Fe-Cr-Ni合金三元相圖是雙相不銹鋼冶金行為的指南。從鐵含量為68％的截面圖（圖3）可看出：這些合金凝固成鐵素體(α)，當溫度下降至1000℃（1832℉）（該溫度取決于合金成分）左右時，部分轉變成奧氏體（γ）。在更低溫度下，鐵素體和奧氏體的相平衡僅有微小的變化。從圖3還可看出增加氮 影響[1]。從熱力學觀點看，因奧氏體是由鐵素體轉變而來的，合金不可能越過奧氏體的平衡態。然而，當繼續冷卻至較低溫度時，碳化物、氮化物、σ相以及其他金屬間相都可能成為顯微組分。

軋材或制品中鐵素體和奧氏體的相對數量取決于其化學成分和熱過程。如相圖所顯示，成分上較小的變化即會對兩相的相對體積分數有較大影響。單個元素對鐵素體或奧氏體的促進作用可以在雙相鋼中得到合理運用。顯微組織中的鐵素體/奧氏體相平衡可通過如下的多元線性回歸式進行預測：Creq = %Cr + 1.73 %Si + 0.88 %Mo;Nieq = %Ni + 24.55 %C + 21.75 %N+ 0.4 %Cu% 鐵素體 = -20.93 + 4.01 Creq – 5.6Nieq + 0.016 T。

T（攝氏溫度）是退火溫度，1050~1150℃，元素含量為重量百數（wt%）[2]。為達到使雙相不銹鋼具有理想相平衡的目的，主要是通過調整鉻、鉬、鎳和氮的含量，并控制好熱過程。然而，由于冷卻速度決定了可轉變成奧氏體的鐵素體數量，因此高溫加熱后的冷卻速度將影響相平衡。快速冷卻有利于保留鐵素體，所以可能得到比平衡狀態下更多的鐵素體。例如，采用低熱輸入來焊接大截面的產品，會導致熱影響區（HAZ）過量的鐵素體。

氮的另一個有利影響是提高了奧氏體開始在鐵素體中形成的溫度，見圖3。它增加了鐵素體轉變為奧氏體的比例。因此，即使在相對快速的冷卻條件下，奧氏體數量也幾乎能達到平衡狀態時的水平。對第二代雙相不銹鋼而言，這一效應可減小熱影響區（HAZ）鐵素體過量的問題。

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