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(shuang)(shuang)相(xiang)(xiang)(xiang)不(bu)銹鋼(gang)的(de)(de)(de)(de)焊(han)接(jie)(jie)HAZ按承(cheng)受焊(han)接(jie)(jie)熱循(xun)環(huan)峰值溫(wen)(wen)度(du)(du)(du)的(de)(de)(de)(de)高(gao)(gao)低(di)可分為高(gao)(gao)溫(wen)(wen)區(qu)（HTHAZ）和低(di)溫(wen)(wen)區(qu)（LTHAZ）。前者位(wei)于鐵素體溶(rong)解度(du)(du)(du)曲線(xian)至固相(xiang)(xiang)(xiang)線(xian)這一(yi)(yi)溫(wen)(wen)度(du)(du)(du)范圍（一(yi)(yi)般為1250℃至熔(rong)(rong)點），幾(ji)乎都是(shi)(shi)(shi)單相(xiang)(xiang)(xiang)組(zu)(zu)織，后(hou)者基本處于兩相(xiang)(xiang)(xiang)平衡區(qu)。雙(shuang)(shuang)相(xiang)(xiang)(xiang)不(bu)銹鋼(gang)焊(han)接(jie)(jie)時HAZ所(suo)受的(de)(de)(de)(de)峰值溫(wen)(wen)度(du)(du)(du)從焊(han)縫熔(rong)(rong)合線(xian)的(de)(de)(de)(de)固溶(rong)溫(wen)(wen)度(du)(du)(du)到(dao)室溫(wen)(wen)是(shi)(shi)(shi)連(lian)續(xu)變(bian)化(hua)的(de)(de)(de)(de)，焊(han)接(jie)(jie)HAZ的(de)(de)(de)(de)組(zu)(zu)織也(ye)是(shi)(shi)(shi)由隨之漸(jian)變(bian)的(de)(de)(de)(de)顯微組(zu)(zu)織梯度(du)(du)(du)組(zu)(zu)成。常采用一(yi)(yi)次(ci)焊(han)接(jie)(jie)熱模擬(ni)試(shi)驗(yan)(yan)(yan)再(zai)現(xian)單道焊(han)接(jie)(jie)的(de)(de)(de)(de)焊(han)接(jie)(jie)HAZ組(zu)(zu)織，采用二(er)次(ci)焊(han)接(jie)(jie)熱模擬(ni)試(shi)驗(yan)(yan)(yan)再(zai)現(xian)多層焊(han)接(jie)(jie)的(de)(de)(de)(de)焊(han)接(jie)(jie)HAZ組(zu)(zu)織。這種模擬(ni)試(shi)驗(yan)(yan)(yan)的(de)(de)(de)(de)結果(guo)與焊(han)接(jie)(jie)的(de)(de)(de)(de)實際結果(guo)是(shi)(shi)(shi)一(yi)(yi)致的(de)(de)(de)(de)。
除(chu)利用(yong)(yong)相圖(tu)分析和(he)判定(ding)雙(shuang)相不銹鋼焊接HAZ和(he)焊縫金(jin)屬的組織特(te)性外(wai)，還可以利用(yong)(yong)各種線性關系式(shi)：
鋼中(zhong)的(de)(de)(de)(de)P值(zhi)越大(da)(da)，焊(han)接(jie)HAZ的(de)(de)(de)(de)α相(xiang)(xiang)含量(liang)越高。B＜7時，焊(han)接(jie)HAZ為理想(xiang)的(de)(de)(de)(de)α＋y兩(liang)(liang)相(xiang)(xiang)組(zu)織(zhi)。但進一步的(de)(de)(de)(de)研究(jiu)表明，模擬(ni)單(dan)道(dao)焊(han)接(jie)時，B＜7尚(shang)不足以使(shi)HTHAZ形成健(jian)全(quan)的(de)(de)(de)(de)兩(liang)(liang)相(xiang)(xiang)組(zu)織(zhi)，y相(xiang)(xiang)僅在(zai)(zai)部分α相(xiang)(xiang)晶界(jie)析出，還在(zai)(zai)晶界(jie)、晶內析出大(da)(da)量(liang)的(de)(de)(de)(de)氮化(hua)物(wu)，對(dui)鋼的(de)(de)(de)(de)塑韌性和耐蝕性能(neng)影響較(jiao)大(da)(da)。根據(ju)幾種(zhong)含25％Cr雙(shuang)相(xiang)(xiang)不銹(xiu)鋼的(de)(de)(de)(de)研究(jiu)結果，單(dan)道(dao)焊(han)時，只有B≤4才(cai)能(neng)保證HTHAZ獲得良(liang)好(hao)的(de)(de)(de)(de)α＋γ兩(liang)(liang)相(xiang)(xiang)組(zu)織(zhi)，只在(zai)(zai)模擬(ni)多(duo)層焊(han)接(jie)時，B＜7才(cai)是有效的(de)(de)(de)(de)。二次熱循環的(de)(de)(de)(de)峰值(zhi)溫(wen)度(du)經(jing)實測大(da)(da)致為900～1200℃，可使(shi)第一次熱模擬(ni)的(de)(de)(de)(de)HTHAZ組(zu)織(zhi)在(zai)(zai)此承受二次熱循環的(de)(de)(de)(de)加(jia)熱，促使(shi)γ相(xiang)(xiang)的(de)(de)(de)(de)進一步析出，這對(dui)進一步細化(hua)晶粒、減(jian)少碳氮析出物(wu)都是非常有利的(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)(kong)制雙相不銹鋼兩相的(de)比(bi)例(li)可以通(tong)過控(kong)(kong)制鋼B值來實(shi)現，同時針(zhen)對各爐次的(de)具體成(cheng)分選擇固溶(rong)溫(wen)度(du)對相比(bi)例(li)進行(xing)微(wei)調也是可行(xing)的(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。
