双相不锈钢相比例的控制，可以通过化学成分来调控，也可以通过热处理方法，即利用不同固溶处理工艺来调控。以下仅介绍通过调整化学成分来控制相比例。
1.合金元素对不锈钢相组成的影响
双相不锈钢与镍铬不锈钢一样，钢中的合金元素可分为铁素体形成元素和奥氏体形成元素两类。双相不锈钢在室温时的组织结构取决于这两类合金元素在钢中的含量。
（1）奥氏体形成元素对γ相的影响 不锈钢中促进形成γ相的元素有C、N、Ni、Mn、Cu等，其形成γ相的能力差别很大。以镍为基准，把质量分数为1.0%镍形成γ相的能力标定为1时，质量分数为1.0%其他元素形成γ相的能力，由于研究者和发表年代的不同，数据有所波动。该数值称为元素的镍当量系数。
形成γ相元素的镍当量系数如下：
1）碳元素的镍当量系数为30～35，采用的有30或35。
2）铜元素的镍当量系数为0.25～0.41，采用的有0.25和0.33。
3）锰元素的镍当量系数为0.50～2.0，采用的为0.50。但是近期在美国焊接协会推荐使用的不锈钢焊缝相组织图WRC—1992中，取消了锰的镍当量系数。因为在一般不锈钢中，若使用0.5×%Mn预测γ相数量过高，与实际γ相数量不符合。因此，在预测含Mn＜2.5%（质量分数）的不锈钢中γ相数量时，在镍当量中取消了锰当量。如果预测Mn＞2.5%（质量分数）的不锈钢中的γ相时，应将锰当量值改为0.87计入镍当量而不考虑锰含量。
4）氮元素的镍当量系数为20～30。采用时，随含氮量高低分为三档：含氮量（质量分数）为0%～0.20%时取30；含氮量为0.21%～0.25%时取22；含氮量为0.26%～0.35%时取20。
（2）铁素体形成元素对α相的影响 不锈钢中促进形成α相的元素有Cr、Si、Mo、Nb、Ti、Al等，其形成α相的能力差别不大。以铬为基准，把质量分数为1.0%的铬形成α相的能力标定为1时，来评定质量分数为1.0%的其他元素形成α相的能力，该数值称为铬当量系数。
形成α相元素的铬当量系数如下：
1）硅元素的铬当量系数为1.0～2.0，采用的为1.5。
2）钼元素的铬当量系数为0.9～2.0，采用的为1.0。
3）铌元素的铬当量系数为0.5～2.0，采用的为0.5或0.7。
4）钛元素的铬当量系数为1.0～10，采用的为2.5。
（3）元素当量系数采用的原则 各元素当量系数的采用，是建立在焊接试验数据的基础上的，使用时不可随意改动元素的当量系数。应当严格按照选用的不锈钢焊缝相组织图中规定的当量系数进行计算。
2.双相不锈钢相组织预测用图的确定
根据镍、铬不锈钢化学成分预测钢的相组成方法，来源于镍、铬不锈钢焊缝金属相组织预测方法。目前常见的镍、铬不锈钢焊缝相组织图有四种，其中三种不能用于预测双相不锈钢的相组成，下面分析其原因。
（1）DeLong相组织图DeLong不锈钢焊缝相组织图如图7-11所示。该图不适于预测双相镍、铬不锈钢α相的理由如下：
图7-11 DeLong不锈钢焊缝相组织图
1）不能预测含镍量小于质量分数10%的钢中α相数量，而双相不锈钢含镍量均小于此值。
2）图中只能预测至铁素体的体积分数约14%，而双相不锈钢中α相的含量（体积分数）为30%～60%。
基于以上两个原因，DeLong相组织图不能用于双相不锈钢相组成的预测。
（2）Schaeffler相组织图Schaeffler不锈钢焊缝相组织图如图7-12所示。该图同样不适用于预测双相镍、铬不锈钢α相。理由如下：在镍当量计算式中，没有列入氮和铜元素对形成γ相的作用。特别是氮元素，是双相不锈钢中形成γ相最重要的元素。因此，该图不能用于预测双相不锈钢的相组成。
（3）WRC—1992相组织图WRC—1992不锈钢焊缝相组织图如图7-13所示。该图由美国焊接委员会于1986年，通过对大量不锈钢样品进行焊后测定铁素体含量后而制定的新组织相图。目前该图主要用于预测奥氏体镍、铬不锈钢中的相组成。但是，同样不能预测含镍量（质量分数）小于9%的双相不锈钢中α相的含量。
图7-12 Scheaffler不锈钢焊缝相组织图
图7-13 WRC—1992不锈钢焊缝相组织图(www.xing528.com)
综上所述，以上三种不锈钢焊缝相组织图，均不适用于预测双相不锈钢中α相和γ相的含量。为此，必须开发适合双相不锈钢使用的相组织图。
（4）双相不锈钢相组织预测用图Espy对Schaeffler不锈钢相组织图进行了修正：在镍当量中，补充加入了氮、铜、锰三元素，并细分了不同含氮量时，氮的当量系数；在铬当量中，补充加入了铝、钒元素。从而扩大了应用范围，能准确有效地预测高氮、高锰含量的双相不锈钢中α相的含量。
适用于双相不锈钢的Espy-Scheaffler相组织图如图7-14所示。该图的铬、镍当量计算式如下：
图7-14 Espy-Scheaffler相组织图
（由美国焊接学会授权）
铬当量Creq=%Cr+%Mo+1.5×%Si+0.5×%Nb+5×%V+3×%Al
镍当量Nieq=[%Ni+30×%C+0.33×%Cu+0.87[1]+m[2]（%N-0.045）]
3.双相不锈钢相组织的预测方法
双相不锈钢相组织的预测和控制方法，按照下列步骤进行：
（1）确定双相不锈钢α与γ相的比例 大多数双相不锈钢都规定了相比例。
表7-8列出部分双相不锈钢相组成和PREN值。
表7-8 部分双相不锈钢相组成与PREN值
（续）
① PREN=%Cr+3.3×%Mo+16×%N。
（2）设定控制元素的含量 控制元素是指铬当量和镍当量计算式中涉及到的元素，例如铬、硅、钼、铌、镍、碳、氮、铜等。按照冶炼钢号规定的化学成分，并参照该元素在钢中的作用，初步设定出控制元素的含量。然后计算出PREN值，合格后再进行下一步操作。
（3）计算铬当量和镍当量预测α相数量 利用Espy-Scheaffler不锈钢相组织图，以及给出的铬当量、镍当量计算式，将设定的控制元素含量代入式中，求出铬当量Creq值和镍当量Nieq值。然后利用Creq值和Nieq值在不锈钢相组织图中查出α相的体积分数，判定是否进入要求的含量范围。如果不符合预定的α相数量，应修正铬当量或镍当量，直至达到预定的结果为止。最后控制元素作为冶炼该钢号的目标成分。
修正铬当量或镍当量时，是通过调整控制元素的含量来实现的。铬当量修正时，可先调整铬，依次调整硅、钼含量；镍当量修正时，可先调整氮，依次调整碳、镍含量。
钢中含锰量（质量分数）＞2.5%时，镍当量计算时应加上0.87，但是不必考虑实际含锰量；含锰量≤2.5%时，锰不计入镍当量。
（4）双相不锈钢预测相比例举例 表7-9列出双相不锈钢控制元素含量与铬、镍当量、孔蚀指数。表中三种双相不锈钢的预测相比例α相（体积分数）约为50%、γ相（体积分数）约为50%时，PREN值达标时，钢中主要合金元素达到目标含量。
表7-9 双相不锈钢控制元素含量与铬、镍当量、孔蚀指数
（续）
① PREN=%Cr+3.3×%Mo+16×%N。
三个钢号在Espy-Scheaffler不锈钢相组织图中标出了各自位置，表明α相数量符合要求（见图7-14中的1，2，3）。
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