1Cr12Ni2W1Mo1V不锈钢金相组织的探讨

川投长钢股份公司一生产区钢研所易　文

摘　要：本文较为系统地探讨了1Cr12Ni2W1Mo1V不锈钢在各种状态下的金相组织，为进一步熟悉该钢性能提供了可靠依据。

关键词：　金相组织；　探讨；　性能

1  前言

　　川投长钢一生产区钢研所从1999年起签订了大批叶片钢合同，其中包括1Cr12W1Mo1V、2Cr13、2Cr12NiW1Mo1V、1Cr12Ni2W1Mo1V，采用电弧炉+电渣重熔冶炼方法，几年来为厂里创造了较好的经济效益。1Cr12Ni2W1Mo1V是在Cr13型钢的基础上发展起来的。Cr13型马氏体钢虽有较高的抗氧化性和抗腐蚀性，但马氏体回火组织的稳定性较差，只能用作较低温度的蒸汽涡轮叶片。为了强化马氏体耐热钢，加入Mo和W使α基体得到固溶强化，而为了能使Mo和W保持在α相时，不在碳化物中富集，就必须加入强碳化合物形成元素V、Nb等，以便形成稳定的碳化物(V、Nb)C，且具有良好的沉淀效果，本文初步探讨了1Cr12Ni2W1Mo1V在各种状态下的金相组织。

2　高温状态下1Cr12Ni2W1Mo1V金相组织

2.1　对照化学成分和相图，就可以得到

1Cr12Ni2W1Mo1V的金相组织，1Cr12Ni2W1Mo1V的化学成分(平均成分)见下表1。

2.2　高温状态金相组织

合金元素对不锈钢组织形成的作用，可分为两类:一类是缩小υ相区的元素如Cr、Mo，另一类是扩大υ区的元素如Ni。对照1Cr12Ni2W1Mo1V的化学成分和Fe-Cr-Ni三元相图可看见，1Cr12Ni2W1Mo1V在高温状态时处于单相奥氏体区域。从而决定了1Cr12Ni2W1Mo1V在高温时有较好的塑性和金属流动性，易于热加工。

图1 　Fe - Cr - Ni 三元相图1100 ℃截面

3　高温快冷组织

　　通过计算Cr、Ni当量并对照Cr-Ni不锈钢相图可看出1Cr12Ni2W1Mo1V高温快冷后的组织。

图2　Cr-Ni不锈钢相图

[Cr][Ni]当量计算公式如下，化学成分见表1。

[Cr]=Cr+Mo+1.5Si+0.5Nb=12.89

[Ni]=Ni+3O(C+N)+0.5Mn=6.515

根据[Cr][Ni]当量计算值并对照图2可看出，1Cr12Ni2W1Mo1V高温快冷后的组织为υ+Μ，即马氏体+残奥，这与2Cr12、2Cr12Ni2W1Mo1V等叶片钢快冷后的组织是一致的，保证了叶片钢在淬火-回火后能得到所需的性能。

4　缓冷后高温回火组织

　　1Cr12Ni2W1Mo1V的交货状态为缓冷+高温回火，下图3为1Cr12Ni2W1Mo1V经坑冷+710℃高温回火后的组织照片。

1Cr12Ni2W1Mo1V经缓冷+高温回火过程中将发生奥氏体向珠光体的转变，得到片层状的广义珠光体(晶粒度在(550Å～770 Å)。根据片层间距的大小，可分为狭义珠光体晶粒度在(770 Å～860 Å)索氏体(细珠光体)和屈氏体(极细珠光体)，图3显示1Cr12Ni2W1Mo1V经缓冷+高温回火后得到的组织为索氏体。索氏体与珠光体相比具有更好的综合性能。索氏体的形成与钢的性质、转变温度等多种因素有关。

图3　试样炉号114-607坑冷+710℃高温回火后金相组织(索氏体)

5　淬火-回火后金相组织

　　叶片钢在最终使用前，需经过淬火-回火热处理工艺，以便得到所需的性能，因此，对淬火-回火组织的研究是十分重要的。

          图4　1030℃油冷+670℃×1h                             图5　1030℃油冷+670℃×2h

1Cr12Ni2W1Mo1V淬火后得到马氏体+残奥(相当于高温快冷)，在回火过程中发生马氏体和残余奥氏体的分解，淬火+高温回火的目的得到回火索氏体，使其具有良好的综合性能。但图4显示，经过1030℃×25′油冷+670℃×1h空冷热处理制度后，组织是板条状马氏体+残奥+碳化物，发生了一定程度的分解，但并没有得到回火索氏体，依然是以马氏体为基体的组织。我们分析这可能是合金元素对回火过程的影响造成的，合金元素阻碍推迟了回火过程中的各种组织转变。于是我们延长了回火时间，在1030℃油冷+670℃×2h空冷的热处理制度下得到了回火索氏体组织(见图5)。由此可见，对于1Cr12Ni2W1Mo1V而言，一定要注意合金元素延迟组织转变的特点。

6　结论

6.1　1Cr12Ni2W1Mo1V高温状态的组织是单相奥氏体

6.2　1Cr12Ni2W1Mo1V高温快冷后的组织是马氏体+残奥

6.3　1Cr12Ni2W1Mo1V缓冷+高温回火后的组织是索氏体

6.4　1Cr12Ni2W1Mo1V淬火+高温回火后的组织是回火索氏体，但需注意合金元素延迟组织转变的特点。