马氏体不锈钢作为核电汽轮机用环锻件的重要材料，其良好的强度、塑性和冲击韧度及较高的耐腐蚀性能和低廉的价格，引起了人们广泛关注。1Cr12Mo钢是在1Cr13钢的基础上进行优化，增加了Mo的含量， 使之形成一定数量的细小析出相(Mo的碳化物)，抑制粗大析出相(M23C6 )的产生，从而使钢的基体中Cr含量增加，提高耐蚀性能。
某公司试制1Cr12Mo 环锻件4件，生产工艺为：下料→镦粗→冲孔→辗环→退火→淬火+高温回火。成品检测时，性能未达到标准。本文通过取样进行金相组织观察，对其失效原因进行了分析，并结合实验制定了合理的热处理工艺。
试件分析
1.1 化学成分的检测
热处理工艺的优化与试验
1Cr12Mo钢在200～400℃回火时，组织为板条状回火马氏体，碳化物析出量随回火温度的升高而增加，但总析出量较少。当在400～550℃回火时，钢中组织依然呈板条状，合金碳化物大量析出，且颗粒较小，分布弥散。高于550℃回火时，钢中碳化物继续随温度的升高析出，且开始聚集、长大。其组织也从回火马氏体逐渐转变为保留原有马氏体板条形态的回火索氏体组织。当回火温度高于700℃时，马氏体逐渐分解为渗碳体和铁素体。当回火温度高于750℃时，大量的马氏体分解为渗碳体和铁素体，碳化物颗粒粗大，其强度硬度将明显降低。因此，回火温度应不高于750℃。
为了得到合理的淬火温度，本文做了不同淬火温度的对比试验。在试件上取4 组试样，分别编为01、02、03 和04。为了与实际生产相似，每个试样厚度与环件截面厚度相同，并将试样在DRZ-9 型高温箱式炉中进行加热，分别对应在990、1000、1020 和1040℃保温后出炉，在水中冷却。保温时间根据公式t=k·d 确定。其中为t 保温时间；k 为加热系数；一般取1.5～2 min/mm，d 为试样厚度。
用HB-3000 型布氏硬度计对试样进行硬度测试。在试样上测7 个点的硬度值，去掉最高和最低值后，求其平均值，结果如表3 所示。淬火温度低于990℃时，钢的硬度较低(＜360HBW)；在1000℃～1020℃淬火时，随淬火温度的升高，钢的硬度也增加；当淬火温度大于1020℃时，钢的硬度反而开始下降。说明1Cr12Mo钢最佳淬火温度为1000～1020℃。
在淬火后的03试样上取4 个拉伸试棒及4 个冲击试棒，分别编号为：0301、0302、0303 和0304。并将试棒在DRZ-9 型高温箱式炉中进行加热，并分别对应在620、650、700 和750℃回火保温。对水冷后试棒进行拉伸、冲击实验和硬度检测，结果如表4 所示。由表4 可知，经700℃回火后，锻件的各性能达到最佳。回火温度低于700℃时锻件的伸长率及收缩率较低，当高于700℃时锻件硬度有所下降。所以1Cr12Mo钢的回火温度在700℃左右。
金相组织
结论
经分析1Cr12Mo钢环锻件的性能未达到要求是由于淬火温度过低，生成了大量连续状铁素体。实验表明，1Cr12Mo 钢经1020℃淬火+700℃回火后组织为细小的保持马氏体位向的回火索氏体及少量分部均匀的铁素体，晶粒度达到6 级以上，锻件的各力学性能均达到标准要求。
来源：热加工论坛