Fe-Cr-Ni合金三元相图是双相不锈钢冶金行为的指南。从铁含量为68％的截面图（图3）可看出：这些合金凝固成铁素体(α)，当温度下降至1000℃（1832℉）（该温度取决于合金成分）左右时，部分转变成奥氏体（γ）。在更低温度下，铁素体和奥氏体的相平衡仅有微小的变化。从图3还可看出增加氮 影响[1]。从热力学观点看，因奥氏体是由铁素体转变而来的，合金不可能越过奥氏体的平衡态。然而，当继续冷却至较低温度时，碳化物、氮化物、σ相以及其他金属间相都可能成为显微组分。

轧材或制品中铁素体和奥氏体的相对数量取决于其化学成分和热过程。如相图所显示，成分上较小的变化即会对两相的相对体积分数有较大影响。单个元素对铁素体或奥氏体的促进作用可以在双相钢中得到合理运用。显微组织中的铁素体/奥氏体相平衡可通过如下的多元线性回归式进行预测：Creq = %Cr + 1.73 %Si + 0.88 %Mo;Nieq = %Ni + 24.55 %C + 21.75 %N+ 0.4 %Cu% 铁素体 = -20.93 + 4.01 Creq – 5.6Nieq + 0.016 T。

T（摄氏温度）是退火温度，1050~1150℃，元素含量为重量百数（wt%）[2]。为达到使双相不锈钢具有理想相平衡的目的，主要是通过调整铬、钼、镍和氮的含量，并控制好热过程。然而，由于冷却速度决定了可转变成奥氏体的铁素体数量，因此高温加热后的冷却速度将影响相平衡。快速冷却有利于保留铁素体，所以可能得到比平衡状态下更多的铁素体。例如，采用低热输入来焊接大截面的产品，会导致热影响区（HAZ）过量的铁素体。

氮的另一个有利影响是提高了奥氏体开始在铁素体中形成的温度，见图3。它增加了铁素体转变为奥氏体的比例。因此，即使在相对快速的冷却条件下，奥氏体数量也几乎能达到平衡状态时的水平。对第二代双相不锈钢而言，这一效应可减小热影响区（HAZ）铁素体过量的问题。

图3：Fe-Cr-Ni三元相图的68%Fe截面图（镍和铬含量微小的变化对双相不锈钢中奥氏体和铁素体的数量有很大的影响）

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