雙相不銹鋼焊接的最大特點是焊接熱循環(huán)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(fā)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?yōu)閵W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?yōu)殍F素體的區(qū)域要比SAF 2507和UR52N＋超級雙相不銹鋼寬。
雙相不銹鋼的焊接HAZ按承受焊接熱循環(huán)峰值溫度的高低可分為高溫區(qū)（HTHAZ）和低溫區(qū)（LTHAZ）。前者位于鐵素體溶解度曲線至固相線這一溫度范圍（一般為1250℃至熔點），幾乎都是單相組織，后者基本處于兩相平衡區(qū)。雙相不銹鋼焊接時HAZ所受的峰值溫度從焊縫熔合線的固溶溫度到室溫是連續(xù)變化的，焊接HAZ的組織也是由隨之漸變的顯微組織梯度組成。常采用一次焊接熱模擬試驗再現單道焊接的焊接HAZ組織，采用二次焊接熱模擬試驗再現多層焊接的焊接HAZ組織。這種模擬試驗的結果與焊接的實際結果是一致的。
除利用相圖分析和判定雙相不銹鋼焊接HAZ和焊縫金屬的組織特性外，還可以利用各種線性關系式：
鋼中的P值越大，焊接HAZ的α相含量越高。B＜7時，焊接HAZ為理想的α＋y兩相組織。但進一步的研究表明，模擬單道焊接時，B＜7尚不足以使HTHAZ形成健全的兩相組織，y相僅在部分α相晶界析出，還在晶界、晶內析出大量的氮化物，對鋼的塑韌性和耐蝕性能影響較大。根據幾種含25％Cr雙相不銹鋼的研究結果，單道焊時，只有B≤4才能保證HTHAZ獲得良好的α＋γ兩相組織，只在模擬多層焊接時，B＜7才是有效的。二次熱循環(huán)的峰值溫度經實測大致為900～1200℃，可使第一次熱模擬的HTHAZ組織在此承受二次熱循環(huán)的加熱，促使γ相的進一步析出，這對進一步細化晶粒、減少碳氮析出物都是非常有利的。
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(yōu)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，控制雙相不銹鋼兩相的比例可以通過控制鋼B值來實現，同時針對各爐次的具體成分選擇固溶溫度對相比例進行微調也是可行的。
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(guī)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(qū)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。
