正火温度对12cr2mo1vr钢晶粒度及显微组织的影响

宽厚板
WIDE AND HEAVY PLATE
第25卷第5期2019年10月
Vol. 25, No. 5October 2019
' 9 •
正火温度对12Cr2MolVR 钢晶粒度及显微组织的影响
张志勇1邸熹1侯敬超吴艳阳肖雄峰1
（1河钢集团舞钢公司;2石油及煤化工设备用临氢34钢板开发及应用平顶山市重点实验室）
摘 要 通过金相显微镜对12Cr2MolVR 钢的晶粒度及显微组织进行观察和分析，结果表明，
19Cr2MolVR 钢经过855 t 、870 t 正火+水冷后形成贝氏体+少量不规则铁素体组织，经过890 t 以上温度
正火+水冷后完全生成贝氏体组织，且随着正火温度升高,晶粒逐渐长大,1 000 t 正火+水冷处理后出现混晶 现象。

关键词12Cr2MolVR 钢板正火水冷贝氏体晶粒度
The Effects of Normalizing Temperature on Grain Size
and Microstructure of 12Cr2MolVR Steei
Zhang Zhiyong 1 ,Di Xi 1, Hou Jingchao 1，, Wu Yanyang 1，and Xiao Xiongfeng 1
(1 HBID Group Wusterl Company ；2 Pingdingshan City Key LaOoratora for Development and Application of
Cr - Mo Steri Plato under Hyaroued Envirooment foo Petrolenm and Coni Chemicci Equiymeni )
Abstract Thr microstructure inhuPing frain size of 12Cr2MolVR steel it observed and analysed by meant of
meta0onraphic microscope. The reseOs show that bainite and little irreeulaa ferrite are former after 855 t and 877 t dormalizind plus wateo cooling , full bainite is former afteo yormalising at 890 t and over plus wateo cooling. With in ­
crease of dormaUsing temperature , the frains fraauaiy grow and mixer frains occur afteo dormalizing at 1 000 t plus
wateo cooling.
Keywords 12Cr2MolVR steel plate,Normalsing,Wateo cooling ,Bainite ,Grain size
o 前言
随着环保压力越来越大,迫使石化行业重组
与设备技术升级换代加速,并呈现大型化、绿色
化、集约化、高效化的发展趋势⑴,因此要求石化 设备能够在更高温度、更大压力及更强腐蚀的环 境工作，同时具备更优良的服役性能及工艺性能。

石化设备的升级换代必然会反推设备制造用
钢的提质升级,要求设备用钢具备更好的高温力
、 及 加工 开发量更佳、性能更优的石化设备用钢至关重要O
12Cr2MorVR 钢板以优良的高温力学性能、较强
的耐腐蚀性能及较好的耐高温剥离性能⑵,越来 越多地被用来代替传统的12Cr2MorR 钢板，因而
逐渐成为石化设备加氢反应器制造的主要材料。

为了保证设备能够高效、稳定、安全运行，设
计院及制造厂对12Cr2MorVR 钢板性能提出了严
格的要求，即钢板的交货态抗拉强度W800 MPa o 经过705 ~ 719 t 保温32 ~34 h 的模拟焊后热处 理，钢板 的 ， 备的机械加工性能。

因12Cr2MorVR 钢板要求以正 火+加速冷却+回火交货,正火工艺的制定对保
证性能稳定性尤为重要,正火温度过高，导致晶粒 粗大，性能恶化,而正火温度低，合金元素无法充
分固溶，同样降低钢的各项性能。

为此本文针对
不同温度正火对12Cr2Mor VR 钢板组织及晶粒度 的影响展开深入分析研究。

2 试验材料及方案
1.1试验材料
试验用钢采用舞钢公司研发生产的17 mm 厚度12Cr2MolVR 钢板,其主要化学成分如表1 所示。

・10・宽厚板第25卷
表2试验钢化学成分（质量分数）％元素C St Md P S Co Mo V Ca Nt
含量021〜0.15W0.100.32-0.20W0.005W0.005 2.00〜2.500.20-1.120.25〜0.35W0.015W0.25
1.2试验方案
从137mm厚12CUM o1VR钢板一端切取1块样坯，并加工成数块尺寸为((5x15x15)mm 的试样，然后采用箱式电阻炉及水槽进行不同温度正火+水冷试验,具体的不同温度正火+水冷工艺试验方案如表2所0o
表212Cr2MolVR钢板不同温度正火+水冷
工艺试验方案
试样序号正火温度/t温间/min冷却方式155015水冷
257015水冷
259015水冷
491015水冷
593015水冷
695015水冷
797015水冷
5115水冷
12CUM o1VR钢板试样经过不同温度正火+水冷处理后进行磨制抛光，在4%浓度硝酸酒精液中腐蚀，利用2。

0MAT金相显微镜观察试样金相组织;试样重新进行磨制抛光,采用苦味酸腐蚀，观察试样晶粒度。

2试验结果
图1为12CUM o1VR钢板试样分别经550、570、590、910、930、950、970、1000t保温15min 正火+水冷处理后的金相组织照片。

从图中可见,试样经550,577t正火水冷后生成贝氏体+少量铁素体组织,55。

t正火水冷较577t正火水冷生成的铁素体多,且铁素体形貌不规整，为未铁素体组织；590、910、930、950、970、1000t正火+水冷后生成贝氏体组织,未发现铁素体组织,并且随着正火温度升高，层片状贝氏体数量逐渐增多,从形貌上可以看出板条状贝氏体为下贝氏体组织⑶。

(e)930°C正火水冷(f)950戏正火水冷(g)970°C正火水冷(h)l000°C正火水冷
图112C2MolVR钢板试样不同温度正火+水冷状态金相组织
图2为12CUM o1VR钢板试样经不同温度正火+水冷处理和苦味酸后的晶粒照片。

随着正火温度升高，试样晶粒逐渐粗化。

试样经过550、577t正火水冷时，晶粒平均直径为11~17 p n；试样经过590、910、932t正火水冷时，晶粒平均直径为1〜16p m；试样经过950、970t正火水冷时，晶粒的平均直径为19〜22pm；试样经过1000t正火水冷时，晶粒平均直径为24〜26 pm,并已出现混晶现象，有个别大晶粒直径甚至已经超过5。

p m o根据GB/T6394-2017标准对经过不同温度正火水冷处理的12CUM o1VR钢板试样进行晶粒度评级，评级结果如表3所0
o
第5期张志勇，等:正火温度对12Cr2Mol VR钢晶粒度及显微组织的影响・11・
(f)950°C正火水冷(g)970°C正火水冷(h)l000°C正火水冷
图212C2MolVR钢板试样经不同温度正火+水冷晶粒照片
表312Cr2MolVR钢板试样经不同温度
正火水冷后晶粒度
温度/°C晶粒度/级温度/°c晶粒度级
7509.593095
7709.5950 5.5
7999.0970 5.5
gi。

9.010000.5
3分析及讨论
参考文献［4］中表明，12C2Mol VR钢的A c3温度为887°C,钢板经855,870°C正火时未能完全奥氏体化,组织中还存在部分铁素体,水冷时奥氏体转变为贝氏体组织,未溶的不规则铁素体组织保留，生成贝氏体+少量铁素体组织。

与770 C正火相比,555C正火温度，未溶铁素体较多。

正火温度超过590C时，组织已完全奥氏体化，在冷却过程中奥氏体完全转变为贝氏体组织。

随着正火温度升高，固溶入奥氏体的C2、Mo、V等金元素逐渐增多,参考文献［5］表明，C、、Mo、V 素均高,正火温度高于590 C时,随着正火温度升高，12C2Mol VR钢在正火冷生成的下贝氏体组织。

2C2MolVR钢板试样随着正火温度的升高，晶粒逐渐粗化。

555,870C正火水冷时，晶粒度为9.5级；790、910、930°C正火水冷时，晶粒度9级；950°C正火水冷时晶粒度7.5级、970°C 正火水冷时晶粒度7级；1000°C正火水冷时出现混晶，晶粒度0.5级。

正火温度，奥氏体晶粒合并不足，且晶界处碳化物未入奥氏体，晶用⑹，奥氏体晶粒未能明显长大。

随着正火温度的升高，奥氏体晶粒逐并，金素逐渐，金化的
作用，导致晶粒逐渐粗化，当正火温度上升到1000°C时，晶粒粗化明显，已出现混晶现象，说明奥氏体晶界有明显的合并。

4结论
(1)12Cr2MolVR钢板经750、770°C正火水冷后生成贝氏体+少量不规则铁素体组织,超过790°C正火水冷时完全生成贝氏体组织。

(2)12Cr2MolVR钢板在高于755C正火水冷时,随着正火温度升高,晶粒逐渐长大;755870°C正火水冷时，晶粒度9.5级；790、910、930°C正火水冷时，晶粒度9级；955C正火水冷时，晶粒度7.5级；970C正火水冷时，晶粒度7级；1000 C正火水冷时晶粒度7.5级并已出现混晶现象。

参考文献
1于勇，李建朝,侯敬超，等•河钢石油及煤化工关键设备用C、-Mo钢研发历程及展望［J：5宽厚板,2011,24(6):1-5^
2侯敬超，李峥,吴艳阳，等•舞钢电渣锭成材12Cr2MolVR钢板研制与开发［J］.宽厚板,2017,24(5)：16-20.
3刘宗昌，计云萍•贝氏体组织结构辨识方法(二)［J］.热处理技术与装备,2015,39(6).
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5尹卫江，袁忠业，吴艳阳，等•加氢反应器用大厚度12Cr2MolVR钢板的研制开发［］•宽厚板,2016,22(5).
6赵国昌，胡宗鹤,侯敬超，等•热处理工艺对12Cr2MolVR钢板抗拉强度的影响［］•宽厚板,2017,23(4)：1-4.
张志勇，男,2007年毕业于青海大学冶金工程专业，工程师。

收稿日期：2019-07-
16。