增刊1 田研等：氮和氧含量对HCM2S钢组织和性能的影响 ·23· 伸的铁素体组织，铁素体条间为粒状贝氏体；图1(a)为1"正火状态钢管的金相组织，由分布在晶界 (b)为2管坯的金相组织，均为粒状贝氏体. 上的网状铁素体和粒状贝氏体组成：图3(b)为2"正 图2(a)为1热轧钢管的金相组织，由大量白色 火状态钢管的金相组织，均为粒状贝氏体.3·和4” 等轴状铁素体和少量灰色粒状贝氏体团组成；图2 管坯，热轧态钢管和正火态钢管组织与2”钢类似， (b)为2"钢管的金相组织，均为粒状贝氏体.图3 均为粒状贝氏体组织 (a)'可5 100um 100m 图2热轧钢管金相组织.(a)1“:(b)2* Fig.2 Metallurgical microstructures of hot-rolled steel tubes:(a)1*;(b)2* 1001m 100um 图3正火状态钢管金相组织.()1：(b)2 Fig.3 Metallurgical microstructures of normalized steel tubes:(a)1;(b)2 2.3扫描电镜观察和能谱分析 到的却是铁素体和粒状贝氏体的混合组织.可见， 在连铸管坯上取横向冲击试样，对冲断后的断 影响HCM2S钢组织的是氮元素的含量 口进行扫描电镜观察.在1管坯断口中发现了大量 GB5310一2008规定12Cr2MoG(ASME牌号为 如图4(a)中箭头所示的夹杂物，经能谱分析确定为 T22)和07Cr2Mo1W2VTiB(ASME牌号为T23,即 BN.图4(b)为BN夹杂物的能谱分析(EDS),由 HCM2S钢)两个牌号小口径钢管交货状态的金相组 硼、氮、铬和铁4条谱线组成，不含其他元素.对其 织分别为粒状贝氏体+铁素体和粒状贝氏体.T23 余3炉钢进行观察没有找到BN夹杂物. 较T22减少了C、Mo等增加淬透性的元素，添加了 V、Nb、W和B,V、Nb和W对淬透性作用不大，但 3讨论 是却能够得到全贝氏体组织.可见，HCM2S能够得 3.1氮和氧含量对金相组织的影响 到全贝氏体组织与加入的痕量B有密切的关系. 将4炉HCM2S钢的氮、氧含量和对应金相组织 硼在钢中最突出的作用是微量硼就可以成倍地 综合分析发现：氮的质量分数控制在71×106及以 增加淬透性@.对于耐热钢，适量的硼还能够强化 下时，氧含量在很宽的范围内(14×10-6~49× 晶界，从而提高蠕变强度.硼可以吸附在晶界上，降 10~6)变化都可以得到粒状贝氏体组织；氮的质量分 低晶界的能量，因而抑制铁素体晶核的形成，降低了 数为113×10-6时，即使氧含量较低(25×10-6)，得 先共析铁素体和上贝氏体的形成概率，提高过冷奥增刊 1 田 研等: 氮和氧含量对 HCM2S 钢组织和性能的影响 伸的铁素体组织，铁素体条间为粒状贝氏体; 图 1 ( b) 为 2# 管坯的金相组织，均为粒状贝氏体． 图 2( a) 为 1# 热轧钢管的金相组织，由大量白色 等轴状铁素体和少量灰色粒状贝氏体团组成; 图 2 ( b) 为 2# 钢管的金相组织，均为粒状贝氏体． 图 3 ( a) 为 1# 正火状态钢管的金相组织，由分布在晶界 上的网状铁素体和粒状贝氏体组成; 图 3( b) 为 2# 正 火状态钢管的金相组织，均为粒状贝氏体． 3# 和 4# 管坯，热轧态钢管和正火态钢管组织与 2# 钢类似， 均为粒状贝氏体组织． 图 2 热轧钢管金相组织 . ( a) 1# ; ( b) 2# Fig． 2 Metallurgical microstructures of hot-rolled steel tubes: ( a) 1# ; ( b) 2# 图 3 正火状态钢管金相组织 . ( a) 1# ; ( b) 2# Fig． 3 Metallurgical microstructures of normalized steel tubes: ( a) 1# ; ( b) 2# 2. 3 扫描电镜观察和能谱分析 在连铸管坯上取横向冲击试样，对冲断后的断 口进行扫描电镜观察． 在 1# 管坯断口中发现了大量 如图 4( a) 中箭头所示的夹杂物，经能谱分析确定为 BN． 图 4( b) 为 BN 夹杂物的能谱分析( EDS) ，由 硼、氮、铬和铁 4 条谱线组成，不含其他元素． 对其 余 3 炉钢进行观察没有找到 BN 夹杂物． 3 讨论 3. 1 氮和氧含量对金相组织的影响 将 4 炉 HCM2S 钢的氮、氧含量和对应金相组织 综合分析发现: 氮的质量分数控制在 71 × 10 － 6 及以 下时，氧含量在很宽的范围内( 14 × 10 － 6 ～ 49 × 10 － 6 ) 变化都可以得到粒状贝氏体组织; 氮的质量分 数为 113 × 10 － 6 时，即使氧含量较低( 25 × 10 － 6 ) ，得 到的却是铁素体和粒状贝氏体的混合组织． 可见， 影响 HCM2S 钢组织的是氮元素的含量． GB 5310—2008 规定 12Cr2MoG ( ASME 牌号为 T22) 和 07Cr2Mo1W2VTiB ( ASME 牌号为 T23，即 HCM2S 钢) 两个牌号小口径钢管交货状态的金相组 织分别为粒状贝氏体 + 铁素体和粒状贝氏体． T23 较 T22 减少了 C、Mo 等增加淬透性的元素，添加了 V、Nb、W 和 B，V、Nb 和 W 对淬透性作用不大，但 是却能够得到全贝氏体组织． 可见，HCM2S 能够得 到全贝氏体组织与加入的痕量 B 有密切的关系． 硼在钢中最突出的作用是微量硼就可以成倍地 增加淬透性［10］． 对于耐热钢，适量的硼还能够强化 晶界，从而提高蠕变强度． 硼可以吸附在晶界上，降 低晶界的能量，因而抑制铁素体晶核的形成，降低了 先共析铁素体和上贝氏体的形成概率，提高过冷奥 ·23·