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。
雙相不銹鋼(gang)的焊(han)接(jie)(jie)(jie)HAZ按承受(shou)焊(han)接(jie)(jie)(jie)熱循環峰值溫度的高低(di)(di)可(ke)分為高溫區(qu)(qu)（HTHAZ）和(he)低(di)(di)溫區(qu)(qu)（LTHAZ）。前(qian)者(zhe)位(wei)于鐵素體溶(rong)解度曲線至固相線這一溫度范圍（一般(ban)為1250℃至熔點），幾乎都是單(dan)相組(zu)織，后者(zhe)基本(ben)處于兩(liang)相平衡區(qu)(qu)。雙相不銹鋼(gang)焊(han)接(jie)(jie)(jie)時HAZ所受(shou)的峰值溫度從焊(han)縫熔合線的固溶(rong)溫度到室溫是連續變(bian)化的，焊(han)接(jie)(jie)(jie)HAZ的組(zu)織也(ye)是由隨之漸變(bian)的顯微組(zu)織梯度組(zu)成。常采用一次(ci)(ci)焊(han)接(jie)(jie)(jie)熱模擬試驗(yan)再現單(dan)道焊(han)接(jie)(jie)(jie)的焊(han)接(jie)(jie)(jie)HAZ組(zu)織，采用二次(ci)(ci)焊(han)接(jie)(jie)(jie)熱模擬試驗(yan)再現多層焊(han)接(jie)(jie)(jie)的焊(han)接(jie)(jie)(jie)HAZ組(zu)織。這種模擬試驗(yan)的結果與焊(han)接(jie)(jie)(jie)的實際結果是一致的。
除利用相圖分析和判定雙相不銹(xiu)鋼焊接(jie)HAZ和焊縫金屬的組織特(te)性外，還可以(yi)利用各種線性關系式：
鋼中的(de)(de)(de)(de)(de)(de)P值越(yue)大，焊接(jie)HAZ的(de)(de)(de)(de)(de)(de)α相含(han)量越(yue)高(gao)。B＜7時(shi)，焊接(jie)HAZ為理想的(de)(de)(de)(de)(de)(de)α＋y兩相組織(zhi)。但(dan)進(jin)一(yi)(yi)步(bu)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)研究表(biao)明，模擬(ni)單(dan)道焊接(jie)時(shi)，B＜7尚不足以使HTHAZ形成(cheng)健全的(de)(de)(de)(de)(de)(de)兩相組織(zhi)，y相僅在(zai)部分α相晶界(jie)析出(chu)，還在(zai)晶界(jie)、晶內析出(chu)大量的(de)(de)(de)(de)(de)(de)氮(dan)化物，對(dui)鋼的(de)(de)(de)(de)(de)(de)塑韌性(xing)和耐蝕性(xing)能(neng)影響(xiang)較大。根據幾(ji)種含(han)25％Cr雙相不銹鋼的(de)(de)(de)(de)(de)(de)研究結果，單(dan)道焊時(shi)，只有B≤4才(cai)能(neng)保證HTHAZ獲(huo)得(de)良好的(de)(de)(de)(de)(de)(de)α＋γ兩相組織(zhi)，只在(zai)模擬(ni)多層(ceng)焊接(jie)時(shi)，B＜7才(cai)是有效的(de)(de)(de)(de)(de)(de)。二次(ci)熱(re)(re)循(xun)環的(de)(de)(de)(de)(de)(de)峰值溫度(du)經實測(ce)大致(zhi)為900～1200℃，可使第一(yi)(yi)次(ci)熱(re)(re)模擬(ni)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)HTHAZ組織(zhi)在(zai)此(ci)承受二次(ci)熱(re)(re)循(xun)環的(de)(de)(de)(de)(de)(de)加熱(re)(re)，促使γ相的(de)(de)(de)(de)(de)(de)進(jin)一(yi)(yi)步(bu)析出(chu)，這對(dui)進(jin)一(yi)(yi)步(bu)細化晶粒、減少(shao)碳氮(dan)析出(chu)物都是非常(chang)有利的(de)(de)(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。
綜上所述，控(kong)制(zhi)雙(shuang)相不銹鋼兩相的比(bi)例(li)可(ke)以通過控(kong)制(zhi)鋼B值來實現，同時針(zhen)對(dui)各爐(lu)次(ci)的具體成分選擇固溶(rong)溫度(du)對(dui)相比(bi)例(li)進行(xing)微調(diao)也是可(ke)行(xing)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。
