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2205双相不锈钢（Duplex Stainless Steel,DSS）显微组织由体积比接近1:1的铁素体和奥氏体两相组成,具有优良的力学性能和耐氯化物应力腐蚀性能,在船舶、化学品运输以及石油管道运输等领域的应用日益广泛。然而,在2205 DSS的焊接过程中,由于存在奥氏体组织溶解、铁素体晶粒粗化以及奥氏体在铁素体基体中重新生成（奥氏体再生）等行为,焊接热影响区中铁素体与奥氏体的两相比例以及奥氏体的形貌容易发生改变,从而严重影响焊接接头的力学性能。因此,研究2205 DSS中再生奥氏体的组织演变规律及其对材料力学性能的影响具有重要的理论意义和实际应用价值。本文对2205 DSS进行了不同条件下的焊接热模拟和高温变形实验,分析了两种实验过程中材料的显微组织演变规律,随后利用快速热处理技术探究了不同快速热处理工艺条件对2205 DSS中再生奥氏体形成、形貌和分布的影响,并对其形成机理进行了系统研究。在此基础上,结合实际生产和应用,设计了单相区保温+双相区保温的分级固溶处理工艺,研究了一级固溶处理时间以及二级固溶处理温度对2205 DSS显微组织及力学性能的影响。针对分级固溶处理后2205 DSS拉伸试样表面的晶粒状橘皮现象,从微观层面对其形成原因进行了深入分析,并提出了解决措施。论文得到如下结论:在焊接热模拟过程中,随着热输入的增大,2205 DSS在单相区和双相区的停留时间增长,显微组织中残余奥氏体逐渐减少而魏氏奥氏体和晶界奥氏体逐渐增多;在较高的双相区温度下形成的魏氏奥氏体不稳定,合金元素在两相中的配分会导致其分解形成大尺寸块状晶内奥氏体;在超高热输入条件下,模拟热影响区中无魏氏奥氏体和晶界奥氏体生成,奥氏体全部为晶粒尺寸细小均匀的等轴奥氏体。高温变形时,2205 DSS的显微组织对变形速率不敏感,主要受变形温度的影响;高温变形过程中,铁素体和奥氏体软化方式的不同导致显微组织中不同类型晶粒的比例有很大差别,铁素体相中主要为再结晶晶粒和亚结构,而奥氏体相中主要为变形晶粒和亚结构。利用快速热处理工艺对2205 DSS显微组织进行调控时,峰值温度下保温时间的延长,可以有效地抑制晶界奥氏体和大尺寸块状晶内奥氏体的形成,促进细小等轴奥氏体组织的形成;峰值温度下保温10 min后,随着双相区保温温度的降低,再生奥氏体的晶粒尺寸逐渐减小,形核密度不断增大,再生奥氏体从魏氏组织演变成针状,最后演变成细小等轴奥氏体组织;峰值温度下保温10 min,双相区保温温度为850℃时,可以获得单一的、晶粒尺寸细小的等轴奥氏体。在不同条件下形成的再生奥氏体与铁素体基体之间存在K-S或N-W取向关系,并且两相之间的取向关系具有选择性:随着形成温度的升高,与铁素体具有N-W取向关系的再生奥氏体逐渐减少,而与铁素体具有K-S取向关系的再生奥氏体逐渐增多;再生奥氏体在铁素体中长大时生长方向总是与其密排面的堆垛方向平行。奥氏体溶解和再生过程的原位观察结果表明:其溶解以铁素体-奥氏体相界迁移和铁素体形核长大两种方式进行,但由于相界迁移的能垒较低,因此奥氏体的溶解以相界迁移方式为主,铁素体形核长大仅占很小比例;奥氏体再生时,首先在粗化后的铁素体晶界处形成,并以针状形貌向铁素体晶粒内部生长,晶内奥氏体的形核孕育期较长,在双相区保温一定时间后,铁素体晶粒内部才开始大量形成晶内再生奥氏体,晶内奥氏体的高形核密度可以有效抑制其自身的长大。2205 DSS经不同的分级固溶处理后,均可以获得铁素体+奥氏体双相组织;随着二级固溶处理温度的升高,奥氏体相的体积分数逐渐升高,二级固溶处理温度为1000℃时,显微组织中铁素体与奥氏体的相比例最接近1:1。分级固溶处理工艺对2205 DSS的抗拉强度和屈服强度影响较小;二级固溶处理温度较低时,再生奥氏体与铁素体基体之间存在平直的相界,导致拉伸试样断口中出现了部分解理面和微裂纹,而二级固溶处理温度较高的拉伸试样断口中只有尺寸均匀的等轴状韧窝。分级固溶处理后的2205 DSS拉伸试样表面的晶粒状橘皮现象随应变的增大逐渐显著,拉伸试样表面的粗糙度随应变的增大逐渐增大。在K-S或N-W两种取向关系下,相界两侧的奥氏体和铁素体优先开动的滑移系方向平行或接近平行,位错以激发滑移机制或协同滑移机制在两相中滑移,而不在相界处塞积,铁素体晶内的相界无法有效地阻碍位错的滑移。在激发滑移或协同滑移机制下,应变可以一直传递到原始铁素体的晶界处,不同取向的铁素体晶粒发生不同方向上的倾转,导致拉伸试样表面铁素体晶粒状橘皮现象的形成。当二级固溶处理温度低于950℃时,2205 DSS一级固溶处理后的预变形处理会促进二级固溶处理时显微组织中σ相的析出,二级固溶处理温度高于950℃,σ相无法析出,材料的显微组织由铁素体和接近等轴状的奥氏体组成。预变形处理使二级固溶处理过程中形成的再生奥氏体与铁素体基体之间的取向偏离K-S和N-W关系,从而避免了变形后试样表面铁素体晶粒状橘皮现象的产生。与经传统固溶处理后的2205 DSS力学性能相比,增加了预变形的分级固溶处理工艺可使材料的抗拉强度、屈服强度以及断后延伸率均得到很大程度的提高,最大强塑积可提高50%以上。