作者简介：王丽艳( 1987－) ，女，工程师，硕士，从事汽轮机材料技术研究与性能试验。
摘要:研究不同的热处理温度对 15Cr2Mo1 钢的显微组织和力学性能的影响，结果表明，随着热处理温度的升高，其硬度值先升高后降低，这归因于 15Cr2Mo1 钢中的层片状组织和奥氏体体积分数。
关键词: 15Cr2Mo1; 热处理; 显微组织; 硬度
15Cr2Mo1 钢属于低碳低合金珠光体型耐热钢，广泛应用于电力、石化等领域［1－3］。由于其具有较好的热强性和高温抗氧化性能，常用于制造加热炉管、压力容器 等，工作温度在450～550℃［4－6］。该钢常采用热轧正火+高温回火热处理工艺，组织为铁素体+层片状珠光体［7－8］。这种层片珠光体属于亚稳组织，其表面积大，表面能高，所以在高温长期工作时，珠光体中的片状碳化物会自发转变为颗粒状，即造成珠光体球化［9－10］。因此，本研究旨在通过分析不同热处理温度对15Cr2Mo1钢微观组织和力学性能的影响，为15Cr2Mo1钢的应用奠定理论基础。
1 实验材料及方法
本实验所选用的15Cr2Mo1钢中C含量为0.12% ～ 0.18% ，Cr为2.00%～2.50%，Mo为0．90%～1.10%。采用的热处理工艺是以1.63℃/s 的速度加热至980℃，保温30min奥氏体化后，再以1℃/s的速度冷却至不同温度，保温4h，保温温度分别为420℃，440℃，460℃，480℃，500℃，520℃，最后冷却至室温。
15Cr2Mo1 钢的显微组织观察所选用的设备是 Axiovert 40 MAT 型 倒 置 光 学 显 微 镜 和SUPＲA 55高能场发射扫描电子显微镜。采 用HB3000 型硬度计测试 15Cr2Mo1 钢维氏硬度，载荷为 300 g，时间为 15 s。15Cr2Mo1 钢中奥氏体体积分数采用 Proto-LXＲD 应力分析仪测试。
2 实验结果及分析
2.1 热处理后的组织
图1 为6种热处理工艺处理后 15Cr2Mo1 钢的金相组织图。6种工艺仅热处理温度不同，随着热处理温度升高，金相粒状组织减少，层片状组织增多。当热处理温度大于460℃ 时，15Cr2Mo1钢的金相组织基本上由层片状组织组成。
2.2 热处理后的扫描电镜照片
图2 是 15Cr2Mo1 钢经不同热处理工艺处理后的扫描电镜照片。发现随着热处理温度的升高，层片状组织含量逐渐增加，且其层片状组织间距先变细后逐渐变粗。
图3 为残余奥氏体含量与热处理温度之间的关系。从图 3 中可知，随着热处理温度的增加，奥氏体的含量先降低后增加，当热处理温度达到480℃时，其奥氏体含量最少，仅为 0.63% 。
2.3 15Cr2Mo1 钢热处理后的硬度
图4 是 15Cr2Mo1 钢维氏硬度与热处理温度的关系。可见，随着热处理温度的升高，15Cr2Mo1 钢的维氏硬度先升高后降低。当热处理温度达到480℃时，其硬度值最高达到437HV。这是因为随着热处理温度的增加，15Cr2Mo1 钢中层片状组织逐渐增加，同时残余奥氏体含量逐渐减少，在两者组织因素共同作用下，使其在热处理温度为 480℃时，硬度达到峰值。
3 结论
15Cr2Mo1 钢的硬度随着热处理温度的增加先升高后降低，这是因为其粒状组织减少，层片状组织逐渐增加，同时其奥氏体含量先降低后升高。
参考文献
［1］杨瑞成，郑丽平，王晖，等．珠光体耐热钢高温时效后基体力学性能的变化［J］.钢铁研究学报，2002，14 ( 6) :40－43．
［2］潘金平，潘柏定，程宏辉，等.15CrMoG 钢管的寿命评估新方法［J］.金属热处理，2012，37(10):77－78．
［3］赵宪萍，孙坚荣.15CrMo 合金钢常温态和热态时冲蚀磨损性能的试验研究 ［J］.上海电力学院学报，2006，22(1):1－4．
［4］袁超，胡正飞，吴细毛．热电厂15CrMo 钢管高温蒸汽氧化腐蚀机理研究［J］.材料热处理学报，2012，33( S1): 90－95．
［5］艾万发，韩景瑞，马睿.15CrMo 钢在稠油热采注蒸汽管道中的应用 ［J］.腐蚀与防护，2003，24 ( 2) : 83－84．
［6］严泽生，刘永长.高 Cr 铁素体耐热钢相变过程及强化［M］.北京: 科学出版社，2009.
［7］韩景瑞.15CrMo 钢管在稠油热采注蒸汽管道中的应用［J］.石油规划设计，2001，12(3) :33－34．
［8］狄涛，杨清思.15CrMo 耐热管道焊接及热处理工法［J］.现代焊接，2011(8) :48 －53．
［9］张红才，郑小涛，轩福贞，等.15CrMo 钢的蠕变-疲劳试验及蠕变回复行为 ［J］.压力容器，2014 (7) : 6－10．
［10］高万夫.15CrMo 钢珠光体球化对机械性能的影响［J］.石油化工高等学校学报，1997，10(4) : 40－43．
文章来源：《大型铸锻件》杂志
免责声明：“热家网”所推送的文章，本着传播知识、有益学习和研究的目的进行摘录，仅供读者参考交流。文中的文字、图片等信息，如涉及版权和其它问题，请与我们联系，我们将在第一时间确认并支付相应的稿酬。如果大家对文章的内容有疑问，可以在底部留言。
联系客服
