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(bu)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(xiang)(xiang)不銹(xiu)鋼的(de)焊(han)(han)接(jie)(jie)HAZ按承受焊(han)(han)接(jie)(jie)熱循環峰值(zhi)(zhi)溫度(du)的(de)高低可(ke)分為高溫區(qu)（HTHAZ）和(he)低溫區(qu)（LTHAZ）。前者(zhe)位于鐵素體(ti)溶解度(du)曲線(xian)至固相(xiang)(xiang)線(xian)這一溫度(du)范圍（一般為1250℃至熔(rong)點），幾乎(hu)都(dou)是(shi)單(dan)(dan)相(xiang)(xiang)組織(zhi)(zhi)(zhi)，后者(zhe)基本處于兩(liang)相(xiang)(xiang)平衡區(qu)。雙相(xiang)(xiang)不銹(xiu)鋼焊(han)(han)接(jie)(jie)時HAZ所受的(de)峰值(zhi)(zhi)溫度(du)從(cong)焊(han)(han)縫熔(rong)合(he)線(xian)的(de)固溶溫度(du)到室溫是(shi)連續變化的(de)，焊(han)(han)接(jie)(jie)HAZ的(de)組織(zhi)(zhi)(zhi)也是(shi)由隨之漸變的(de)顯微組織(zhi)(zhi)(zhi)梯度(du)組成。常采用一次(ci)焊(han)(han)接(jie)(jie)熱模(mo)擬試(shi)(shi)(shi)驗再現單(dan)(dan)道焊(han)(han)接(jie)(jie)的(de)焊(han)(han)接(jie)(jie)HAZ組織(zhi)(zhi)(zhi)，采用二次(ci)焊(han)(han)接(jie)(jie)熱模(mo)擬試(shi)(shi)(shi)驗再現多層焊(han)(han)接(jie)(jie)的(de)焊(han)(han)接(jie)(jie)HAZ組織(zhi)(zhi)(zhi)。這種模(mo)擬試(shi)(shi)(shi)驗的(de)結(jie)果(guo)與焊(han)(han)接(jie)(jie)的(de)實際結(jie)果(guo)是(shi)一致(zhi)的(de)。
除利用相圖分析和(he)判(pan)定(ding)雙相不(bu)銹鋼焊接(jie)HAZ和(he)焊縫金(jin)屬的(de)組織特性(xing)外(wai)，還可以(yi)利用各種(zhong)線性(xing)關系式：
鋼中(zhong)的(de)(de)P值越大(da)，焊接HAZ的(de)(de)α相(xiang)(xiang)含(han)量越高。B＜7時，焊接HAZ為理想的(de)(de)α＋y兩相(xiang)(xiang)組織(zhi)。但(dan)進(jin)一步的(de)(de)研(yan)究表明，模(mo)擬(ni)(ni)單道焊接時，B＜7尚不(bu)(bu)足以使(shi)HTHAZ形成健全(quan)的(de)(de)兩相(xiang)(xiang)組織(zhi)，y相(xiang)(xiang)僅(jin)在(zai)(zai)部分α相(xiang)(xiang)晶(jing)界析出(chu)，還在(zai)(zai)晶(jing)界、晶(jing)內析出(chu)大(da)量的(de)(de)氮(dan)化物(wu)(wu)，對鋼的(de)(de)塑韌性和(he)耐蝕(shi)性能(neng)影響較大(da)。根據幾種含(han)25％Cr雙相(xiang)(xiang)不(bu)(bu)銹鋼的(de)(de)研(yan)究結果，單道焊時，只有(you)B≤4才能(neng)保證HTHAZ獲得良好的(de)(de)α＋γ兩相(xiang)(xiang)組織(zhi)，只在(zai)(zai)模(mo)擬(ni)(ni)多(duo)層焊接時，B＜7才是有(you)效的(de)(de)。二(er)次(ci)(ci)熱循環的(de)(de)峰值溫度經(jing)實測大(da)致為900～1200℃，可(ke)使(shi)第一次(ci)(ci)熱模(mo)擬(ni)(ni)的(de)(de)HTHAZ組織(zhi)在(zai)(zai)此承受二(er)次(ci)(ci)熱循環的(de)(de)加熱，促使(shi)γ相(xiang)(xiang)的(de)(de)進(jin)一步析出(chu)，這(zhe)對進(jin)一步細化晶(jing)粒、減少碳(tan)氮(dan)析出(chu)物(wu)(wu)都是非常有(you)利(li)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(shang)所述，控(kong)制雙相不銹(xiu)鋼(gang)兩相的比例可以通過控(kong)制鋼(gang)B值(zhi)來(lai)實(shi)現，同時(shi)針對各爐次的具(ju)體(ti)成分選擇固(gu)溶溫(wen)度對相比例進行微調也是(shi)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。
