雙相不銹鋼中α與γ兩相的比例隨加熱溫度的升高，鐵素體含量增加，奧氏體含量減少，加熱溫度在1300℃以上時，將出現(xiàn)晶粒粗大的單相鐵素體組織，它是不穩(wěn)定的。在隨后快速冷卻過程中，鐵素體晶界將出現(xiàn)仿晶界型奧氏體，而在空冷時將出現(xiàn)呈魏氏組織形貌的板條狀奧氏體。

 有時將鋼中呈現(xiàn)單一鐵素體后，在低于出現(xiàn)單一鐵素體的溫度下進(jìn)行時效的過程中重新析出的奧氏體稱為二次奧氏體（secondary austenite）。

 二次奧氏體的形成速率與等溫保溫的溫度有關(guān)，在950～1000℃范圍內(nèi)加熱數(shù)分鐘，δ→Y2轉(zhuǎn)變即可完成，達(dá)到平衡狀態(tài)繼續(xù)延長時間，轉(zhuǎn)變量不再增加；800℃時需要數(shù)十分鐘，而在700℃則需數(shù)小時才能完成。

二次奧氏體的形成機(jī)制隨形成溫度的不同而不同：

 （1）25Cr-5Ni雙相不銹鋼經(jīng)1300℃淬火后，在1200～650℃時效時，y2以較快的速率析出，優(yōu)先在位錯上形核和長大，在長大階段γ2與母體α相遵循K-S關(guān)系。在高溫下形成的y2與周圍的α相相比有較高的鎳含量和較低的鉻含量，這種轉(zhuǎn)變屬于擴(kuò)散型轉(zhuǎn)變。

（2）在低溫300～650℃等溫時效時形成的y2極為細(xì)小，具有一些馬氏體轉(zhuǎn)變的特征。這種馬氏體反應(yīng)是等溫的，自1300℃高溫水淬是得不到的，其成分與α相沒有什么區(qū)別，這種轉(zhuǎn)變屬于非擴(kuò)散型轉(zhuǎn)變，遵循 Nishyama-Wasserman 取向關(guān)系。

（3）在600～800℃溫度范圍還可能發(fā)生共析反應(yīng)α→σ＋Y2。反應(yīng)的初始階段是在某些y／α相界的γ界面析出M₂₃C₆型碳化物，并與γ相維持一定的取向關(guān)系。M₂₃C₆型碳化物的析出導(dǎo)致其附近的α相內(nèi)鉻的損失，促進(jìn)轉(zhuǎn)變?yōu)閅2。這一新的Y2／α相界被M₂₃C₆型碳化物所釘扎，使相界發(fā)生褶皺。在褶皺的結(jié)點(diǎn)上，由于Y2相的長大，釋放出多余的鉻給附近的α相為。相的形核創(chuàng)造了條件。因此，M₂₃C₆型碳化物在Y2／α相界析出對。相的形成很關(guān)鍵。σ相一旦析出，α相內(nèi)的鉻被吸收，鎳被釋放至鄰近區(qū)，促進(jìn)了。相附近的貧鉻富鎳區(qū)形成y2相。這一轉(zhuǎn)變機(jī)制可表述為：α→M₂₃C₆＋Y2，α→σ＋Y2。