大型原油储罐用钢12MnNiVR热处理工艺及组织性能研究

　　0 引言

　　大型原油储罐用钢12MnNiVR具有高强度、高韧性及良好的焊接性能[1-2]，是主要用于制造10万m3原油储罐的关键金属材料。影响12MnNiVR钢力学组织和性能的关键因素为热处理工艺，文中重点研究了淬火、回火工艺对12MnNiVR性能的影响。

　　1 钢的CCT曲线测定

　　1.1 试验材料及方法

　　试验用材料为某公司生产的40mm中板，12MnNiVR钢的化学成分见表1。热模拟试样尺寸为两端直径10mm，中间直径6mm，两端长30mm，中间长25mm。利用GLeeble 3800热模拟机进行热模拟试验，测定不同冷却速度对钢显微组织的影响，得到CCT曲线，以对热处理工艺提供理论指导。

　　试样奥氏体化温度930℃，保温5min，以0.1，0.5，1，3，5，8，10，15，20，30℃/s不同冷速冷却。试验完成后的试样经磨制、机械抛光后用4%硝酸酒精溶液浸蚀，采用 DMR 型金相显微镜观察其组织，用LEO438VP扫描电镜观察了组织，最后绘出12MnNiVR钢的CCT曲线，如图1所示。

　　1.2 试验结果与分析

　　不同冷却速度下的金相组织见图2。由不同冷却速度下的金相组织(见图2)及CCT曲线(见图1)可知，冷却速度为0.1～1℃/s，金相组织为铁素体+珠光体; 冷却速度为3～8℃/s，金相组织为铁素体+珠光体+贝氏体;冷却速度为10～30℃/s，金相组织为贝氏体; 当冷却速度超过40℃/s，可得到马氏体组织。

　　当冷却速度以0.5℃/s 冷却到室温后的显微组织，是以铁素体为主。内部发亮，它的生长由热激活所控制，铁素体晶粒产生均可越过奥氏体晶界[3-4]; 当冷却速度以10℃/s冷却到室温后的显微组织，是以贝氏体为主，一般认为[5]，贝氏体的长大速度受碳的扩散所控制; 当冷却速度以40℃/s冷却到室温后的显微组织，是以马氏体为主。形成马氏体必须具备两个条件[6]: 一是过冷奥氏体必须以大于临界淬火速度的速度冷却，以避免出现奥氏体向珠光体或贝氏体转变; 二是过冷奥氏体必须过冷到Ms点以下才能发生马氏体转变。

　　2 实验室调质热处理工艺研究

　　2.1 试验材料及方法

　　试验材料取自某公司生产的32mm热轧钢板，通过不同淬火、回火工艺试验，得出最佳热处理工艺制度。

　　2.2 钢板淬火工艺制度的确定

　　在实验室分别采用890，910，930，950，970℃淬火温度，淬火保温时间为35min; 回火温度为650℃ ，回火保温时间为50min。淬火温度与强度、延伸率、冲击吸收能量的关系见图3～5。

　　考虑到钢板的综合力学性能，淬火温度选择920～950℃。

　　2.3 钢板回火工艺制度的确定