與純奧氏體不銹鋼和純鐵素體不銹鋼不同，雙相不銹鋼在加熱和冷卻的過(guò)程中，除鐵素體和奧氏體兩相數量的變化外，還會(huì )產(chǎn)生組織轉變，從而出現二次奧氏體γ2、碳化物、氮化物以及金屬間化合物，例如，σ相、χ相、α′相、R相、π相和Fe3Cr3Mo2Si2相等，它們對雙相不銹鋼的組織和性能具有重要的影響。

一、二次奧氏體

  在雙相不銹鋼中，鐵素體α和奧氏體γ兩相比例隨加熱溫度升高而變化，鐵素體數量增多，奧氏體數量減少，一般當加熱溫度超過(guò)1300℃時(shí)，一些雙相不銹鋼可以出現單相鐵素體組織。例如，U50(00Cr21Ni7Mo2CuN)雙相不銹鋼的γ相溶解曲線(xiàn)在1350～1375℃之間。在1375℃加熱時(shí)，U50雙相不銹鋼會(huì )出現單一的晶粒粗大的鐵素體組織，但是，這一鐵素體是不穩定的，在隨后的冷卻過(guò)程中，如水冷時(shí)，在鐵素體晶界會(huì )出現由鐵素體轉變生成的奧氏體，而在空冷時(shí)，生成的奧氏體則呈板條狀魏氏組織形貌。

 雙相不銹鋼中呈現單相鐵素體組織后，若在低于出現單相鐵素體組織的溫度下進(jìn)行等溫時(shí)效，則鋼中會(huì )重新析出奧氏體，為區別組織中原有的奧氏體組織，即命名為二次奧氏體γ2。二次奧氏體形成機制隨形成溫度的不同而不同，它的形成的位置和形貌與鐵素體相內及其周?chē)幕瘜W(xué)成分、鄰近區的擴散途徑有關(guān)，形核位置的不同也會(huì )影響二次奧氏體形貌的不同。

 在雙相不銹鋼中，從鐵素體相中析出的二次奧氏體有三種不同的機制：魏氏組織型的析出；馬氏體型切變轉變；共析反應α→σ+γ2。由電子探針測得γ2中Cr含量比γ低3%左右，且熱力學(xué)計算也表明γ2貧Cr，因此，γ2的耐蝕性較γ差。

二、碳化物和氮化物

 1. M₇C₃和M₂₃C₆型碳化物

  雙相不銹鋼在低于1050℃加熱時(shí)，沿鐵素體和奧氏體的相界即有碳化物析出，因為，在雙相不銹鋼中，奧氏體中的含碳量較高，即碳是奧氏體形成元素，而鐵素體中含鉻量較高，即鉻為鐵素體形成元素，因此，碳化物析出的有利位置是兩相相界。在含碳量較高(C≥0.03%)的雙相不銹鋼中，在較高的溫度范圍如950~1050℃等溫時(shí)效時(shí)，會(huì )沿α/γ相界析出的是M₇C₃型碳化物，快冷通過(guò)這一溫度區域，例如對U50鋼10分鐘之內快速冷卻即可抑制此類(lèi)碳化物的析出。

 雙相不銹鋼在低于950℃加熱時(shí)析出的是M₂₃C₆型碳化物，析出速度往往很快，如U50鋼在800℃時(shí)效時(shí)，M₂₃C₆型碳化物在1分鐘之內即可析出，并且通過(guò)快速冷卻也很難避免這種碳化物的析出，M₂₃C₆首先在α/γ相界析出，在α/α和γ/γ晶界也有，但在鐵素體和奧氏體的晶內卻很少發(fā)現。當M₂₃C₆長(cháng)大時(shí)，由于要消耗相鄰鐵素體區的鉻量，于是，這部分鐵素體即轉變?yōu)槎螉W氏體，從而出現M₂₃C₆和γ2的聚集區。然而，雙相不銹鋼相界碳化物的析出并不像對奧氏體不銹鋼那樣帶來(lái)大的危害，尤其是對耐晶間腐蝕性能的影響不大，在含C量低于0.03%的超低碳雙相不銹鋼中，碳化物的析出量很少，甚至不能分布到所有的相界上。

 2. Cr2N和CrN型氮化物

 在雙相不銹鋼中，隨著(zhù)含氮量(作為合金元素)的增加，尤其對近代發(fā)展的含氮超級雙相不銹鋼而言，研究氮化物的析出顯得十分必要，因為它對雙相不銹鋼的組織和性能有一定的影響。00Cr25Ni5Μο3Ν鋼經(jīng)高溫固溶處理后，由于鐵素體中氮的溶解度低，呈過(guò)飽和狀態(tài)，快速冷卻時(shí)會(huì )導致Cr₂Ν在鐵素體晶界和晶內析出，且隨著(zhù)固溶溫度的升高，析出數量增多。Cr₂Ν往往與γ2是伴生的，氮化物周?chē)欳r區促進(jìn)了二次奧氏體的形成，從而對鋼的耐腐蝕性能產(chǎn)生一定的影響。Cr₂Ν是氮化物的主要析出形式。此外，在雙相不銹鋼中還會(huì )析出一種立方晶系的CrΝ型氮化物，這種氮化物的析出很少見(jiàn)，一般對鋼的韌性和耐蝕性能沒(méi)有顯著(zhù)影響。

三、金屬間相

  雙相不銹鋼中除化學(xué)成分和相比例會(huì )影響性能外，金屬間相的析出也會(huì )對鋼的性能有顯著(zhù)的影響。雙相不銹鋼中金屬間相主要有σ相、χ相、α′相、R相、π相和Fe3Cr3Mo2Si2相等。這些相都屬于脆性相，會(huì )影響鋼的力學(xué)性能和耐腐蝕性能，所以，需要盡量避免它們的析出。

 1. σ相

  σ相是雙相不銹鋼中危害性最大的一種析出相，它硬且脆，可顯著(zhù)地降低鋼的塑性和韌性；又由于它富鉻，因而在其周?chē)霈F貧鉻區或由于它本身析出而使鋼的耐腐蝕性能降低。雙相不銹鋼中由于含有鎳、鉬等元素，使得σ相的析出溫度高于950℃，為了避免σ相得析出，雙相不銹鋼經(jīng)固溶處理后要求快速冷卻。

 2. χ相

  在雙相不銹鋼中，χ相一般在700～900℃ 溫度范圍內首先沿鐵素體晶界及鐵素體-奧氏體相界析出，通常析出的數量要比σ相少很多；與σ相相比，它在較低的溫度和較窄的溫度范圍內存在。χ相同樣對韌性和耐蝕性能有不利的影響，但因它常與σ相共存，很難區分他們的各自的影響，又因它占的比例較少，顯得不如σ相那么重要，但也不容忽視。

 3. α′相

 雙相不銹鋼在400～500℃溫度范圍內長(cháng)期時(shí)效會(huì )析出此相，此相發(fā)生在鐵素體內，現已研究確定，導致475℃脆性的原因與α′相有關(guān)。近期多數研究者認為，鐵素體在一定溫度范圍內按照Spinodal分解機制發(fā)生兩相分離，形成富鉻和富鐵的亞微觀(guān)尺度的原子偏聚區，即α′和α相。

 4. R相

  00Cr18Ni5Mo3Si2雙相不銹鋼在550～750℃溫度范圍內析出此相，它是含鉬量較高的一種金屬間相，化學(xué)式為Fe₂Mo。

 5. p相

  與R相相同，在鐵素體晶粒內析出，含有較高的鉻和鉬，是一種氮化物。

 6. Fe3Cr3Mo2Si2相

  在冷卻過(guò)程中，在00Cr18Ni5Mo3Si2雙相不銹鋼中發(fā)現了一種片狀金屬間相—— Fe3Cr3Mo2Si2相，它的析出溫度范圍為450～750℃，往往在α/γ相界及α晶界、亞晶界上析出，有時(shí)也會(huì )以細針狀在晶內誕生，并且常常也會(huì )與在晶界上析出的Fe2.4Cr1.3MoSi相共存，600℃為此相的析出峰，700℃顯著(zhù)減少，750℃以上消失。此金屬間相不易長(cháng)大，550℃ 5 小時(shí)時(shí)效時(shí)，其厚度小于20nm，至650℃ 50小時(shí)時(shí)效，也僅增厚至50nm左右。