)(jie)的(de)實際結果(guo)(guo)是一(yi)致的(de)。
除(chu)利用相圖分(fen)析(xi)和判(pan)定(ding)雙相不銹(xiu)鋼(gang)焊接HAZ和焊縫金屬(shu)的組(zu)織特性外，還可以利用各(ge)種線性關(guan)系式：
鋼中的(de)(de)(de)P值越大(da)，焊接(jie)(jie)HAZ的(de)(de)(de)α相(xiang)含量(liang)越高(gao)。B＜7時(shi)(shi)，焊接(jie)(jie)HAZ為(wei)理(li)想的(de)(de)(de)α＋y兩相(xiang)組(zu)織。但(dan)進(jin)一步的(de)(de)(de)研究表明，模(mo)(mo)擬單(dan)道焊接(jie)(jie)時(shi)(shi)，B＜7尚不(bu)足以使HTHAZ形成健全的(de)(de)(de)兩相(xiang)組(zu)織，y相(xiang)僅在部分α相(xiang)晶界析(xi)(xi)出(chu)，還在晶界、晶內析(xi)(xi)出(chu)大(da)量(liang)的(de)(de)(de)氮(dan)化物(wu)，對鋼的(de)(de)(de)塑韌(ren)性和耐(nai)蝕性能(neng)影響較大(da)。根據幾種含25％Cr雙相(xiang)不(bu)銹鋼的(de)(de)(de)研究結果，單(dan)道焊時(shi)(shi)，只(zhi)有B≤4才能(neng)保證HTHAZ獲(huo)得良好的(de)(de)(de)α＋γ兩相(xiang)組(zu)織，只(zhi)在模(mo)(mo)擬多層焊接(jie)(jie)時(shi)(shi)，B＜7才是有效的(de)(de)(de)。二次(ci)熱(re)循(xun)環的(de)(de)(de)峰值溫度經實測大(da)致為(wei)900～1200℃，可使第一次(ci)熱(re)模(mo)(mo)擬的(de)(de)(de)HTHAZ組(zu)織在此(ci)承受(shou)二次(ci)熱(re)循(xun)環的(de)(de)(de)加熱(re)，促使γ相(xiang)的(de)(de)(de)進(jin)一步析(xi)(xi)出(chu)，這對進(jin)一步細(xi)化晶粒、減少碳氮(dan)析(xi)(xi)出(chu)物(wu)都(dou)是非常有利的(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(xiang)(xiang)不銹(xiu)鋼兩(liang)相(xiang)(xiang)的(de)比(bi)例可以通過控制(zhi)鋼B值來實現，同時針(zhen)對(dui)各爐次的(de)具(ju)體成分選擇固溶(rong)溫度對(dui)相(xiang)(xiang)比(bi)例進行(xing)微調也(ye)是可行(xing)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。
