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)(xiang)不(bu)銹鋼(gang)的(de)焊(han)(han)接(jie)HAZ按承受焊(han)(han)接(jie)熱(re)(re)循環峰值溫(wen)(wen)度(du)的(de)高低(di)可(ke)分為高溫(wen)(wen)區（HTHAZ）和低(di)溫(wen)(wen)區（LTHAZ）。前(qian)者位于鐵素體溶解度(du)曲線至固相(xiang)(xiang)線這一(yi)溫(wen)(wen)度(du)范圍(wei)（一(yi)般(ban)為1250℃至熔點），幾乎都(dou)是(shi)(shi)(shi)單相(xiang)(xiang)組(zu)織，后(hou)者基(ji)本處于兩(liang)相(xiang)(xiang)平衡(heng)區。雙相(xiang)(xiang)不(bu)銹鋼(gang)焊(han)(han)接(jie)時HAZ所(suo)受的(de)峰值溫(wen)(wen)度(du)從焊(han)(han)縫熔合線的(de)固溶溫(wen)(wen)度(du)到(dao)室溫(wen)(wen)是(shi)(shi)(shi)連(lian)續變(bian)化的(de)，焊(han)(han)接(jie)HAZ的(de)組(zu)織也是(shi)(shi)(shi)由隨(sui)之漸變(bian)的(de)顯微組(zu)織梯度(du)組(zu)成(cheng)。常采(cai)用(yong)一(yi)次(ci)焊(han)(han)接(jie)熱(re)(re)模擬(ni)試驗(yan)再現(xian)單道焊(han)(han)接(jie)的(de)焊(han)(han)接(jie)HAZ組(zu)織，采(cai)用(yong)二次(ci)焊(han)(han)接(jie)熱(re)(re)模擬(ni)試驗(yan)再現(xian)多層焊(han)(han)接(jie)的(de)焊(han)(han)接(jie)HAZ組(zu)織。這種模擬(ni)試驗(yan)的(de)結果(guo)與焊(han)(han)接(jie)的(de)實際結果(guo)是(shi)(shi)(shi)一(yi)致的(de)。
除(chu)利用相(xiang)圖分析和判(pan)定雙相(xiang)不銹鋼焊(han)接HAZ和焊(han)縫金屬的組織特性(xing)外，還可以利用各種線(xian)性(xing)關系(xi)式：
鋼中的(de)(de)(de)P值(zhi)越大(da)(da)，焊接HAZ的(de)(de)(de)α相(xiang)(xiang)含(han)量越高。B＜7時，焊接HAZ為理想的(de)(de)(de)α＋y兩相(xiang)(xiang)組(zu)織(zhi)。但進一(yi)(yi)步(bu)的(de)(de)(de)研究表明，模擬(ni)單道焊接時，B＜7尚(shang)不(bu)足以使HTHAZ形成健全的(de)(de)(de)兩相(xiang)(xiang)組(zu)織(zhi)，y相(xiang)(xiang)僅(jin)在部(bu)分α相(xiang)(xiang)晶(jing)(jing)界析(xi)出(chu)，還(huan)在晶(jing)(jing)界、晶(jing)(jing)內析(xi)出(chu)大(da)(da)量的(de)(de)(de)氮化物，對鋼的(de)(de)(de)塑韌性和耐(nai)蝕(shi)性能(neng)影響較(jiao)大(da)(da)。根據幾種含(han)25％Cr雙相(xiang)(xiang)不(bu)銹鋼的(de)(de)(de)研究結果(guo)，單道焊時，只有B≤4才(cai)能(neng)保(bao)證HTHAZ獲得良好的(de)(de)(de)α＋γ兩相(xiang)(xiang)組(zu)織(zhi)，只在模擬(ni)多層(ceng)焊接時，B＜7才(cai)是有效的(de)(de)(de)。二(er)次(ci)熱(re)循環(huan)的(de)(de)(de)峰值(zhi)溫(wen)度經實測大(da)(da)致(zhi)為900～1200℃，可(ke)使第一(yi)(yi)次(ci)熱(re)模擬(ni)的(de)(de)(de)HTHAZ組(zu)織(zhi)在此承受二(er)次(ci)熱(re)循環(huan)的(de)(de)(de)加(jia)熱(re)，促使γ相(xiang)(xiang)的(de)(de)(de)進一(yi)(yi)步(bu)析(xi)出(chu)，這(zhe)對進一(yi)(yi)步(bu)細化晶(jing)(jing)粒、減少碳氮析(xi)出(chu)物都(dou)是非(fei)常有利(li)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(zong)上所(suo)述，控制雙(shuang)相(xiang)(xiang)不銹(xiu)鋼兩相(xiang)(xiang)的比(bi)例可以通過控制鋼B值來實現，同時針對(dui)各(ge)爐(lu)次(ci)的具體成(cheng)分(fen)選擇固溶溫度對(dui)相(xiang)(xiang)比(bi)例進(jin)行微調也是可行的。
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。
