双相不锈钢焊接的最大特点是焊接热循环对焊接接头组织的影响，无论焊缝金属或是焊接HAZ都会有重要的相变发生。问题的关键是要使焊缝金属或是焊接HAZ均能保持适量的α相和γ相的组织。
图9.84是美国焊接研究会采用的Fe-Cr-Ni伪三元截面相图，图中标明了几种双相不锈钢所处的位置。实际上所有的双相不锈钢从液相凝固后都是完全的铁素体组织，一直保留到铁素体溶解度曲线的温度，只在冷至更低的温度，部分铁素体才转变为奥氏体，形成α＋y的双相组织。
图9.84还可用于大致说明成分对焊接HAZ的组织的影响。当铬含量与镍含量之比大于2.0时，随其比值的增加，铁素体溶解度曲线温度急剧下降，铁素体相的范围相应扩大。从图上几种是双相不锈钢比较可以预见，SAF 2205 和Ferralium 255 双相不锈钢焊缝熔合线附近焊接HAZ全部转变为铁素体的区域要比SAF 2507和UR52N＋超级双相不锈钢宽。
双相不锈钢的焊接HAZ按承受焊接热循环峰值温度的高低可分为高温区（HTHAZ）和低温区（LTHAZ）。前者位于铁素体溶解度曲线至固相线这一温度范围（一般为1250℃至熔点），几乎都是单相组织，后者基本处于两相平衡区。双相不锈钢焊接时HAZ所受的峰值温度从焊缝熔合线的固溶温度到室温是连续变化的，焊接HAZ的组织也是由随之渐变的显微组织梯度组成。常采用一次焊接热模拟试验再现单道焊接的焊接HAZ组织，采用二次焊接热模拟试验再现多层焊接的焊接HAZ组织。这种模拟试验的结果与焊接的实际结果是一致的。
除利用相图分析和判定双相不锈钢焊接HAZ和焊缝金属的组织特性外，还可以利用各种线性关系式：
钢中的P值越大，焊接HAZ的α相含量越高。B＜7时，焊接HAZ为理想的α＋y两相组织。但进一步的研究表明，模拟单道焊接时，B＜7尚不足以使HTHAZ形成健全的两相组织，y相仅在部分α相晶界析出，还在晶界、晶内析出大量的氮化物，对钢的塑韧性和耐蚀性能影响较大。根据几种含25％Cr双相不锈钢的研究结果，单道焊时，只有B≤4才能保证HTHAZ获得良好的α＋γ两相组织，只在模拟多层焊接时，B＜7才是有效的。二次热循环的峰值温度经实测大致为900～1200℃，可使第一次热模拟的HTHAZ组织在此承受二次热循环的加热，促使γ相的进一步析出，这对进一步细化晶粒、减少碳氮析出物都是非常有利的。
焊接HAZ的组织与性能与母材的相比例直接有关。在HAZ中有适当数量的y相，可使碳氮化物的析出大为减少，塑韧性和耐蚀性得到改善。当母材的a／γ＝65／35时，焊接HAZ内奥氏体含量少且有纯铁素体晶界，铁素体晶内还会析出较多的氮化物，特别在HTHAZ内，这都导致焊接HAZ的韧性和耐蚀性下降。当母材α／γ≈50／50时，焊接HAZ组织为理想的双相组织，母材和焊接HAZ性能优良，可满足焊接结构用材的要求。当母材γ相含量大于60％时，不仅钢的耐蚀性能下降，而且钢的热加工性能也将下降。因此，生产焊接用双相不锈钢时，应对相比例进行控制。
含氮双相不锈钢相比例失调时，在其焊接HAZ中出现纯α相或γ相极少。由于氮几乎不溶于α相中，故有大量氮化物析出，其性能显著下降。
综上所述，控制双相不锈钢两相的比例可以通过控制钢B值来实现，同时针对各炉次的具体成分选择固溶温度对相比例进行微调也是可行的。
双相不锈钢的焊接HAZ的组织还受焊接参数的影响。为了保持理想的两相组织和满意的性能，双相不锈钢在焊接时要求遵守规定的焊接工艺过程，选择合理的工艺参数。过高的α相含量会增加焊件的脆性，而过低的α相含量又会引起应力腐蚀破裂。应控制好焊后的冷却速率，而冷却速率与焊接线能量有关。低的线能量时冷却速率快，钢中有过高的α相含量。过高的线能量，冷却速率过慢，y相转变充分，但会导致HAZ粗晶和金属间化合物的析出。常用1200～800℃（Δt12-8）或800～500℃（Δt8-5）温度区间的冷却时间来表示冷却速率，前者接近于y相形成的温度范围。通常选用的Δt8-5时间范围为8～30s，相对Δt12-8时间范围为4～15s，冷却速率的范围20～50℃/s。线能量范围一般控制在0.5～2.0kJ/mm。
