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(xiang)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)相不銹鋼的(de)(de)(de)(de)焊(han)(han)接(jie)HAZ按(an)承受焊(han)(han)接(jie)熱循環峰(feng)值溫(wen)度的(de)(de)(de)(de)高(gao)低(di)可分為(wei)高(gao)溫(wen)區（HTHAZ）和(he)低(di)溫(wen)區（LTHAZ）。前者位(wei)于(yu)鐵素體溶解度曲線至(zhi)固相線這一溫(wen)度范圍（一般為(wei)1250℃至(zhi)熔(rong)點），幾乎都是(shi)(shi)單相組(zu)織，后者基(ji)本處(chu)于(yu)兩相平衡區。雙(shuang)相不銹鋼焊(han)(han)接(jie)時HAZ所(suo)受的(de)(de)(de)(de)峰(feng)值溫(wen)度從焊(han)(han)縫熔(rong)合(he)線的(de)(de)(de)(de)固溶溫(wen)度到室溫(wen)是(shi)(shi)連續(xu)變化的(de)(de)(de)(de)，焊(han)(han)接(jie)HAZ的(de)(de)(de)(de)組(zu)織也是(shi)(shi)由隨(sui)之漸變的(de)(de)(de)(de)顯微組(zu)織梯度組(zu)成。常(chang)采(cai)用(yong)一次焊(han)(han)接(jie)熱模擬試驗再(zai)現單道焊(han)(han)接(jie)的(de)(de)(de)(de)焊(han)(han)接(jie)HAZ組(zu)織，采(cai)用(yong)二次焊(han)(han)接(jie)熱模擬試驗再(zai)現多層(ceng)焊(han)(han)接(jie)的(de)(de)(de)(de)焊(han)(han)接(jie)HAZ組(zu)織。這種模擬試驗的(de)(de)(de)(de)結(jie)果與焊(han)(han)接(jie)的(de)(de)(de)(de)實際結(jie)果是(shi)(shi)一致(zhi)的(de)(de)(de)(de)。
除利用(yong)相圖分析(xi)和判定雙相不銹(xiu)鋼(gang)焊(han)接HAZ和焊(han)縫金屬的組織特性外，還可(ke)以利用(yong)各種(zhong)線(xian)性關系(xi)式(shi)：
鋼(gang)中的(de)(de)P值越(yue)大(da)，焊接HAZ的(de)(de)α相(xiang)(xiang)(xiang)含(han)量越(yue)高。B＜7時(shi)，焊接HAZ為(wei)理(li)想(xiang)的(de)(de)α＋y兩相(xiang)(xiang)(xiang)組(zu)(zu)織。但進(jin)一(yi)步(bu)(bu)的(de)(de)研究表明，模(mo)(mo)擬(ni)(ni)(ni)單道焊接時(shi)，B＜7尚不足(zu)以使HTHAZ形(xing)成健全的(de)(de)兩相(xiang)(xiang)(xiang)組(zu)(zu)織，y相(xiang)(xiang)(xiang)僅在(zai)部(bu)分(fen)α相(xiang)(xiang)(xiang)晶(jing)界析出，還在(zai)晶(jing)界、晶(jing)內(nei)析出大(da)量的(de)(de)氮(dan)化物，對(dui)鋼(gang)的(de)(de)塑韌性和耐蝕性能影響較大(da)。根據(ju)幾種含(han)25％Cr雙相(xiang)(xiang)(xiang)不銹鋼(gang)的(de)(de)研究結果，單道焊時(shi)，只有(you)B≤4才能保證HTHAZ獲得(de)良好的(de)(de)α＋γ兩相(xiang)(xiang)(xiang)組(zu)(zu)織，只在(zai)模(mo)(mo)擬(ni)(ni)(ni)多層(ceng)焊接時(shi)，B＜7才是有(you)效(xiao)的(de)(de)。二次(ci)熱(re)(re)循環的(de)(de)峰值溫度(du)經(jing)實測大(da)致(zhi)為(wei)900～1200℃，可使第一(yi)次(ci)熱(re)(re)模(mo)(mo)擬(ni)(ni)(ni)的(de)(de)HTHAZ組(zu)(zu)織在(zai)此承受二次(ci)熱(re)(re)循環的(de)(de)加熱(re)(re)，促使γ相(xiang)(xiang)(xiang)的(de)(de)進(jin)一(yi)步(bu)(bu)析出，這對(dui)進(jin)一(yi)步(bu)(bu)細化晶(jing)粒、減少碳(tan)氮(dan)析出物都是非常(chang)有(you)利的(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(suo)述，控(kong)制雙相不銹鋼(gang)(gang)兩相的比例可以通過控(kong)制鋼(gang)(gang)B值來實(shi)現(xian)，同(tong)時針對(dui)各(ge)爐次的具(ju)體成分選擇固溶(rong)溫度對(dui)相比例進(jin)行微(wei)調也是可行的。
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。
