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(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。
雙相(xiang)(xiang)(xiang)不銹(xiu)鋼的(de)焊(han)(han)(han)(han)(han)接(jie)HAZ按(an)承受焊(han)(han)(han)(han)(han)接(jie)熱(re)循環(huan)峰(feng)值(zhi)溫(wen)度(du)(du)的(de)高(gao)(gao)低(di)可分為(wei)(wei)高(gao)(gao)溫(wen)區(qu)（HTHAZ）和(he)低(di)溫(wen)區(qu)（LTHAZ）。前者(zhe)位于(yu)鐵(tie)素體(ti)溶解度(du)(du)曲線至(zhi)固(gu)相(xiang)(xiang)(xiang)線這一(yi)溫(wen)度(du)(du)范圍（一(yi)般(ban)為(wei)(wei)1250℃至(zhi)熔(rong)點），幾(ji)乎都是(shi)單相(xiang)(xiang)(xiang)組(zu)(zu)(zu)織，后者(zhe)基本處于(yu)兩相(xiang)(xiang)(xiang)平衡區(qu)。雙相(xiang)(xiang)(xiang)不銹(xiu)鋼焊(han)(han)(han)(han)(han)接(jie)時(shi)HAZ所受的(de)峰(feng)值(zhi)溫(wen)度(du)(du)從焊(han)(han)(han)(han)(han)縫(feng)熔(rong)合(he)線的(de)固(gu)溶溫(wen)度(du)(du)到室溫(wen)是(shi)連續變化的(de)，焊(han)(han)(han)(han)(han)接(jie)HAZ的(de)組(zu)(zu)(zu)織也是(shi)由隨之漸變的(de)顯微組(zu)(zu)(zu)織梯度(du)(du)組(zu)(zu)(zu)成。常采用一(yi)次(ci)焊(han)(han)(han)(han)(han)接(jie)熱(re)模擬(ni)(ni)試驗再現單道焊(han)(han)(han)(han)(han)接(jie)的(de)焊(han)(han)(han)(han)(han)接(jie)HAZ組(zu)(zu)(zu)織，采用二次(ci)焊(han)(han)(han)(han)(han)接(jie)熱(re)模擬(ni)(ni)試驗再現多層(ceng)焊(han)(han)(han)(han)(han)接(jie)的(de)焊(han)(han)(han)(han)(han)接(jie)HAZ組(zu)(zu)(zu)織。這種模擬(ni)(ni)試驗的(de)結果(guo)與(yu)焊(han)(han)(han)(han)(han)接(jie)的(de)實際結果(guo)是(shi)一(yi)致的(de)。
除利用相(xiang)圖分析(xi)和判定雙相(xiang)不銹(xiu)鋼焊(han)接(jie)HAZ和焊(han)縫金屬的(de)組(zu)織特性(xing)外，還可以(yi)利用各種線性(xing)關(guan)系式：
鋼中的(de)(de)(de)P值越(yue)大，焊接(jie)HAZ的(de)(de)(de)α相(xiang)(xiang)含(han)量越(yue)高。B＜7時，焊接(jie)HAZ為理想的(de)(de)(de)α＋y兩(liang)(liang)相(xiang)(xiang)組織。但進一(yi)步的(de)(de)(de)研究表明，模(mo)擬單(dan)道焊接(jie)時，B＜7尚(shang)不足以使HTHAZ形成健全(quan)的(de)(de)(de)兩(liang)(liang)相(xiang)(xiang)組織，y相(xiang)(xiang)僅在部分α相(xiang)(xiang)晶(jing)界(jie)析出，還(huan)在晶(jing)界(jie)、晶(jing)內析出大量的(de)(de)(de)氮化物，對鋼的(de)(de)(de)塑韌性和(he)耐蝕性能(neng)影響較大。根(gen)據幾種含(han)25％Cr雙相(xiang)(xiang)不銹鋼的(de)(de)(de)研究結果，單(dan)道焊時，只有(you)B≤4才能(neng)保證(zheng)HTHAZ獲得良好(hao)的(de)(de)(de)α＋γ兩(liang)(liang)相(xiang)(xiang)組織，只在模(mo)擬多層焊接(jie)時，B＜7才是(shi)有(you)效的(de)(de)(de)。二次(ci)(ci)熱(re)(re)循環(huan)的(de)(de)(de)峰值溫度經實(shi)測大致為900～1200℃，可使第(di)一(yi)次(ci)(ci)熱(re)(re)模(mo)擬的(de)(de)(de)HTHAZ組織在此承受二次(ci)(ci)熱(re)(re)循環(huan)的(de)(de)(de)加熱(re)(re)，促使γ相(xiang)(xiang)的(de)(de)(de)進一(yi)步析出，這對進一(yi)步細化晶(jing)粒、減(jian)少碳氮析出物都(dou)是(shi)非(fei)常有(you)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(shu)，控(kong)制雙相不銹鋼兩相的(de)(de)比(bi)例可以通(tong)過控(kong)制鋼B值來實現，同時針對各(ge)爐次的(de)(de)具體成分選(xuan)擇固溶溫度對相比(bi)例進行微(wei)調也(ye)是(shi)可行的(de)(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。
