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)相(xiang)(xiang)不銹(xiu)鋼的(de)焊(han)(han)(han)接(jie)(jie)(jie)(jie)HAZ按承受焊(han)(han)(han)接(jie)(jie)(jie)(jie)熱循環峰(feng)值(zhi)溫(wen)(wen)度(du)的(de)高(gao)(gao)低可分為高(gao)(gao)溫(wen)(wen)區（HTHAZ）和低溫(wen)(wen)區（LTHAZ）。前者(zhe)位于(yu)鐵素體溶解度(du)曲(qu)線至固(gu)相(xiang)(xiang)線這一溫(wen)(wen)度(du)范圍（一般(ban)為1250℃至熔點），幾乎都是單相(xiang)(xiang)組(zu)織(zhi)，后者(zhe)基本處于(yu)兩(liang)相(xiang)(xiang)平衡區。雙(shuang)相(xiang)(xiang)不銹(xiu)鋼焊(han)(han)(han)接(jie)(jie)(jie)(jie)時(shi)HAZ所受的(de)峰(feng)值(zhi)溫(wen)(wen)度(du)從(cong)焊(han)(han)(han)縫熔合線的(de)固(gu)溶溫(wen)(wen)度(du)到室溫(wen)(wen)是連續變(bian)化的(de)，焊(han)(han)(han)接(jie)(jie)(jie)(jie)HAZ的(de)組(zu)織(zhi)也(ye)是由隨之漸變(bian)的(de)顯(xian)微組(zu)織(zhi)梯度(du)組(zu)成。常(chang)采(cai)用(yong)一次焊(han)(han)(han)接(jie)(jie)(jie)(jie)熱模擬(ni)試(shi)驗再(zai)現單道焊(han)(han)(han)接(jie)(jie)(jie)(jie)的(de)焊(han)(han)(han)接(jie)(jie)(jie)(jie)HAZ組(zu)織(zhi)，采(cai)用(yong)二次焊(han)(han)(han)接(jie)(jie)(jie)(jie)熱模擬(ni)試(shi)驗再(zai)現多層焊(han)(han)(han)接(jie)(jie)(jie)(jie)的(de)焊(han)(han)(han)接(jie)(jie)(jie)(jie)HAZ組(zu)織(zhi)。這種模擬(ni)試(shi)驗的(de)結果與焊(han)(han)(han)接(jie)(jie)(jie)(jie)的(de)實際結果是一致的(de)。
除(chu)利用相圖分析和判定(ding)雙(shuang)相不銹鋼焊(han)接HAZ和焊(han)縫金屬的組織特性外，還可以利用各(ge)種線性關系(xi)式：
鋼(gang)中的(de)(de)P值越大(da)，焊(han)接(jie)(jie)HAZ的(de)(de)α相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)含量越高。B＜7時(shi)，焊(han)接(jie)(jie)HAZ為理想的(de)(de)α＋y兩(liang)相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)組(zu)織。但進一(yi)步的(de)(de)研(yan)(yan)究(jiu)表明，模(mo)擬(ni)單道焊(han)接(jie)(jie)時(shi)，B＜7尚不足以使(shi)(shi)HTHAZ形成(cheng)健全的(de)(de)兩(liang)相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)組(zu)織，y相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)僅在部分α相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)晶(jing)界析(xi)出，還(huan)在晶(jing)界、晶(jing)內析(xi)出大(da)量的(de)(de)氮(dan)化(hua)物(wu)，對(dui)鋼(gang)的(de)(de)塑(su)韌性和耐蝕性能(neng)影響較大(da)。根據(ju)幾種(zhong)含25％Cr雙相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)不銹鋼(gang)的(de)(de)研(yan)(yan)究(jiu)結果，單道焊(han)時(shi)，只(zhi)有B≤4才能(neng)保證(zheng)HTHAZ獲得良(liang)好的(de)(de)α＋γ兩(liang)相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)組(zu)織，只(zhi)在模(mo)擬(ni)多層焊(han)接(jie)(jie)時(shi)，B＜7才是有效的(de)(de)。二次熱(re)(re)循環的(de)(de)峰值溫度經(jing)實測大(da)致為900～1200℃，可使(shi)(shi)第(di)一(yi)次熱(re)(re)模(mo)擬(ni)的(de)(de)HTHAZ組(zu)織在此(ci)承受(shou)二次熱(re)(re)循環的(de)(de)加熱(re)(re)，促(cu)使(shi)(shi)γ相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)的(de)(de)進一(yi)步析(xi)出，這對(dui)進一(yi)步細化(hua)晶(jing)粒、減少碳(tan)氮(dan)析(xi)出物(wu)都(dou)是非常(chang)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(suo)述，控(kong)(kong)制雙相不銹鋼兩相的(de)比例可以(yi)通過控(kong)(kong)制鋼B值來實(shi)現，同時(shi)針對各爐次的(de)具體成分(fen)選擇固溶溫度(du)對相比例進行微(wei)調(diao)也是可行的(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。
