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，將出現晶粒粗大的單相鐵素體組織，它是不穩定的。在隨后快速冷卻過程中，鐵素體晶界將出現仿晶界型奧氏體，而在空冷時將出現呈魏氏組織形貌的板條狀奧氏體。

 有時將鋼中呈現單一鐵素體后，在低于出現單一鐵素體的溫度下進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，在950～1000℃范圍內加熱數分鐘，δ→Y2轉變即可完成，達到平衡狀態繼續延長時間，轉變量不再增加；800℃時需要數十分鐘，而在700℃則需數小時才能完成。

二次奧氏體的形成機制隨形成溫度的不同而不同：

 （1）25Cr-5Ni雙相不銹鋼經1300℃淬火后，在1200～650℃時效時，y2以較快的速率析出，優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，這種轉變屬于擴散型轉變。

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

（3）在600～800℃溫度范圍還可能發生共析反應α→σ＋Y2。反應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系。M₂₃C₆型碳化物的析出導致其附近的α相內鉻的損失，促進轉變為Y2。這一新的Y2／α相界被M₂₃C₆型碳化物所釘扎，使相界發生褶皺。在褶皺的結點上，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。相的形成很關鍵。σ相一旦析出，α相內的鉻被吸收，鎳被釋放至鄰近區，促進了。相附近的貧鉻富鎳區形成y2相。這一轉變機制可表述為：α→M₂₃C₆＋Y2，α→σ＋Y2。