オーステナイト・フェライト系ステンレス鋼
1967年、VOD法とAOD法という新たな製鋼法が発明された。これにより、ステンレス鋼の製造において超低炭素化と窒素添加の精密な制御が可能となった。超低炭素化と窒素添加によって、1970年以降、二相ステンレス鋼の耐食性が向上した。さらに、オーステナイトの安定化によって、溶接熱影響部などのような高温下でも二相組織を安定させることが可能となった。最終的には、第一世代の二相系が持っていた溶接時の問題点は、炭素を0.03%以下に抑え、窒素を0.1%以上添加することで解消された。これらの鋼種は二相系の第二世代に分類され、現在「汎用二相ステンレス鋼」と呼ばれる。1980年代終わり頃から、窒素を適切に添加した二相系のラインナップが充実し、市場へ供されるようになった。1990年には、米国のAISI規格に、UNS S31803など3種類の第二世代二相ステンレス鋼が登録された。1990年代初めには、二相系の中で、汎用二相系のS32205が標準として定着した。化学産業、石油・ガス産業、汚染防止装置、脱塩プラント、ケミカルタンカーといった多くの用途に供された。
存在割合が1対1でない場合でも、フェライトの存在割合は多くて約 70 % 程度、少ない場合で約 40 % 程度である。組成からフェライト量割合を予測する線形近似式として
PCTf = −20.93 + 4.01 × Creq − 5.6 × Nieq + 0.016 × T
Creq = Cr + 1.73 × Si + 0.88 × Mo
Nieq = Ni + 24.55 × C + 21.75 × N + 0.4 × Cu
がある。ここで、PCTf がフェライト量割合(%)で、Cr, Si, Mo, Ni, C, N, Cu はそれぞれの元素量の重量パーセント濃度、T は1050–1150°Cの範囲で与えられる固溶化温度(°C)である。ただし、実際のほとんどの二相系は、フェライト・オーステナイト比率が約1対1になるように造られている。1対1の比率が好まれる理由は、この割合近辺で優れた耐応力腐食割れ性と耐孔食性が得られるためである。
組織中のオーステナイトとフェライトの様相は、それぞれ微細な結晶粒として組織中に分散・混在している。結晶粒サイズはオーステナイト単相(オーステナイト系)およびフェライト単相(フェライト系)の場合よりも微細で、平均結晶粒径が 10 μm 前後ないし数 μm である。オーステナイトとフェライトは組成が異なるため、組織観察時には明暗に差が見られる。
二相系の溶接にあたっては、予熱処理は有害となりうるので予熱しないことが推奨される。溶接後の後熱も基本的に不要である。315°Cを超えるような後熱処理を行うと、有害な析出が起こる可能性がある。予熱と後熱が不要な点は二相系の溶接上の長所ともいえる。また、オーステナイト系では高温割れの懸念があるが、二相系の高温割れの感受性は低い。線膨張係数がオーステナイト系ほど大きくないので、溶接変形のレベルは炭素鋼に近い。
二相系の溶接における大きな懸念は、溶接接合部における熱影響部の靭性と耐食性の低下である。溶接接合部で融点近くまで加熱された二相系の組織は、ほぼ100%がフェライトとなる。このまま、溶接後にも十分なオーステナイトが生成されない場合、理想比率が崩れるだけでなく、フェライトへの窒素の固溶限が小さいため窒化物が析出する。析出した窒化物は靭性と耐食性を低下させる。第二世代(後述参照)以降の二相系では窒化物の源である窒素をあえて添加し、その効果によって溶接後の冷却過程でオーステナイトが十分に生成されるように調整されている。