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(gang)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)不(bu)(bu)銹鋼的(de)(de)(de)焊(han)(han)(han)接(jie)HAZ按承受(shou)焊(han)(han)(han)接(jie)熱循(xun)環峰值溫(wen)度(du)(du)的(de)(de)(de)高(gao)(gao)低可分為高(gao)(gao)溫(wen)區（HTHAZ）和低溫(wen)區（LTHAZ）。前(qian)者位于鐵素體溶解度(du)(du)曲線至固相(xiang)線這一溫(wen)度(du)(du)范圍（一般為1250℃至熔點），幾乎都是(shi)單(dan)相(xiang)組(zu)織(zhi)，后者基本處于兩(liang)相(xiang)平衡(heng)區。雙相(xiang)不(bu)(bu)銹鋼焊(han)(han)(han)接(jie)時(shi)HAZ所受(shou)的(de)(de)(de)峰值溫(wen)度(du)(du)從焊(han)(han)(han)縫熔合線的(de)(de)(de)固溶溫(wen)度(du)(du)到室溫(wen)是(shi)連續(xu)變(bian)化的(de)(de)(de)，焊(han)(han)(han)接(jie)HAZ的(de)(de)(de)組(zu)織(zhi)也是(shi)由隨之漸變(bian)的(de)(de)(de)顯(xian)微組(zu)織(zhi)梯度(du)(du)組(zu)成。常(chang)采用一次焊(han)(han)(han)接(jie)熱模擬(ni)試(shi)驗再(zai)現(xian)單(dan)道焊(han)(han)(han)接(jie)的(de)(de)(de)焊(han)(han)(han)接(jie)HAZ組(zu)織(zhi)，采用二次焊(han)(han)(han)接(jie)熱模擬(ni)試(shi)驗再(zai)現(xian)多層(ceng)焊(han)(han)(han)接(jie)的(de)(de)(de)焊(han)(han)(han)接(jie)HAZ組(zu)織(zhi)。這種(zhong)模擬(ni)試(shi)驗的(de)(de)(de)結果(guo)與焊(han)(han)(han)接(jie)的(de)(de)(de)實際結果(guo)是(shi)一致(zhi)的(de)(de)(de)。
除(chu)利用(yong)相圖分析和判(pan)定(ding)雙(shuang)相不銹鋼焊(han)(han)接HAZ和焊(han)(han)縫(feng)金屬的組織特(te)性外，還可以(yi)利用(yong)各種線性關系(xi)式(shi)：
鋼(gang)中的(de)(de)P值(zhi)越(yue)大，焊(han)接HAZ的(de)(de)α相(xiang)(xiang)含量(liang)越(yue)高(gao)。B＜7時(shi)，焊(han)接HAZ為(wei)理想的(de)(de)α＋y兩相(xiang)(xiang)組織(zhi)。但進(jin)(jin)一(yi)步的(de)(de)研究表明(ming)，模擬(ni)單道焊(han)接時(shi)，B＜7尚(shang)不足以使HTHAZ形(xing)成(cheng)健全的(de)(de)兩相(xiang)(xiang)組織(zhi)，y相(xiang)(xiang)僅在部(bu)分α相(xiang)(xiang)晶界(jie)析(xi)出，還(huan)在晶界(jie)、晶內析(xi)出大量(liang)的(de)(de)氮化(hua)物，對鋼(gang)的(de)(de)塑韌性和耐蝕性能影響較大。根(gen)據幾種含25％Cr雙相(xiang)(xiang)不銹(xiu)鋼(gang)的(de)(de)研究結果，單道焊(han)時(shi)，只有B≤4才能保證HTHAZ獲得良好的(de)(de)α＋γ兩相(xiang)(xiang)組織(zhi)，只在模擬(ni)多層焊(han)接時(shi)，B＜7才是(shi)有效(xiao)的(de)(de)。二(er)次(ci)(ci)熱循(xun)環的(de)(de)峰值(zhi)溫度經(jing)實測大致為(wei)900～1200℃，可使第一(yi)次(ci)(ci)熱模擬(ni)的(de)(de)HTHAZ組織(zhi)在此承受二(er)次(ci)(ci)熱循(xun)環的(de)(de)加熱，促使γ相(xiang)(xiang)的(de)(de)進(jin)(jin)一(yi)步析(xi)出，這對進(jin)(jin)一(yi)步細(xi)化(hua)晶粒、減(jian)少碳氮析(xi)出物都是(shi)非(fei)常有利的(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。
綜上所述(shu)，控制雙相(xiang)不銹鋼(gang)兩相(xiang)的比例可以通過控制鋼(gang)B值來(lai)實現(xian)，同時針對各爐次的具(ju)體(ti)成分選擇固溶溫度對相(xiang)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。
