オーステナイト・フェライト系ステンレス鋼
二相系の靭性・延性を最大に発揮させる熱処理は、950–1100°Cに加熱後急冷する固溶化熱処理である。熱間成形加工後には、靭性や耐食性を回復させるために固溶化熱処理が必須といえる。固溶化温度によって組織中のフェライト量が増減する。950–1100°Cでの固溶化熱処理によって、フェライト・オーステナイト比率を理想的な1対1にすることができる。ただし、二相系は固溶化温度でかなり柔らかくなるので高温中にワークが歪む可能性がある。常温では高強度になるため、オーステナイト系よりも二相系は事後の歪み修正がやりづらい。大径薄肉パイプなどを熱処理する際には、形状を保てるような支えを使うといった処方が考えられる。
700–1000°Cで徐冷すると、フェライトから前述のσ相や金属間化合物が析出する。σ相が析出すると、析出部近辺でクロムとモリブデンの欠乏が起こり、耐孔食性が低下する。また、金属間化合物の析出は靭性・延性の低下を引き起こす。このような点から、固溶化温度からは急冷が望ましい。また、二相系には475°C脆化も起こるので、475°C近辺での長時間加熱も靭性と耐食性の低下を引き起こす。二相系はオーステナイトも組織に混在するので、475°C脆化の悪影響はフェライト系ほどではないともいわれる。475°C脆化が起こるまで長時間を要するので通常の製造過程では問題とならないが、応力除去熱処理を行う場合などには注意を要する。
PRENが45を超える二相系。含有されるクロム量とモリブデン量も、スーパー二相系より高い。
密度、電気抵抗、熱抵抗、熱膨張率、弾性率といった、二相系の物理的性質は、オーステナイト系とフェライト系(又は炭素鋼)のほぼ中間に位置する値を示す。オーステナイト系は非磁性、フェライト系は強磁性を示す。両相を持つ二相系は、強磁性の材料である。磁性の強さはフェライト量の比率に依存する。
汎用二相系、スーパー二相系、ハイパー二相系の順で合金元素が多量で耐食性や強度が優れる。リーン二相系は、コストを抑えつつ、オーステナイト系ステンレス鋼の標準鋼に相当する耐食性を確保した鋼種である。
密度、電気抵抗、熱抵抗、熱膨張率、弾性率といった、二相系の物理的性質は、オーステナイト系ステンレス鋼とフェライト系ステンレス鋼のほぼ中間に位置する。二相系の強度特性は、微細な結晶粒や高合金元素量によって、ステンレス鋼の中でも概して優れる。オーステナイト系のおよそ2倍の降伏強度を持つ。具体的な鋼種によるが、クロムを高濃度に含むため二相系の耐食性は高い。特にオーステナイト系と比較すると、応力腐食割れへの耐性が高いのが長所である。二相系を溶接する上では、熱影響部での組織変化に注意を要する。切削加工の被削性は優れず、どちらといえば難削材に位置づけられる。ステンレス鋼の中で二相系の利用はまだ限定的だが、海水環境にある部位、油井や橋梁などで使用されている。