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)(bu)銹鋼(gang)的(de)(de)焊(han)(han)接(jie)(jie)(jie)HAZ按(an)承受焊(han)(han)接(jie)(jie)(jie)熱(re)循環(huan)峰(feng)值溫(wen)度的(de)(de)高(gao)低可分為高(gao)溫(wen)區(qu)（HTHAZ）和低溫(wen)區(qu)（LTHAZ）。前(qian)者(zhe)位于鐵素體溶解度曲線至固相線這(zhe)一(yi)溫(wen)度范圍（一(yi)般為1250℃至熔點），幾(ji)乎(hu)都是單相組(zu)織(zhi)，后者(zhe)基本處于兩相平衡區(qu)。雙相不(bu)(bu)銹鋼(gang)焊(han)(han)接(jie)(jie)(jie)時HAZ所受的(de)(de)峰(feng)值溫(wen)度從焊(han)(han)縫熔合線的(de)(de)固溶溫(wen)度到室溫(wen)是連續變化(hua)的(de)(de)，焊(han)(han)接(jie)(jie)(jie)HAZ的(de)(de)組(zu)織(zhi)也(ye)是由(you)隨之漸(jian)變的(de)(de)顯微組(zu)織(zhi)梯度組(zu)成(cheng)。常采用一(yi)次焊(han)(han)接(jie)(jie)(jie)熱(re)模(mo)擬試驗(yan)再現單道焊(han)(han)接(jie)(jie)(jie)的(de)(de)焊(han)(han)接(jie)(jie)(jie)HAZ組(zu)織(zhi)，采用二次焊(han)(han)接(jie)(jie)(jie)熱(re)模(mo)擬試驗(yan)再現多層(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(yan)的(de)(de)結(jie)果與焊(han)(han)接(jie)(jie)(jie)的(de)(de)實(shi)際結(jie)果是一(yi)致的(de)(de)。
除利用(yong)相(xiang)圖分析和(he)判定雙(shuang)相(xiang)不銹鋼焊接HAZ和(he)焊縫金屬的組織特性外，還可以利用(yong)各種線(xian)性關系式：
鋼(gang)中(zhong)的(de)(de)(de)(de)P值越(yue)大，焊(han)接HAZ的(de)(de)(de)(de)α相(xiang)含(han)量越(yue)高(gao)。B＜7時(shi)，焊(han)接HAZ為(wei)理想的(de)(de)(de)(de)α＋y兩相(xiang)組(zu)(zu)(zu)織。但進一步(bu)(bu)的(de)(de)(de)(de)研(yan)究(jiu)表明，模(mo)擬(ni)單道焊(han)接時(shi)，B＜7尚不足以使(shi)(shi)HTHAZ形成健全的(de)(de)(de)(de)兩相(xiang)組(zu)(zu)(zu)織，y相(xiang)僅在(zai)(zai)部分α相(xiang)晶界(jie)析(xi)出，還(huan)在(zai)(zai)晶界(jie)、晶內析(xi)出大量的(de)(de)(de)(de)氮化物，對(dui)鋼(gang)的(de)(de)(de)(de)塑韌性(xing)和耐蝕性(xing)能影響較大。根(gen)據幾種含(han)25％Cr雙(shuang)相(xiang)不銹鋼(gang)的(de)(de)(de)(de)研(yan)究(jiu)結果，單道焊(han)時(shi)，只有(you)B≤4才能保(bao)證HTHAZ獲得良好的(de)(de)(de)(de)α＋γ兩相(xiang)組(zu)(zu)(zu)織，只在(zai)(zai)模(mo)擬(ni)多層焊(han)接時(shi)，B＜7才是有(you)效的(de)(de)(de)(de)。二(er)次熱循(xun)環的(de)(de)(de)(de)峰值溫度經實測大致(zhi)為(wei)900～1200℃，可(ke)使(shi)(shi)第(di)一次熱模(mo)擬(ni)的(de)(de)(de)(de)HTHAZ組(zu)(zu)(zu)織在(zai)(zai)此承(cheng)受二(er)次熱循(xun)環的(de)(de)(de)(de)加熱，促(cu)使(shi)(shi)γ相(xiang)的(de)(de)(de)(de)進一步(bu)(bu)析(xi)出，這對(dui)進一步(bu)(bu)細化晶粒、減少碳氮析(xi)出物都是非常有(you)利(li)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(shang)所(suo)述，控制(zhi)雙(shuang)相不銹鋼兩相的(de)比(bi)例可以通(tong)過控制(zhi)鋼B值來實現，同(tong)時(shi)針(zhen)對各爐(lu)次的(de)具體成分選擇固溶溫度對相比(bi)例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。
