固溶处理是将合金加热到高温单－相区恒温保持，使过剩相溶解到溶体后快速冷却、以得到过饱和固溶体的热处理工艺。首先，固溶处理是为了溶解基体内碳化物、γ'相等以得到均匀的过饱和固溶体，便于时效时重新析出颗粒细小、分布均匀的碳化物和γ'等强化相，同时消除由于冷热加工产生的应力。使合金发生再结晶。其次，固溶处理是为了获得适宜的晶粒度，以保证合金高温抗蠕变性能。固溶处理的温度范围为980~1250℃,主要根据各个合金中相析出和溶解规律及使用要求来选择，以保证主要强化相必要的析出条件和一定的晶粒度。对于长期高温使用的合金，要求有较好的高温持久和蠕变性能，应选择较高的固溶温度以获得较大的晶粒度；对于中温使用并要求较好的室温硬度、屈服强度、拉伸强度、冲击韧性和疲劳强度的合金，可采用较低的固溶温度，保证较小的晶粒度。高温固溶处理时，各种析出相都逐步溶解，同时晶粒长大；低温固溶处理时，不仅有主要强化相的溶解，而且可能有某些相的析出。对于过饱和度低的合金，通常选择较快的冷却速度；对于过饱和度高的合金，通常为空气中冷却。
对2205双相不锈钢进行不同温度的固溶处理会导致2205双相不锈钢两相组织的改变，进而导致其性能的差异，图3.1是在不同温度下2205双相不锈钢固溶处理后的微观组织。
选取1000℃作为最低固溶温度，当热处理温度低于950℃时，双相不锈钢基体会析出杂质相σ相，σ相作为富含Cr、Mo的硬脆相，其存在降低双相不锈钢的耐蚀性能。图3.1(a)为950℃的微观组织，。相广泛分布于铁素体／奥氏体晶界。当温度达到1000℃时，σ相会消失，双相不锈钢中只存在铁素体相和奥氏体相。图3.1(b)~(f)中深色区为铁素体，浅色区为奥氏体。奥氏体以铁素体为基体，呈带状或岛状分布于铁素体上。随着温度的升高，奥氏体晶粒尺寸变大。
利用IAS图像分析软件测量并计算相比例，每个热处理温度下的金相图取8张计算，求取平均值。表3.2给出了利用IAS图像分析软件计算得到不同固溶温度温度下2205双相不锈钢的相比例。1000℃时，铁素体含量为48.3%,随着固溶温度的升高，铁素体相含量增加，奥氏体相含量下降，直到1200℃时，铁素体含量达到62.3%,奥氏体含量仅占37.7%.这种铁素体与奥氏体随固溶温度的变化规律前人的研究结果相一致。两相比例的变化曲线如图3.2所示，两相与温度的关系呈线性变化。当固溶温度约为1040℃时，其相比例为1:1。
因此在本实验的6个固溶温度中，当固溶温度为1050℃时，双相不锈钢相比例最接近1:1。
采用显微硬度仪压头为菱形压头，荷载F为4.8N,分别测出菱形的两个直径d1和d2,根据下式计算显微硬度：
所有固溶温度试样均测5个点，最后求取平均值为个固溶温度下2205双相不锈钢的显微硬度值。显微硬度值如表3.3所列，显微硬度随固溶温度的变化曲线如图3.3所示。
从图3.3可知，2205双相不锈钢的显微硬度先下降，后上升。这主要是由于当温度为1000℃时，铁素体相中间夹杂着小块状的二次奥氏体，当温度达到1050℃后，二次奥氏体含量减少，组织均匀化程度提高，硬度减小。在此之后，随着固溶温度的增加，奥氏体含量减少，具有体心立方结构的奥氏体相属于软轫相，具有面心立方结构的铁素体是强硬相，因此材料显微硬度值又升高。同样对2507双相不锈钢进行不同温度的固溶处理会导致2507双相不锈钢两相组织的改变，进而导致其性能的差异，以下是2507双相不锈钢在不同温度下固溶处理后的微观组织。
2507双相不锈钢分别在1000℃、1050℃、1100℃、1150℃、1200℃下固溶0.5h后水冷的金相组织如图3.4所示。从图3.4可以清晰地得知当固溶温度为1000℃时铁素体相与奥氏体相两相相界处有σ相析出，随固溶处理温度升高到1050℃时σ相已经溶解。利用Image-Pro-Plus 图像分析仪软件6.0版测定的相比例如图3.5所示。从图3.5能够获得固溶热处理温度的增高会导致σ析出相含量降低，当固溶热处理温度大于1050℃时σ相已经完全溶解。这是由于固溶热处理温度的升高使钢中铁素体α相量增多，导致σ相形成元素Cr和Mo在铁素体相中的浓度降低，进而导致当固溶热处理温度大于1050℃时σ相的形成受到抑制。考虑到σ相硬且脆，能够大幅度减弱材料的塑性与韧性，并且σ相富Cr,很容易在其周围产生贫Cr区降低DSS2507的抗腐蚀性能，所以σ相为DSS2507析出相中危害最大的相，因此，在实际应用过程中要想将2507双相不锈钢中的热轧态σ相完全消除所选用的固溶温度要不低于1050℃。
图3.4中深色组织是铁素体α相、浅色组织是奥氏体γ相。从图3.4可知奥氏体γ相首先表现为长条状，随着固溶处理温度的升高而逐渐变短，变成岛状分布在基体铁素体上面。从图3.5及表3.4中给出的相比例测量结果能够获得钢中铁素体α相量随固溶热处理温度的升高而上升，奥氏体γ相体积分数随着固溶温度的上升而下降，这是由于在较高的固溶温度下2507双相不锈钢呈现出的组织为单一的铁素体，随固溶热处理温度的降低铁素体逐步转化为奥氏体组织，即固溶热处理温度的升高导致奥氏体逐渐转变为铁素体组织。从图3.5可以看出当固溶热处理温度在1000~1050℃之间时奥氏体y相比例减小的比较缓慢，随固溶热处理温度的升高奥氏体γ相含量减少的趋势加快，这是因为2507双相不锈钢中的氮元素是奥氏体形成元素，在较低固溶温度下抑制了奥氏体相向铁素体相的转变，而固溶热处理温度的升高会使N元素稳定奥氏体相的作用逐渐减弱，进而导致奥氏体γ相向铁素体α相转变速度加快。
2507双相不锈钢中的奥氏体相和铁素体相这两种相的相比例主要受固溶处理工艺以及自身化学成分的影响，当钢的主要化学成分确定时，则两相比例与固溶处理制度有着密切联系。DSS2507的相比例又影响着其自身的性能，其塑性随着铁素体含量的增多而减弱、耐应力腐蚀破裂能力随着奥氏体含量升高而减弱，进而认为当铁素体α相跟奥氏体γ相这两相相比例接近1:1时双相不锈钢的综合性能最佳，有较好的抗腐蚀能力以及较优的力学性能。从图3.5可知固溶热处理温度在1050~1100℃之间时可以使钢中的两相组织比例达到1:1,本实验中所选用的5种固溶温度中1050℃时铁素体α相跟奥氏体γ相比例最接近1:1,进而可以认为选择较优的固溶热处理温度使DSS2507中的两相含量比例达到1:1是有可能的，在实际应用过程中为了使2507双相不锈钢获得较好的综合性能，进行固溶处理时选取的固溶温度应该在1050~1100℃之间。
2507双相不锈钢分别在1000℃、1050℃、1100℃、1150℃、1200℃固溶0.5h后水冷的硬度值如图3.6所示。从图3.6可知DSS2507的硬度随固溶处理温度的升高先减小后变大呈曲线变化。在1000~1050℃温度范围内钢的硬度随固溶热处理温度的增高而逐渐减小，1050~1200℃范围内随固溶热处理温度的上升硬度又渐渐变大，且1050℃时DSS2507的硬度表现为最小。从3.2.1节分析可知当固溶温度为1000℃时在铁素体和奥氏体相界处有σ相析出，σ相是一种硬而脆的相，能够提高双相不锈钢的硬度值，所以1000℃下钢有较高的硬度，而σ相会随固溶热处理温度的升高而渐渐溶解到基体中，DSS2507的硬度有下降的趋势；同时又由于固溶热处理温度的增高导致钢中的铁素体相量增加而奥氏体相量降低，在室温下铁素体是体心立方结构（bcc)奥氏体是面心立方结构（fcc),前者硬度要高于后者，因此在铁素体含量逐渐升高的情况下钢的硬度也逐渐升高，即随着固溶温度的升高2507 双相不锈钢的硬度呈升高的趋势。综上所述，随固溶温度从1000℃上升到1200℃,2507双相不锈钢硬度呈先降低后升高的变化趋势。
