双相不锈钢结合了铁素体不锈钢较高强度和奥氏体不锈钢具有的优良韧性,具有良好的耐点蚀性能和耐氯化物应力腐蚀性能,正是由于这些良好的性能,双相不锈钢作为可焊接的结构材料发展十分迅速。自二十世纪三十年代双相不锈钢问世以来,截至现在,双相不锈钢已经发展至第四代,主要分为节约型和超级型双相不锈钢两个方向。目前,关于双相不锈钢在加热和凝固过程中的显微组织演变机理及铸轧双相不锈钢的脆性相析出行为的研究鲜有报道。针对这些问题,本文设计了高温熔融实验、固溶处理实验、性能测试等实验,利用高温共聚焦显微镜、电子探针、透射电子显微镜等设备对双相不锈钢的加热凝固过程、析出物生成规律进行了研究,主要工作及创新性如下:（1）通过高温共聚焦熔融实验,对节约型双相不锈钢LDX2101和超级双相不锈钢SAF2507进行了加热和凝固过程的原位观察研究。实验结果表明,在加热过程中,两个钢种相变均为γ→δ过程,为形核-长大机制,组织完全演变为δ相后呈现晶界迁移长大机制。（2）LDX2101的铬镍当量比为2.289,SAF2507的铬镍当量比为2.095,高温共聚焦凝固原位观察实验证实了两个钢种凝固模式均为F模式。在节约型双相不锈钢LDX2101的凝固过程中,以小冷速凝固时,δ相以柱状树枝晶形式长大,γ相以点状形式在δ相内形核长大;以大冷速凝固时,δ相以胞状晶形式大量形核并快速长大,γ相以短条状形式在δ相内形核长大。在超级双相不锈钢SAF2507的凝固过程中,以小冷速凝固时,δ以胞状树枝晶形核长大,γ相点状形核充分长大为雪花枝晶状或者不充分长大为点状或针状;以大冷速凝固时,δ胞状树枝晶尺寸减小,γ相以细点状在δ相内形核长大。对凝固后组织进行分析后发现,在LDX2101钢种小冷速下凝固组织中发现有大量裂纹,提出扩展裂纹和枝晶裂纹两种模型来解释。铜元素作为低熔点元素,凝固过程中在晶界处偏聚造成结合能降低,再加上凝固时液相收缩产生的拉应力导致了扩展裂纹的产生。凝固过程中闭合枝晶间残余液相在后续凝固中无液相补充,从而产生枝晶裂纹。大冷速可以明显减少裂纹形成,证实了薄带连铸工艺的可行性。（3）采用等温时效实验对超级双相不锈钢SAF2507的脆性相析出进行研究,发现χ相作为σ相的中间相,其生成时间早于σ相,但生长速率很慢。χ相主要在铁素体相内或相界处形核,形核处常存在有氮化物,具有极高的钼含量,在电子探针下表现为亮白色块状物质。σ相为SAF2507钢时效后主要析出相。由于2507双相不锈钢高合金化的特点,σ相生成温度在鼻温在900℃左右,主要在铁素体相界处形核,向铁素体内部延伸生长,最终组织形态为占据原有铁素体位置的网状结构,其间有少量的二次奥氏体生成。σ相具有较高的铬钼含量,电子探针图像为白色块状物质。σ相在不同温度下有网状和片层状两种结构。拉伸和电化学实验结果表明,少量σ相的生成会造成韧性和耐蚀性能的严重下降。冷变形会对σ相析出起到促进作用。铸轧SAF2507超级双相不锈钢的析出TTT曲线相比于热轧态明显右移,表明薄带连铸工艺可以有效抑制脆性相生成,不仅推迟σ相开始析出时间,还能降低σ相析出鼻温。