双相不锈钢中α与γ两相的比例随加热温度的升高，铁素体含量增加，奥氏体含量减少，加热温度在1300℃以上时，将出现晶粒粗大的单相铁素体组织，它是不稳定的。在随后快速冷却过程中，铁素体晶界将出现仿晶界型奥氏体，而在空冷时将出现呈魏氏组织形貌的板条状奥氏体。
有时将钢中呈现单一铁素体后，在低于出现单一铁素体的温度下进行时效的过程中重新析出的奥氏体称为二次奥氏体（secondary austenite）。
二次奥氏体的形成速率与等温保温的温度有关，在950～1000℃范围内加热数分钟，δ→Y2转变即可完成，达到平衡状态继续延长时间，转变量不再增加；800℃时需要数十分钟，而在700℃则需数小时才能完成。
二次奥氏体的形成机制随形成温度的不同而不同：
（1）25Cr-5Ni双相不锈钢经1300℃淬火后，在1200～650℃时效时，y2以较快的速率析出，优先在位错上形核和长大，在长大阶段γ2与母体α相遵循K-S关系。在高温下形成的y2与周围的α相相比有较高的镍含量和较低的铬含量，这种转变属于扩散型转变。
（2）在低温300～650℃等温时效时形成的y2极为细小，具有一些马氏体转变的特征。这种马氏体反应是等温的，自1300℃高温水淬是得不到的，其成分与α相没有什么区别，这种转变属于非扩散型转变，遵循 Nishyama-Wasserman 取向关系。
（3）在600～800℃温度范围还可能发生共析反应α→σ＋Y2。反应的初始阶段是在某些y／α相界的γ界面析出M23C6型碳化物，并与γ相维持一定的取向关系。M23C6型碳化物的析出导致其附近的α相内铬的损失，促进转变为Y2。这一新的Y2／α相界被M23C6型碳化物所钉扎，使相界发生褶皱。在褶皱的结点上，由于Y2相的长大，释放出多余的铬给附近的α相为。相的形核创造了条件。因此，M23C6型碳化物在Y2／α相界析出对。相的形成很关键。σ相一旦析出，α相内的铬被吸收，镍被释放至邻近区，促进了。相附近的贫铬富镍区形成y2相。这一转变机制可表述为：α→M23C6＋Y2，α→σ＋Y2。
