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(shuang)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)不銹鋼的(de)(de)(de)焊接(jie)(jie)HAZ按(an)承(cheng)受焊接(jie)(jie)熱循環(huan)峰(feng)值溫(wen)度(du)(du)的(de)(de)(de)高低(di)可(ke)分為高溫(wen)區（HTHAZ）和低(di)溫(wen)區（LTHAZ）。前(qian)者(zhe)位(wei)于鐵(tie)素(su)體溶(rong)解(jie)度(du)(du)曲線(xian)至固(gu)(gu)相(xiang)線(xian)這(zhe)一(yi)(yi)(yi)溫(wen)度(du)(du)范(fan)圍（一(yi)(yi)(yi)般為1250℃至熔(rong)點），幾(ji)乎都是(shi)單(dan)相(xiang)組(zu)(zu)織(zhi)，后者(zhe)基本處于兩(liang)相(xiang)平衡區。雙相(xiang)不銹鋼焊接(jie)(jie)時HAZ所受的(de)(de)(de)峰(feng)值溫(wen)度(du)(du)從(cong)焊縫熔(rong)合線(xian)的(de)(de)(de)固(gu)(gu)溶(rong)溫(wen)度(du)(du)到室(shi)溫(wen)是(shi)連續變化的(de)(de)(de)，焊接(jie)(jie)HAZ的(de)(de)(de)組(zu)(zu)織(zhi)也是(shi)由隨之漸變的(de)(de)(de)顯微組(zu)(zu)織(zhi)梯度(du)(du)組(zu)(zu)成。常采(cai)(cai)用一(yi)(yi)(yi)次焊接(jie)(jie)熱模擬試(shi)驗(yan)(yan)再現(xian)(xian)單(dan)道焊接(jie)(jie)的(de)(de)(de)焊接(jie)(jie)HAZ組(zu)(zu)織(zhi)，采(cai)(cai)用二次焊接(jie)(jie)熱模擬試(shi)驗(yan)(yan)再現(xian)(xian)多(duo)層(ceng)焊接(jie)(jie)的(de)(de)(de)焊接(jie)(jie)HAZ組(zu)(zu)織(zhi)。這(zhe)種模擬試(shi)驗(yan)(yan)的(de)(de)(de)結果與焊接(jie)(jie)的(de)(de)(de)實際(ji)結果是(shi)一(yi)(yi)(yi)致的(de)(de)(de)。
除利(li)用相圖分析和判定雙(shuang)相不(bu)銹鋼焊接(jie)HAZ和焊縫金屬(shu)的組(zu)織特性外(wai)，還可以利(li)用各(ge)種線性關系(xi)式：
鋼中的(de)(de)P值越大(da)，焊接HAZ的(de)(de)α相(xiang)(xiang)含(han)量(liang)越高。B＜7時(shi)，焊接HAZ為理(li)想(xiang)的(de)(de)α＋y兩相(xiang)(xiang)組織(zhi)。但進(jin)一(yi)(yi)步的(de)(de)研究(jiu)表明，模(mo)(mo)擬(ni)單(dan)道(dao)焊接時(shi)，B＜7尚(shang)不(bu)足以使(shi)HTHAZ形成健全的(de)(de)兩相(xiang)(xiang)組織(zhi)，y相(xiang)(xiang)僅在(zai)部(bu)分α相(xiang)(xiang)晶(jing)界析(xi)出，還在(zai)晶(jing)界、晶(jing)內析(xi)出大(da)量(liang)的(de)(de)氮化(hua)物(wu)，對鋼的(de)(de)塑韌性(xing)和耐蝕(shi)性(xing)能影響較(jiao)大(da)。根據幾種含(han)25％Cr雙相(xiang)(xiang)不(bu)銹鋼的(de)(de)研究(jiu)結果，單(dan)道(dao)焊時(shi)，只有B≤4才(cai)能保證HTHAZ獲得良好的(de)(de)α＋γ兩相(xiang)(xiang)組織(zhi)，只在(zai)模(mo)(mo)擬(ni)多層焊接時(shi)，B＜7才(cai)是有效的(de)(de)。二次熱(re)循環的(de)(de)峰(feng)值溫度(du)經實測大(da)致為900～1200℃，可使(shi)第一(yi)(yi)次熱(re)模(mo)(mo)擬(ni)的(de)(de)HTHAZ組織(zhi)在(zai)此承受二次熱(re)循環的(de)(de)加熱(re)，促(cu)使(shi)γ相(xiang)(xiang)的(de)(de)進(jin)一(yi)(yi)步析(xi)出，這(zhe)對進(jin)一(yi)(yi)步細化(hua)晶(jing)粒、減少碳氮析(xi)出物(wu)都(dou)是非(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(shang)所述，控制(zhi)雙相不銹鋼兩相的比例(li)可以(yi)通(tong)過控制(zhi)鋼B值來實(shi)現，同時針(zhen)對各爐(lu)次(ci)的具(ju)體成(cheng)分選擇固溶溫度對相比例(li)進行(xing)微調也(ye)是(shi)可行(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。
