加氢反应器是现代炼油工业中的重大关键设备，12Cr2Mo1V是近年来发展起来的适用于高温、高压条件下的新型加氢反应器用钢。随着产品尺寸、壁厚和吨位的增加，产品的制造难度也将不断的增加，特别是-30℃时KV2≥54 J验收会出现离散性的波动，其原因涉及冶炼、锻造、热处理全工序的各环节，本文针对混晶导致低温冲击不合格问题，采用等温退火消除混晶后并重新调质，满足了产品最终质量。

1 原因分析

通过分析得出，12Cr2Mo1V低温冲击产生波动的主要原因有：先共析铁素体、混晶及其他因素的影响。

1.1 先共析铁素体的影响

先共析铁素体的析出与贝氏体基体同时存在，造成组织不均匀，因而导致低温冲击波动。铁素体的析出与淬火冷速、内控成分、微观偏析等有关。在性能热处理时淬火冷却速度对性能影响很大，但对于特厚大锻件，在冷速达到一定程度后并不能提高锻件心部冷速，因此我们采取通过材料的成分内控细化晶粒，提高淬透性。根据经验适量提高C、B的含量可增加材料淬透性，抑制铁素体的析出，同时适当加入Nb、Al等元素可细化奥氏体晶粒度，提高材料的强韧性。

1.2 混晶的影响

经过分析产生混晶的主要原因有：

(1)在锻造最后一火次中为了修形，锻比小、加热温度高、再结晶不充分，都会产生混晶现象。

材料混晶是在一定加热条件下由于组织遗传性引起的，因此在性能热处理前必须消除组织遗传，并细化晶粒。经检验在锻造完毕后空冷过程中由于筒体两端面冷却快，得到较多的非平衡组织贝氏体，其次在锻造过程中遗留有粗大的奥氏体晶粒，两者同时存在将导致材料的遗传倾向大，即使经过锻后正火+回火的热处理并不能完全细化组织。粗晶严重且非平衡组织共存，在最终性能热处理后将导致混晶。通过对CCT曲线观察，拟通过得到平衡的铁素体、珠光体组织来消除后序加热带来的混晶。

通过上述过程分析，在排除热处理工艺及材料化学成分内控等因素后，发现材料存在混晶(3.0级占90%，9.0级占10%)，如图1(a)所示。同时在粗大晶粒区域形成了粗大贝氏体组织，如图1(b)所示。不合格冲击样裂纹源区形貌见图2。由图2可见，不合格试样的韧窝区较窄、较浅。因此，混晶及粗大的贝氏体组织是造成低温冲击值低的直接原因。

钢锭两端未切除干净，夹杂物、偏析等遗留在锻件本体中，将引起性能的波动；其次，锻造过程中筒体锻件不规则，筒体两端出现喇叭口、平行四边形等，均对性能存在一定的影响；另外，形成异常的M/A组织、析出致脆的金属间化合物也是导致冲击波动的原因。

1.3 其他因素的影响

(3)即使在等温待料过程中发生珠光体转变，由于受到炉温控制不当、偏析等的影响，依然会形成托氏体、贝氏体等方向性明显的组织，这些具有明显方向性的组织也会导致组织遗传，形成混晶。

(2)12Cr2Mo1V筒体锻件在锻后空冷至等温待料阶段，筒体两端由于受自身形状效应和环境温度的影响，冷速快容易使两端试料区避开珠光体转变区域，得到非平衡组织引起后序混晶。

(a)100×(b)500×

图1 冲击值不合格试样的晶粒度显微组织 Figure 1 Grain size microstructure of specimens with unqualified impact values

(a)50×(b)500×

图2 冲击值不合格断裂源区形貌 Figure 2 Morphology of fracture source area with unqualified impact values

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2 实验方案

根据12Cr2Mo1V材料的CCT曲线，为得到平衡的铁素体、珠光体组织，选用有混晶组织的锻件3块试块分别以1010℃、980℃、910℃三个温度进行奥氏体化。其中1010℃、980℃已完全奥氏体化，910℃略高于Ac3温度，处于临界区附近。根据CCT曲线确定退火冷却速度为20℃/h，选择700℃过冷等温，使过冷奥氏体在等温过程中发生珠光体转变，得到球状珠光体组织和粒状碳化物。根据排选，具体退火工艺曲线见图3。

(a)方案1

(b)方案2

(c)方案3 图3 退火工艺曲线 Figure 3 Annealing process curve

(a)1010℃退火，晶粒度3.5级

(b)980℃退火，晶粒度5级

(c)910℃退火，晶粒度6.5级 图4 金相组织(100×) Figure 4 Metallographic structure(100×)

3 实验结果与分析

采用图3所示的三种方案退火处理后进行金相组织分析，结果如图4所示。

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经分析得出，1010℃退火的组织中未发现混晶，整体晶粒较为均匀，但晶粒较粗大，晶粒度为3.5级；980℃退火的组织中晶粒相对较细，达到5级，但个别区域存在较大晶粒；910℃退火的组织中未发现混晶，晶粒均匀，晶粒细小达到6.5级。三种方案下的碳化物均呈现颗粒状分布。

由于在910℃进行奥氏体化，其重结晶温度低，得到的奥氏体晶粒度细小。也有资料介绍在上临界区附近保温，奥氏体形态为球形奥氏体，对消除混晶更有利。由于奥氏体化温度低，溶解合金元素能力有限，导致过冷奥氏体稳定性差，在等温过程中更容易分解得到粒状珠光体组织。

二是对于农业保险认知度与农户参保意愿之关系的研究。钟涨宝等[5]发现，随着农户对保费补贴政策认知度的提高，对此项惠农利民政策理解的加深，农户接受农业保险的可能性会提升；S.Ghazanfar等[6]通过对巴基斯坦300户农户数据的分析表明，农户对农业保险的认知度越高，农户越愿意参与农业保险；李琴英[7]认为，无论是兼农型农户、农兼型农户还是纯农型农户，对其购买农业保险的意愿影响最大的因素主要是其对农业保险的认知程度；聂荣等[8]采用辽宁省农户入户调查数据，运用Heckman模型对其进行分析，认为农户对农业保险的认知度越高，其参与农业保险的概率越高。

4 结论

锻件选择临界区等温球化退火，细化了奥氏体晶粒度、得到了平衡组织粒状珠光体，降低了奥氏体的稳定性，孕育期短。因此采用临界区等温球化退火可有效消除混晶问题，消除混晶后，工件重新进行性能热处理，满足性能要求。锻件预先经临界区温度910℃奥氏体化+700℃等温退火处理，然后再进行调质处理基本达到了消除混晶的目的，可满足制造要求。

2013年，在水利部党组的正确领导下，规划计划司认真学习贯彻党的十八大和十八届三中全会精神，深入贯彻落实中央加快水利改革发展决策部署，及时把握水利改革发展面临的新形势和新要求，围绕中心，突出重点，求实创新，扎实做好水利规划、项目前期、投资计划、水利改革、综合统计等各项工作，为保障水利发展“十二五”规划顺利实施、推进水利跨越发展提供了有力支撑。