１ ０ ２鋼（１ ２ Ｃ ｒ ２ＭｏＷＶＴ ｉ Ｂ 鋼） 是我國２ ０世紀６ ０年代自行研制成功的一種低碳低合金多組元強化的新型貝氏體熱強鋼，它具有良好的高溫性能、較好的抗氧化性能和高溫熱穩定性能，是優良的再熱器和過熱器管用材。 １ ０ ２鋼管材的原始組織具有多種組織形態，基本包括三種類型：① 晶粒較粗大、晶內貝氏體取向明顯的回火貝氏體組織，這是推薦的標準組織， 以下簡稱粗大組織；② 晶粒細小、貝氏體取向不明顯的組織，這是由于熱處理淬火溫度不夠高造成的低淬透組織，以下簡稱細小組織；③ 晶粒度差別較大的混晶組織，以下簡稱混晶組織。 在實際使用過程中后兩類組織形態所占的比例很大，其中細小組織更普遍，其組織老化速度，短時室溫及高溫強度指標以及持久強度指標。 以上三種組織形態均為正常組織形態，混晶組織是由于原始材料的不均勻或熱處理不當造成的。
在對１ ０ ２鋼的日常檢驗工作中，金相檢驗和室溫力學性能試驗是較簡單和快捷的方式。 對于１ ０ ２鋼的組織老化評定沒有專門的評級標準，僅能參照
ＤＬ ／ Ｔ８ ８ ４－２ ０ ０ ４《 火電廠金相檢驗與評定技術導則》中規定的非珠光體鋼的組織老化評定進行老化評級；抗拉強度測試依據 ＧＢ５ ３ １ ０－２ ０ ０ ８ 《 高壓鍋爐用無縫鋼管》，標準要求１ ０ ２鋼的抗拉強度為５ ４ ０～７ ３ ５Ｎ ／ｍｍ ２，硬度測試依據 ＤＬ ／ Ｔ４ ３ ８－２ ０ ０ ９《火力發電廠金屬技術監督規程》，標準要求１ ０ ２鋼的硬度為１ ５ ０～２ ２ ０ＨＢ。關于１ ０ ２鋼的組織和性能許多學者已進行了研究，但關于１ ０ ２鋼在實際使用過程中其組織形態的變化與室溫力學性能的關系研究的報道較少。因此筆者收集了典型的１ ０ ２鋼正常和老化組織形態的試樣，分別對其進行金相、室溫拉伸和硬度試驗，研究不同組織形態與室溫力學性能的關系，希望能給１０２鋼的日常檢驗工作提供一些借鑒。
試樣制備與試驗方法
選取某電廠若干組１ ０ ２鋼原材料以及１ ０ ２鋼的受熱面割管試樣，分別制備正常組織形態的試樣和老化組織形態的試樣。 割管試樣的運行溫度約
５ ５ ０℃，運行時間約１×１ ０ ５ｈ。
橫向截取若干段長約３ ０ｍｍ 的管樣，經粗磨、細磨、拋光和體積分數為４％的硝酸酒精溶液侵蝕后，在Ｚ Ｅ Ｉ Ｓ ＳＡ ｘ ｉ ｏ ｖ ｅ ｒ ｔ４ ０ＭＡＴ光學顯微鏡下進行觀察；縱向截取長約３ ０ ０ｍｍ、寬約１ ０ｍｍ的非標準拉伸試樣，在 ＷＥ ３ ０液壓材料試驗機上進行拉伸試驗；取金相觀察后的試樣在 ＨＷ１ ８ ７．５型布洛維硬度計上進行硬度檢驗。
試驗前已用光譜儀對試驗材料進行了材質復核，其化學成分（質量分數） 為０．０ ８％～０．１ ５％Ｃ，０ ． ４ ５％～０．６ ５％Ｍｎ，０．４ ５％～０．７ ５％Ｓ ｉ ，１．６ ０％～２．１ ０％Ｃ ｒ ，０．５ ０％～０．６ ５％Ｍｏ，０．２ ８％～０．４ ２％Ｖ，０．０ ８％～０．１ ８％Ｔ ｉ ，≤０．０ ０ ８％Ｂ，０．３ ０％～０．５ ５％Ｗ，≤０． ０ ３ ５％Ｓ和≤０． ０ ３ ５％Ｐ，符合 ＧＢ５ ３ １ ０－２ ０ ０ ８對１ ０ ２鋼的要求。
試驗結果
1、三種正常組織形態的１ ０ ２鋼的室溫力學性能試驗
１．１ 粗大組織
觀察若干組試樣的顯微組織，選取有代表性的粗大組織的顯微形貌見圖１，可見貝氏體位向明顯，晶粒粗大。 對應這種組織形態的試樣的抗拉強度均
在６ ５ ０Ｎ ／ｍｍ ２ 以上，硬度偏向標準規定的１ ５ ０～２ ２ ０ＨＢ的上限，在１ ９ ０ＨＢ以上。
１．２ 細小組織
細小組織的顯微形貌見圖２，可見晶粒細小、貝氏體取向不明顯。 對應這種組織形態的試樣的抗拉強度均在６ ５ ０Ｎ ／ｍｍ ２ 左右，硬度偏向標準規定的
１ ５ ０～２ ２ ０ＨＢ的上限，約在（２ ０ ０±１ ０） ＨＢ。
１．３ 混晶組織
混晶組織的顯微形貌見圖３，可見圖中晶粒的晶粒度差別較大。 對應這種組織形態的試樣的抗拉強度均在６ ２ ０Ｎ ／ｍｍ ２ 以上，硬度偏向標準規定的
１ ５ ０～２ ２ ０ＨＢ的上限，約為２ ０ ０ＨＢ。
以上三類典型組織均為１ ０ ２鋼的正常組織形態，對應試樣的室溫抗拉強度均處在較高水平，硬度均偏向標準規定的１ ５ ０～２ ２ ０ＨＢ的上限。
２、老化組織形態的１ ０ ２鋼的室溫力學性能試驗
２．１ 老化的粗大組織
選取兩個具有老化粗大組織的試樣觀察其顯微形貌，見圖４和５。依據ＤＬ ／ Ｔ８ ８ ４－２ ０ ０ ４對圖４和５所示的組織形態進行老化評級，圖４評為２級，圖５評為４級。兩試樣的室溫抗拉強度分別約為６ ３ ０和５ ８ ０Ｎ ／ｍｍ ２。 與原始材料的組織相比，老化２級的貝氏體組織的晶界碳化物開始聚集，晶內碳化物開始析出
并有少量聚集；老化４級的貝氏體組織的晶界碳化物明顯長大并呈現鏈狀，晶內碳化物有明顯的聚集長大。 通過硬度檢驗可知，具有圖４所示組織的試樣的硬度約在１ ９ ０ＨＢ左右，具有圖５所示組織的試樣的硬度約在１ ６ ０ＨＢ左右。 ＤＬ ／ Ｔ８ ８ ４－２ ０ ０ ４對組織的老化級別共分為５級，當組織老化級別達到５級時，組織已嚴重老化，貝氏體組織形態消失，其力學性能也將低于標準下限。
２．２ 老化的細小組織
選取兩個具有老化細小組織的試樣觀察其顯微形貌，見圖６和７。依據ＤＬ ／ Ｔ８ ８ ４－２ ０ ０ ４，圖６所示組織的老化級別評為２級，圖７所示組織的老化級別評為４級。兩試樣的室溫抗拉強度分別為６ １ ０和５ ８ ０Ｎ ／ｍｍ ２。與原始材料的組織相比，老化２級的貝氏體組織的晶界碳化物開始少量聚集；老化４級的貝氏體組織的晶界處聚集了大量球化組織并呈現鏈狀，晶內碳化物有明顯的聚集長大。 通過硬度檢驗，具有圖６所示組織的試樣的硬度約在１ ９ ０ＨＢ左右，具有圖７所示組織的試樣的硬度約在１ ５ ５ＨＢ左右。
分析與討論
１ ０ ２鋼調質處理后的顯微組織為回火貝氏體，其基本相為鐵素體和碳化物（ＭＣ，Ｍ ７Ｃ ３ 和 Ｍ ２ ３Ｃ ６）兩相組織，均勻彌散分布的 ＭＣ 相起主要強化作
用。 在長期使用過程中，組織結構的變化主要表現在碳化物類型的轉變和碳化物的聚集長大，同時造成α固溶體中鉬和鎢等元素的逐步貧化。 在長期服役后，其組織形態的變化主要表現為晶界上碳化物的聚集和長大以及晶內碳化物的析出和聚集。１ ０ ２鋼嚴重老化后其組織的變化特點主要有，Ｍ ２ ３Ｃ ６ 和 Ｍ ６Ｃ碳化物相對含量提高，它們在晶內和晶界上能聚集長大至４～５μｍ，貝氏體取向基本消失，晶界碳化物呈鏈狀分布使晶界弱化，Ｍ ６Ｃ中合金元素主要是鉬和鎢，其含量增多標志著固溶強度下降。 晶內起彌散強化作用的 ＭＣ碳化物抗高溫時效長大能力較強，有長大趨勢，但不顯著，使鋼晶粒本身強度維持在一定水平上。 在長期高溫下鉻和鉬等固溶強化元素都不斷地脫溶，向碳化物轉移，導致碳化物中合金元素逐漸增多；固溶體中的合金元素都會由于碳化物或金屬間化合物的析出而導致貧化，引起組織不穩定，從而影響鋼的熱強性。
正常１ ０ ２鋼的三種組織形態的試樣的室溫抗拉強度和硬度均符合標準要求，室溫抗拉強度處在較高水平上，硬度均偏向標準上限。 晶內碳化物的析出、聚集和晶界碳化物的球化、聚集及長大越嚴重，老化級別越高，對應的室溫抗拉強度和硬度越低。１ ０ ２鋼組織老化達到２級時，其抗拉強度和硬度比正常組織的略低，當老化達到４級時室溫抗拉強度和硬度也均符合標準要求，但已接近標準下限。
結論
（１） 正常１ ０ ２鋼的組織形態呈多樣性，大致包括三種典型的組織形態：① 晶粒較粗大、晶內貝氏體取向明顯的回火貝氏體組織；② 晶粒細小、貝氏體取向不明顯的組織；③ 晶粒度差別較大的混晶組織。 具有正常組織形態的試樣的室溫抗拉強度均處在較高水平上，硬度偏向 ＤＬ ／ Ｔ４ ３ ８－２ ０ ０ ９規定的１ ５ ０～２ ２ ０ＨＢ的上限。
（２） 具備同類組織形態的１ ０ ２鋼試樣的老化級別越高，室溫抗拉強度和硬度越低，組織老化達到４級時，室溫抗拉強度和硬度已接近標準下限。
（資料來源于-趙永峰， 許江曉， 李世濤（河南電力試驗研究院，鄭州４ ５ ０ ０ ５ ２））
