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(xiang)不(bu)銹鋼(gang)的(de)(de)焊(han)(han)(han)接(jie)(jie)HAZ按承受焊(han)(han)(han)接(jie)(jie)熱(re)循環峰值溫(wen)度(du)的(de)(de)高低可分為高溫(wen)區（HTHAZ）和低溫(wen)區（LTHAZ）。前者位于鐵(tie)素體溶解(jie)度(du)曲線(xian)至固相(xiang)線(xian)這一(yi)溫(wen)度(du)范圍（一(yi)般為1250℃至熔(rong)點(dian)），幾(ji)乎(hu)都是(shi)單相(xiang)組(zu)(zu)(zu)織，后者基本處于兩相(xiang)平衡(heng)區。雙相(xiang)不(bu)銹鋼(gang)焊(han)(han)(han)接(jie)(jie)時HAZ所受的(de)(de)峰值溫(wen)度(du)從焊(han)(han)(han)縫熔(rong)合線(xian)的(de)(de)固溶溫(wen)度(du)到(dao)室溫(wen)是(shi)連續變化的(de)(de)，焊(han)(han)(han)接(jie)(jie)HAZ的(de)(de)組(zu)(zu)(zu)織也是(shi)由隨之漸變的(de)(de)顯微組(zu)(zu)(zu)織梯度(du)組(zu)(zu)(zu)成。常采用一(yi)次(ci)焊(han)(han)(han)接(jie)(jie)熱(re)模(mo)(mo)擬試(shi)驗(yan)再現(xian)(xian)單道焊(han)(han)(han)接(jie)(jie)的(de)(de)焊(han)(han)(han)接(jie)(jie)HAZ組(zu)(zu)(zu)織，采用二次(ci)焊(han)(han)(han)接(jie)(jie)熱(re)模(mo)(mo)擬試(shi)驗(yan)再現(xian)(xian)多層(ceng)焊(han)(han)(han)接(jie)(jie)的(de)(de)焊(han)(han)(han)接(jie)(jie)HAZ組(zu)(zu)(zu)織。這種模(mo)(mo)擬試(shi)驗(yan)的(de)(de)結果與焊(han)(han)(han)接(jie)(jie)的(de)(de)實(shi)際結果是(shi)一(yi)致的(de)(de)。
除(chu)利(li)用相圖分(fen)析和(he)判(pan)定(ding)雙相不銹鋼(gang)焊接HAZ和(he)焊縫金(jin)屬的(de)組(zu)織(zhi)特(te)性外，還(huan)可以利(li)用各種線性關系式：
鋼中的(de)(de)(de)P值越大(da)(da)，焊接(jie)(jie)HAZ的(de)(de)(de)α相(xiang)(xiang)(xiang)含量越高。B＜7時，焊接(jie)(jie)HAZ為理想(xiang)的(de)(de)(de)α＋y兩(liang)相(xiang)(xiang)(xiang)組(zu)織。但進一(yi)步的(de)(de)(de)研究表明(ming)，模擬單(dan)道焊接(jie)(jie)時，B＜7尚不足以使(shi)HTHAZ形成(cheng)健全的(de)(de)(de)兩(liang)相(xiang)(xiang)(xiang)組(zu)織，y相(xiang)(xiang)(xiang)僅在(zai)部分(fen)α相(xiang)(xiang)(xiang)晶(jing)界(jie)析出，還(huan)在(zai)晶(jing)界(jie)、晶(jing)內析出大(da)(da)量的(de)(de)(de)氮化(hua)物(wu)(wu)，對鋼的(de)(de)(de)塑韌性(xing)和耐蝕性(xing)能影(ying)響(xiang)較(jiao)大(da)(da)。根(gen)據幾種(zhong)含25％Cr雙相(xiang)(xiang)(xiang)不銹(xiu)鋼的(de)(de)(de)研究結果，單(dan)道焊時，只有B≤4才(cai)能保證HTHAZ獲得良好的(de)(de)(de)α＋γ兩(liang)相(xiang)(xiang)(xiang)組(zu)織，只在(zai)模擬多層焊接(jie)(jie)時，B＜7才(cai)是(shi)有效(xiao)的(de)(de)(de)。二次熱(re)循環的(de)(de)(de)峰值溫度經實測大(da)(da)致為900～1200℃，可使(shi)第一(yi)次熱(re)模擬的(de)(de)(de)HTHAZ組(zu)織在(zai)此承受二次熱(re)循環的(de)(de)(de)加熱(re)，促使(shi)γ相(xiang)(xiang)(xiang)的(de)(de)(de)進一(yi)步析出，這對進一(yi)步細(xi)化(hua)晶(jing)粒(li)、減少(shao)碳氮析出物(wu)(wu)都(dou)是(shi)非(fei)常有利的(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(shang)所述，控(kong)制(zhi)雙相不銹鋼(gang)兩相的比(bi)(bi)例可以(yi)通過(guo)控(kong)制(zhi)鋼(gang)B值來實現，同時針對各(ge)爐次(ci)的具體成分選擇固溶溫(wen)度對相比(bi)(bi)例進行微(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。
