一般認為，雙相不銹鋼中鐵素體相與奧氏體相的比例為30％～70%時，可以獲得良好的性能。但雙相不銹鋼常常被認為是鐵素體和奧氏體大致各占一半，在目前的商品化生產(chǎn)中，為了獲得最佳的韌性和加工特性，傾向于奧氏體的比例稍大一些。主要的合金元素尤其是鉻、鉬、氮和鎳之間的相互作用是非常復雜的。為了獲得穩(wěn)定的有利于加工和制造的雙相組織，必須注意使每種元素有適當?shù)暮俊?/p>

除了相平衡以外，有關(guān)雙相不銹鋼及其化學組成的第二個主要問題是溫度升高時有害金屬間相的形成。σ相和χ相在高鉻、高鉬不銹鋼中形成，并優(yōu)先在鐵素體相內(nèi)析出。氮的添加大大延遲了這些相的形成。因此在固溶體中保持足夠量的氮非常重要。隨著雙相不銹鋼制造經(jīng)驗的增加，人們越來越認識到控制較窄的成分范圍的重要性。2205雙相不銹鋼最初設(shè)定的成分范圍過寬，經(jīng)驗表明，為了得到最佳的耐腐蝕性能及避免金屬間相的形成，S31803的鉻、鉬和氮含量應保持在含量范圍的中上限，由此引出了成分范圍較窄的改進型2205雙相鋼UNS S32205。S32205的成分就是今天商品化的2205雙相不銹鋼的典型成分。在本文中，除非另有說明，通常2205指的就是S32205。

合金元素的作用

以下簡單介紹幾個最重要的合金元素對雙相不銹鋼的力學性能、物理性能和腐蝕特性的影響。

鉻：

鋼中鉻含量必須不低于10.5％才能形成穩(wěn)定的含鉻鈍化膜，保護鋼不受大氣腐蝕。不銹鋼的耐腐蝕性能隨鉻含量的增加而增加。鉻是鐵素體形成元素，鋼中加鉻可促使體心立方結(jié)構(gòu)的鐵素體形成。鋼中鉻含量較高時，需要加入更多的鎳才能形成奧氏體或雙相（鐵素體－奧氏體）組織。較高的鉻量也會促進金屬間相的形成。奧氏體不銹鋼鉻含量至少為16％，雙相不銹鋼鉻含量至少為20％。鉻還能增加鋼在高溫下的抗氧化能力，鉻的這一作用很重要，它影響熱處理或焊接后氧化皮或回火色的形成和去除。雙相不銹鋼的酸洗和去除回火色要比奧氏體不銹鋼困難。

鉬：

鉬能提高不銹鋼耐點蝕和縫隙腐蝕的能力。當不銹鋼中鉻含量至少為18％時，鉬對改善耐氯化物點蝕和縫隙腐蝕能力的有效作用是鉻的三倍。鉬是鐵素體形成元素，同時也增大了不銹鋼形成金屬間相的傾向。因此，奧氏體不銹鋼的鉬含量通常小于約7％，雙相不銹鋼的鉬含量小于4％。

氮：

氮提高奧氏體和雙相不銹鋼的耐點蝕和縫隙腐蝕的能力，它還能顯著地提高鋼的強度。事實上它是最有效的固溶強化元素。它是低成本合金元素和強奧氏體形成元素，能夠代替部分鎳，起到穩(wěn)定奧氏體的作用。含氮雙相不銹鋼韌性的改善得益于其較高的奧氏體含量和較少的金屬間相。氮并不能阻止金屬間相的析出，但可推遲金屬間相的形成，這樣便留出足夠的時間進行雙相不銹鋼的加工和制造。氮被添加到鉻和鉬含量高的高耐蝕性奧氏體和雙相不銹鋼中，以抵消它們形成σ相的傾向。

氮通過固溶強化提高了奧氏體的強度，也提高了其加工硬化率。雙相不銹鋼一般都添加氮并調(diào)整鎳含量以獲得理想的相平衡。鐵素體形成元素鉻和鉬與奧氏體形成元素鎳和氮相互平衡才能獲得雙相組織。

鎳：

鎳是穩(wěn)定奧氏體的元素，促使不銹鋼的晶體結(jié)構(gòu)從體心立方結(jié)構(gòu)（鐵素體）轉(zhuǎn)化為面心立方結(jié)構(gòu)（奧氏體）。鐵素體不銹鋼含極少的鎳或不含鎳，雙相不銹鋼含鎳量為低至中等，如1.5%～7％，300系奧氏體不銹鋼至少含有6％的鎳（見圖1、2）。添加鎳延遲了奧氏體不銹鋼中有害金屬間相的形成，但是在雙相不銹鋼中鎳延遲金屬間相形成的效果遠不如氮。面心立方結(jié)構(gòu)使奧氏體不銹鋼具有很好的韌性。與鐵素體不銹鋼相比，雙相不銹鋼中有近一半是奧氏體組織，因此雙相鋼的韌性比鐵素體不銹鋼顯著提高。