雙相不銹鋼的焊接HAZ按承受的焊接熱循環(huán)峰值溫度的高低通常分為高溫區(HTHAZ)和低溫區(LTHAZ)，前者位于鐵素體溶解度曲線(xiàn)至固相線(xiàn)這一溫度范圍（對大多數商業(yè)牌號為1250℃～熔點(diǎn)），幾乎為單相鐵素體組織，后者基本處于兩相的平衡區。

 雙相不銹鋼焊接時(shí)焊接HAZ所受到的峰值溫度從焊縫熔合線(xiàn)的固相線(xiàn)溫度到室溫是連續變化的，焊接HAZ的組織也是由與之相對應的連續漸變的顯微組織梯度所組成，尤其在單相鐵素體的高溫段HTHAZ寬度極窄的情況下，要研究其重要的組織轉變特征和作出性能評定是相當困難的，因此，往往采用焊接熱模擬試驗。在模擬的試樣上再現焊接HAZ某處的焊接熱循環(huán)，復制該處的組織以及進(jìn)行一些性能試驗來(lái)進(jìn)行研究。采用一次焊接熱模擬試驗來(lái)再現單道焊接的焊接HAZ的組織，采用二次焊接熱模擬試驗以期再現多層焊接的焊接HAZ組織。圖1-2示出00Cr25Mo3NiN型雙相不銹鋼的焊接熱模擬循環(huán)曲線(xiàn)，曲線(xiàn)1為手工單道電弧焊熱循環(huán)曲線(xiàn)，模擬的焊接HAZ簡(jiǎn)稱(chēng)為HAZ1，曲線(xiàn)1+2（曲線(xiàn)2）模擬多層焊接HAZ的組織，簡(jiǎn)稱(chēng)HAZ2。經(jīng)檢驗，HAZ2的組織與多層焊HAZ的組織吻合[25]。

 影響焊接熱影響區組織轉變的因素主要有三個(gè)：

一、母材的鉻、鎳當量關(guān)系

 鋼的P值越大，焊接HAZ的α鐵素體量越高。有文獻指出：B＜7時(shí)，焊接HAZ為理想的α+γ兩相組織。

 近年來(lái)至德鋼業(yè)對P值又作了進(jìn)一步的修訂，以Q值表示，并作出Q值與焊縫和焊接HAZ的奧氏體數量的線(xiàn)解圖。從圖中Q值可以預測焊縫金屬的奧氏體數量，奧氏體量為50%時(shí)，誤差約為12%。

二、母材的相比例和氮元素的作用

 焊接HAZ的組織和性能也與母材的相比例直接有關(guān)，而母材的相比例與鉻鎳當量之間是有關(guān)聯(lián)的。

 當母材的α/γ≈70/30時(shí)，孔蝕率高，焊接HAZ內奧氏體量少且有純鐵素體晶界，鐵素體晶內還會(huì )析出較多的氮化物（特別在表層與焊縫毗鄰的HTHAZ內），這都導致焊接HAZ的韌性和耐腐蝕性下降。當母材的α/γ≈60/40時(shí)，HAZ1還不能確保無(wú)純鐵素體晶界，也就是說(shuō)在單道焊時(shí)焊接HAZ組織還不理想，其性能低于母材。當母材的α/γ≈50/50時(shí)，焊接HAZ組織為理想的雙相組織，母材和焊接HAZ的性能優(yōu)良，可滿(mǎn)足焊接結構用材的要求。當母材的α/γ≈40/60時(shí)，雖焊接HAZ的孔蝕率低，但韌性略有下降，母材的韌性也略有下降，孔蝕率也略有提高，熱加工性能也將下降。此外，值得注意的是，當含氮雙相不銹鋼相比例失調，即在焊接HAZ出現單相鐵素體或奧氏體相極少時(shí)，由于氮在鐵素體相中溶解度很低，導致大量的氮化物析出，性能也急劇下降。因此，生產(chǎn)雙相不銹鋼時(shí)，除保證化學(xué)成分外，還應對相比例進(jìn)行控制，即控制鎳、鉻當量。

 母材的相比例與B值有一定的內在聯(lián)系，即B值越低，奧氏體量越高，但同一B值的鋼材在固溶處理制度不同時(shí)，其兩相比例還有差異。例如采用不同固溶溫度處理的具有不同原始相比例的00Cr18Ni5Mo3Si2(0.06%N)雙相不銹鋼材料，經(jīng)焊接熱循環(huán)作用后其組織有如下的差別：α/γ≈55/45（950℃固溶）比值小的試驗料加熱時(shí)，奧氏體相轉變成鐵素體相的速度變慢，鐵素體晶粒長(cháng)大亦較少，冷卻時(shí)再轉變成奧氏體相的數量也較多；α/γ≈70/30（1050℃固溶）比值大的試驗料加熱時(shí)，奧氏體相很快消失，鐵素體晶粒長(cháng)大也嚴重，冷卻時(shí)再轉變成奧氏體相的數量也少；純鐵素體晶界有晶間腐蝕傾向，冷卻時(shí)再次轉變的奧氏體如果包圍了鐵素體晶界，則無(wú)晶間腐蝕傾向。

 綜上所述，通過(guò)控制雙相不銹鋼的鉻、鎳當量值和加入適量的氮元素來(lái)控制兩相比例是有效的，同時(shí)針對各個(gè)爐次的具體成分選擇固溶溫度對相比例進(jìn)行微調也是可行的。這些對改善和提高雙相不銹鋼焊接HAZ的性能都是關(guān)鍵性問(wèn)題。

三、 焊接參數的影響

 雙相不銹鋼的焊接HAZ所承受的焊接熱循環(huán)溫度范圍包括從室溫直至近焊縫區的熔點(diǎn)溫度，而且冷卻和加熱速度與熱輸入（又稱(chēng)線(xiàn)能量或弧能）、構件尺寸和與焊縫的距離位置密切關(guān)聯(lián)，至于多層焊接，由于重復加熱和冷卻，情況更是復雜，其速度還受層間溫度的影響。

 為了保持理想的兩相組織和滿(mǎn)意的性能，雙相不銹鋼要求遵守一定的焊接工藝規程，選擇合適的焊接參數。過(guò)高的鐵素體量會(huì )造成焊件脆化，而過(guò)低的鐵素體量又能引起應力腐蝕破裂。為了避免過(guò)高的鐵素體量，不能采用過(guò)快的冷卻速度，因線(xiàn)能量與冷卻速度有一定關(guān)系，也就是說(shuō)不能采用過(guò)低的線(xiàn)能量。當然，也要避免采用過(guò)慢的冷卻速度即過(guò)高的線(xiàn)能量，它會(huì )導致焊接HAZ粗晶和金屬間相的析出。近年來(lái)又常采用1200～800℃或800～500℃溫度區間的冷卻時(shí)間來(lái)表示，前者接近于奧氏體形成的溫度范圍。

 綜上所述，雙相不銹鋼焊接HAZ的特點(diǎn)可以歸納為以下幾點(diǎn)：

 1.  雙相不銹鋼焊接HAZ的問(wèn)題主要集中在高溫區。該區在焊接熱循環(huán)作用下，組織發(fā)生了較大的變化。熱循環(huán)的加熱段雖然只有數秒鐘，高溫區的奧氏體相仍能溶解于鐵素體中，轉變完全。在熱循環(huán)的冷卻段，高溫區的鐵素體相向奧氏體相的轉變卻是不平衡的，奧氏體相大幅度下降。這種組織的焊接接頭防礙了雙相不銹鋼的應用和推廣。第一代的雙相不銹鋼往往就是這種情況。

 2. HTHAZ的奧氏體相減少是不可避免的，但析出部分奧氏體相卻是可能的。當奧氏體相的數量能布滿(mǎn)鐵素體相晶界，消除了α-α晶界，形成了α-γ晶界時(shí)，這樣的組織的焊接接頭性能是滿(mǎn)意的。相比例達到50/50的雙相不銹鋼，HTHAZ的組織雖然發(fā)生奧氏體量數量下降，但仍能有15%～30%γ相析出，其兩相組織是“健全”的，沒(méi)有純鐵素體晶界。當然，要使鋼材獲得穩定且一定比例的兩相組織是有一定難度的，但為了滿(mǎn)足焊接的需要卻是必須。第二代雙相不銹鋼中的不少牌號，尤其是含氮雙相不銹鋼和第三代超級雙相不銹鋼都具備了這樣的條件。

 3. 焊接工藝中的焊接線(xiàn)能量和多層焊（可使焊接HAZ二次受熱）對焊接HAZ組織影響較大。相對而言，線(xiàn)能量影響的程度有限，而多層焊對組織的改善卻是明顯的。采用多層焊時(shí)一般均要對線(xiàn)能量進(jìn)行限制。