双相不锈钢的性能同α和γ相的平衡比例有很大关系。首先两相比例在很大程度上取决于钢的化学成分,并受热处理加热温度等的影响。如根据不锈钢的化学成分能正确估计其相组成,则具有重大意义。简单的如Fe-Cr-Ni三元相图,反映不出所有添加元素的综合影响。首先是舍菲利尔将合金元素分为奥氏体形成元素和铁素体形成元素两类,并按照其形成能力的大小折算成相当的镍量和铬量。绘制成不锈钢组织图(常称为舍菲利尔图)。最初是研究合金元素对焊缝组织的影响时确定的,适用于高温快冷状态下的Cr-Ni不锈钢,后来推广到可变形钢中,并获得广泛应用。其当量计算公式为:
可以看出,碳对形成γ相的能力比镍强30倍。德兰(对18-8型Cr-Ni不锈钢)得出氮与碳的镍当量系数相同,均为30。并在计算镍当量时,应把氮的作用计算进去。图1-2-2为镍当量补充氮后的舍菲利尔组织图。虽不准确,大体能反映相的比例。如对国产00Cr18Ni5Mo3Si2钢,按成分中限计算铬镍当量,依次为23.75和8.45,由图1-2-2查出α相含量大约为55%。
为使焊接接头具有良好性能,应避免在熔合线附近的热影响区形成单一的铁素体组织,其铬镍当量应满足如下关系式:[铬当量]-[镍当量+11.59]<7
此外;还有许多研究者从事这方面的工作,确定了各种元素对不锈钢组织的影响,使得计算公式更符合实际情况。如苏联波塔克等提出的可变形不锈钢组织图;肖纪美等对Cr-Mn-N不锈钢方面所进行的大量工作等。