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(xiang)不(bu)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)相(xiang)不(bu)銹鋼(gang)的(de)(de)焊(han)(han)接(jie)HAZ按(an)承受焊(han)(han)接(jie)熱(re)循環峰(feng)值溫(wen)度(du)(du)(du)的(de)(de)高低可分為高溫(wen)區（HTHAZ）和低溫(wen)區（LTHAZ）。前(qian)者位于鐵(tie)素(su)體溶(rong)解度(du)(du)(du)曲線至固相(xiang)線這一溫(wen)度(du)(du)(du)范(fan)圍（一般為1250℃至熔(rong)(rong)點），幾乎都是單(dan)相(xiang)組(zu)(zu)織(zhi)，后者基本處于兩(liang)相(xiang)平衡區。雙(shuang)相(xiang)不(bu)銹鋼(gang)焊(han)(han)接(jie)時HAZ所受的(de)(de)峰(feng)值溫(wen)度(du)(du)(du)從焊(han)(han)縫熔(rong)(rong)合線的(de)(de)固溶(rong)溫(wen)度(du)(du)(du)到室(shi)溫(wen)是連(lian)續變(bian)化(hua)的(de)(de)，焊(han)(han)接(jie)HAZ的(de)(de)組(zu)(zu)織(zhi)也(ye)是由隨之漸變(bian)的(de)(de)顯微(wei)組(zu)(zu)織(zhi)梯(ti)度(du)(du)(du)組(zu)(zu)成。常采用一次焊(han)(han)接(jie)熱(re)模(mo)擬試(shi)驗(yan)再(zai)現單(dan)道焊(han)(han)接(jie)的(de)(de)焊(han)(han)接(jie)HAZ組(zu)(zu)織(zhi)，采用二次焊(han)(han)接(jie)熱(re)模(mo)擬試(shi)驗(yan)再(zai)現多層焊(han)(han)接(jie)的(de)(de)焊(han)(han)接(jie)HAZ組(zu)(zu)織(zhi)。這種(zhong)模(mo)擬試(shi)驗(yan)的(de)(de)結果(guo)與(yu)焊(han)(han)接(jie)的(de)(de)實際(ji)結果(guo)是一致的(de)(de)。
除利用相圖分(fen)析和(he)判定雙(shuang)相不銹(xiu)鋼焊接HAZ和(he)焊縫(feng)金屬的組織特性外，還可以(yi)利用各種(zhong)線(xian)性關系(xi)式(shi)：
鋼(gang)中的(de)(de)P值(zhi)越大(da)，焊接(jie)HAZ的(de)(de)α相(xiang)含(han)量(liang)越高(gao)。B＜7時，焊接(jie)HAZ為(wei)理想的(de)(de)α＋y兩(liang)相(xiang)組(zu)(zu)織。但進一(yi)(yi)步(bu)的(de)(de)研究表明，模(mo)擬單(dan)道(dao)焊接(jie)時，B＜7尚不足以使(shi)HTHAZ形成(cheng)健全的(de)(de)兩(liang)相(xiang)組(zu)(zu)織，y相(xiang)僅在(zai)(zai)部分α相(xiang)晶界析出(chu)，還在(zai)(zai)晶界、晶內(nei)析出(chu)大(da)量(liang)的(de)(de)氮化物(wu)，對鋼(gang)的(de)(de)塑(su)韌性(xing)和(he)耐(nai)蝕性(xing)能影響較大(da)。根據幾種(zhong)含(han)25％Cr雙相(xiang)不銹(xiu)鋼(gang)的(de)(de)研究結果，單(dan)道(dao)焊時，只(zhi)有(you)B≤4才能保證HTHAZ獲得良好的(de)(de)α＋γ兩(liang)相(xiang)組(zu)(zu)織，只(zhi)在(zai)(zai)模(mo)擬多層焊接(jie)時，B＜7才是有(you)效的(de)(de)。二次熱(re)循環(huan)的(de)(de)峰值(zhi)溫度經實測大(da)致(zhi)為(wei)900～1200℃，可使(shi)第一(yi)(yi)次熱(re)模(mo)擬的(de)(de)HTHAZ組(zu)(zu)織在(zai)(zai)此(ci)承(cheng)受二次熱(re)循環(huan)的(de)(de)加熱(re)，促使(shi)γ相(xiang)的(de)(de)進一(yi)(yi)步(bu)析出(chu)，這(zhe)對進一(yi)(yi)步(bu)細化晶粒、減少碳氮析出(chu)物(wu)都是非常有(you)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(zong)上所(suo)述，控制(zhi)雙(shuang)相不銹鋼兩相的(de)比例(li)(li)可以通(tong)過控制(zhi)鋼B值(zhi)來實現(xian)，同時針對(dui)(dui)各爐次的(de)具體(ti)成分選擇固溶溫度對(dui)(dui)相比例(li)(li)進行(xing)微調也(ye)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。
