12Cr1MoV鋼是一種低合金熱強鋼，通過Cr、Mo合金元素固溶強化以及釩碳化物的彌散強化，12Cr1MoV鋼擁有良好穩定的組織結構且具有較好的熱強性、持久塑性、抗氧化性能及焊接性能。

模擬試驗發現，12Cr1MoV鋼經熱處理后的顯微鏡組織呈現多種形態。故而為了幫助產品熱處理工藝的調整和相關檢驗人員能夠快速準確地辨別出12Cr1MoV鋼在金相檢驗中出現的各種顯微組織，今天就讓我們來探討一番吧！

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試樣制備

試驗材料

·         試驗選用12Cr1MoV鋼，化學成分見表1；

·         熱處理工藝為正火+回火且使用強制冷卻法；

·         金相試樣尺寸：20mm×20mm×20mm（長×寬×高）；

·         力學試樣尺寸：10mm×10mm×55mm（長×寬×高）。

試驗方法

模擬試驗分6組進行，具體熱處理工藝見表2。其中，1-4組是根據正火冷卻速率進行分組試驗（冷卻速率逐漸增加），第5-6組是模擬產生異常顯微組織的試驗。

試驗儀器

ZEISS AIO IMAGER-A1M正置式光學顯微鏡、萬能材料試驗機、沖擊試驗機。

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力學性能情況

由表3可見，第1-4組試樣的抗拉強度和屈服強度逐漸升高，斷后伸長率和沖擊吸收能量隨著冷卻速率的變化有所波動，但總體比較良好。第5組和第6組試樣則出現沖擊吸收能量特別低和斷后伸長率稍有下降的情況。

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顯微組織

1 常規金相組織

圖1是第1組試樣的顯微組織形貌，為鐵素體+珠光體。其中，深黑色的是珠光體，白色塊狀物和淺灰色塊狀物是鐵素體。鐵素體在光學顯微鏡下，因截面不同導致光線的反射程度不同，從而出現顏色不一樣的情況。

第2組試樣的顯微組織形貌，為鐵素體+珠光體+回火貝氏體。圖2中左邊灰色塊狀物是回火貝氏體，右邊深黑色塊狀物為珠光體，白色塊狀物為鐵素體。12Cr1MoV鋼因為正火冷卻速率不一樣，一般容易形成鐵素體+珠光體或鐵素體+珠光體+回火貝氏體組織。

第3組試樣的顯微組織形貌，為回火貝氏體和鐵素體組織。圖3中白色塊狀物為鐵素體組織，其余為回火貝氏體。

第4組試樣的顯微組織形貌，為回火貝氏體。 

按照前蘇聯有關研究院所及工廠對12CrlMoVG鋼管進行的分級，圖3的組織是大多數鋼管生產廠家對12Cr1MoV要求的最優良的組織形態，故強制冷卻速度的控制是獲得優良組織的關鍵。

 2 黃塊馬氏體組織

在第5組試驗的顯微組織中出現了黃塊馬氏體，如圖5所示。其中，深黑色塊狀物為珠光體，白色塊狀物為鐵素體，黃色塊狀物為黃塊馬氏體，在部分黃塊狀物上可以看到隱針狀馬氏體特征。

黃塊馬氏體是馬氏體、殘余奧氏體和貝氏體的混合物，在光學顯微鏡下呈黃色或者淡黃色，故被稱為黃塊馬氏體。

從放大500倍形貌上看黃塊馬氏體一般呈整塊狀，有銳角，而粒狀貝氏體是顆粒狀或聚集形成的島狀形態。黃塊馬氏體屬于兩相區出現的非正常組織，出現該組織的原因主要是該組試樣的回火溫度過高。

3 釩的碳化物聚集析出

在光學顯微鏡下觀察發現，第6組熱處理試樣的顯微組織中出現了釩的碳化物沿晶界聚集析出和在鐵素體及珠光體晶粒內聚集析出的現象。如圖7，釩的碳化物沿晶界連續聚集析出，晶界呈現類似虛線特征，破壞了晶界連續性，從而導致沖擊試驗測得的沖擊吸收能量特別低，斷口是表面呈現人字條紋狀的沿晶脆性斷口。

第6組試樣中還發現釩的碳化物在鐵素體及珠光體晶粒內聚集析出的情況, 該組織類似于輕微的珠光體球化特征。碳化物的聚集長大析出讓釩失去了彌散強化的作用，降低了鋼的強度和韌性。沖擊性能測試結果也驗證了顯微組織分析的正確性。該組織是由于正火冷卻速率不足產生的。因此，l2GrlMoV鋼正火熱處理時采用強制冷卻方法可以避免產生類似不良顯微組織。

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結論

（1）12Cr1MoV鋼正火+回火的正常顯微組織為回火貝氏體+鐵素體，或回火貝氏體+鐵素體+珠光體，或鐵素體+珠光體。

（2）兩相區的異常組織黃塊馬氏體的存在對12Cr1MoV鋼的室溫強度和沖擊韌性非常不利，在生產中回火溫度不能過高，以避免出現該組織。

（3）如果正火冷卻速率不足，就會引起釩的碳化物聚集長大，這對12Cr1MoV鋼的性能會產生不利影響，特別是沿晶界聚集長大析出嚴重時會使材料嚴重脆化，釩的碳化物在鐵素體塊上的聚集長大析出也會影響鋼的強度和韌性。