Mo对耐火钢组织性能的影响

对三种含Mo耐火钢组织和性能进行了实验分析,发现合金元素Mo在耐火钢中的主要作用是通过提高贝氏体淬透性来满足钢的高温性能.从组织学角度看,降低合金中的Mo含量而增加其它提高贝氏体淬透性的元素也能够满足耐火钢成分设计要求.探讨了设计低Mo或无Mo耐火钢的可能性.     

钒对耐火钢显微组织及高温性能的影响

正建筑钢结构属于钢铁材料重要应用领域,要求钢材具有良好的室温力学性能及焊接性能。自美国"9·11"事件后,钢结构建筑用钢的防火性能已引起政府及设计部门高度重视。由于普通钢在350℃时屈服强度迅速下降到室温屈服强度的一半以下,不能满足结构耐火设计要求,必须在其表面喷涮较厚的防火涂层。为了降低成本及加快施工进度,国内外已经开展了耐火温度为600℃的建筑用耐火钢研制工作。     

Mo对耐火钢高温屈服强度的影响

设计了一系列Mo质量分数从0.1%到0.8%的Fe-Mo-C三元模型钢.采用两种不同热处理工艺制度得到不同的组织,研究了Mo元素对耐火钢高温强度的两种强化形式:固溶强化和贝氏体相变强化.Mo可以显著提高耐火钢的高温强度,它在耐火钢中的主要高温强化机理是固溶强化.Mo质量分数不高于0.5%时,其高温固溶强化效果明显,每添加0.1%的Mo,600℃的屈服强度增量为13.71 MPa;但当Mo质量分数大于0.5%后,高温强度增幅逐渐减小.此外,贝氏体相变强化对耐火钢的高温强度也有重要影响.当贝氏体体积分数达到20%时,耐火钢的高温强度显著增加.      

钒对耐火钢显微组织及高温性能的影响

正建筑钢结构属于钢铁材料重要应用领域,要求钢材具有良好的室温力学性能及焊接性能。自美国"911"事件后,钢结构建筑用钢的防火性能已引起政府及设计部门高度重视。由于普通钢在350℃时屈服强度迅速下降到室温屈服强度的一半以下,不能满足结构耐火设计要求,必须在其表面喷涮较厚     

高层建筑用耐火钢研究与应用综述

钢结构自身重量轻、强度高,在工程建设中得到广泛应用。但因其耐高温性能差,对钢结构建筑的安全性有较大影响,限制了钢结构的应用。基于传统防火方法之一的截流法设计原理,针对国内外相应耐火钢种的研究、应用情况进行简要回顾,着重介绍了耐火钢的性能参数、强化机理、生产工艺的研究现状及其抗震和焊接性能特点,对国内耐火钢的研究开发和推广应用具有较高参考价值。     

建筑结构用新型抗震耐火钢Q420FRE的开发

新型耐火钢除了要求具有等同或优于普通建筑钢的室温力学性能和良好焊接性能,还需要保证耐火性能和良好抗震性能,并拥有比传统耐火钢成本更低的特点。南钢基于实验室试验的结果,设计了低Mo新型耐火钢的化学成分和轧制工艺,试制了不同厚度规格的Q420FRE耐火钢,其各项性能均优于标准对同级别耐火钢的要求。600℃高温强度达到室温强度的70%,280 MPa恒载荷下的耐火极限温度约为700℃,模拟二次火灾高温强度仍超过280 MPa,屈强比0.83,具有良好的耐火及抗震性能。     

世界建筑结构用钢新产品开发动向

我国高强度建筑结构用钢目前与世界先进国家相比还有较大差距,特别是高性能节约型钢结构用高强度、高韧性、耐火、耐候、抗震H型钢等建筑用钢品种将是我国钢铁业亟待开发的结构用钢品种。概要介绍了近年国外建筑结构用钢开发情况,以供参考借鉴。     

W、Mo、Nb对超低碳耐火钢组织和持久性能的影响

通过600℃高温持久试验和透射电镜研究了(％):0～0.49W、0.01～0.13Mo、0.01～0.47Nb对(％) 0.03C、0.99～1.01Mn、0.005～0.028Ti耐火建筑钢耐火性能的影响。试验结果表明,复合添加0.05％～0.13％Mo- 0.47％Nb的耐火钢在600℃230 MPa载荷保持5 h不发生断裂,能满足耐火钢的设计要求,单独添Mo、W的耐火钢的耐火性能不能满足设计要求。     

Cr对460 MPa级抗震耐火建筑用钢性能影响

设计了两种不同Cr含量460 MPa级抗震耐火建筑用钢,并进行了室温和高温机械性能检测,0.4%Cr和0.8%Cr试验钢的性能均满足抗震钢屈强比≤0.83,并且耐火钢600℃保温3 h后屈服强度≥307 MPa的标准。JMatPro热力学软件对460 MPa级抗震耐火建筑用钢的析出相进行计算,采用光学显微镜和透射电子显微镜方法对钢中的析出相进行了分析。结果表明,试验钢随Cr含量的升高,室温抗拉强度升高,屈强比降低,具有更好的抗震性能。Cr的增加,减少了高温稳定性较差的析出相的析出,降低了析出相中Mo的含量,促使Mo更多地溶入基体中,从而提高了抗震钢的高温固溶强化作用和耐火性能。     

建筑用耐火钢的高温强化机理

 研究了建筑用耐火钢的高温力学性能和微观组织结构。研究发现,同普通钢相比,耐火钢获得了良好的高温性能。着色腐蚀、透射电镜(TEM)及化学相分析结果表明,铁素体+MA组织+少量珠光体的混合组织,Mo在钢中的固溶强化作用,高温下MA组织分解形成稳定的合金渗碳体以及600 ℃左右下MC和和Mo2C析出相大幅度增加,是耐火钢获得良好高温性能的重要原因。     

Influence of Mo Content on Microstructure and Mechanical Properties of Fire-Resistant Construction Steel

In order to ensure fire-resistant property of the steel under the condition of the least molybdenum content,effects of molybdenum on microstructure and properties of the fire-resistant construction steel,specially on high temperature strength were investigated.The results show that the room temperature and high temperature strength of the steel is enhanced due to increased Mo content but the impact toughness deteriorates at the same time.The fraction of bainite in the microstructure increases with increasing Mo content while the fractions of polygonal ferrite and pearlite decrease.Comparing with the steel of adding Nb alone,it was obvious that combined addition of Mo and Nb could provide better effect in high temperature strengthening.Addition of 0.25mass% Mo in the steel containing Nb could meet fire-resistant requirements of the construction steel and provide better economical effectiveness.     

轧制工艺对高强抗震耐火钢板组织性能的影响

 为了提高建筑用钢的屈服强度,优化轧制工艺和降低生产成本,通过实验室轧钢并结合室温、高温拉伸试验以及扫描和透射电镜观察,研究了4种不同轧制工艺下的高强抗震耐火钢板的组织和力学性能。研究结果表明,试验用耐火钢板的组织主要由铁素体+粒状贝氏体组成。粗轧开轧温度较高时,试验用钢板的室温屈服强度和高温屈服强度都较高,粒状贝氏体的体积分数也较多。开轧和开冷温度较高时,试验钢板的高温屈服强度可以满足建筑用耐火钢板的力学性能要求。随着开冷温度的提高,试验钢板的屈服强度会进一步提高,但是组织中铁素体晶粒尺寸较大,而且塑性较差。根据冲击试验结果可以发现,随着冲击温度的降低,试验钢板的断裂吸收功下降较多。析出相分析结果表明,析出相主要是(Nb,Ti)C和(Ti,Nb,Mo)C,析出相颗粒尺寸较大。     

Nb-V微合金化低钼型Q345耐火钢的开发

 为了推动耐火钢的市场应用,采用低碳、低钼(约0.2%)及铌、钒、钛的复合微合金化成分设计,成功开发出低成本Q345耐火钢。采用Formastor-Digital全自动相变测试仪测定了试验钢的连续冷却转变(CCT)曲线,利用Gleeble-1500热模拟试验机研究了变形后不同冷却工艺对试验钢组织及硬度的影响,并采用SEM、EBSD、TEM和物理化学相分析等手段对热轧及600 ℃高温拉伸试样基体组织及纳米第二相进行了详细表征,定量分析了试验钢室温及高温下的强度机制。结果表明,轧后760~780 ℃开始层流冷却、终冷温度为400~600 ℃,试验钢获得铁素体+贝氏体组织。经600 ℃高温拉伸后,试验钢中MC相的质量分数及处于18 nm以下的粒子质量百分比相对于热轧态试样分别提高了16.4%、9.8%,这些新析出的纳米级粒子在高温下起到了良好的沉淀强化作用,一定程度弥补了高温下因剪切模量下降和细晶强化失效导致的高温屈服强度的损失;固溶、沉淀强化为Q345耐火钢主要的高温强化方式。     

60kg级低屈强比耐火钢的实验研究

对一种低屈强比建筑用耐火钢进行实验研究，介绍了实验钢的化学成分、实验工艺、力学性能等，重点论述了合金元素、组织等对钢的屈强比、高温强度的影响。结果表明，该钢具有良好的综合机械性能．组织为铁素体基体加贝氏体第二相．因此获得低的屈强比。合金元素Cr、Mo、Nb等的加入有效地提高了钢的高温性能。     

遇火强化型耐火钢Q420FRE的物理冶金原理与力学性能

 根据微合金纳米第二相在加热升温过程中的析出特点,充分发挥微合金第二相的强化作用,提出了遇火强化型耐火钢技术新思路。与传统耐火钢相比,通过降低钼含量,可以降低钢材成本。遇火强化型耐火钢的生产工艺路径为热轧＋快速冷却,抑制微合金纳米第二相在热轧板冷却过程中析出的同时,获得中低温转变组织。工业试制Nb-V-Ti-Mo复合微合金化遇火强化型耐火钢Q420FRE组织类型为细小的粒状贝氏体,力学性能满足耐火钢标准GB/T 28415—2012的要求,其中室温伸长率和－40 ℃低温冲击韧性优异。经计算,工业试制的遇火强化型耐火钢Q420FRE在600～700 ℃下的纳米MC相沉淀强化增量超过50 MPa。模拟测试表明,工业试制Q420FRE的耐火极限温度接近650 ℃,600 ℃高温回火3 h不失效,空冷至室温后屈服强度上升,具有二次耐火性。     

钼微合金化低碳钢的显微组织与力学性能

借助物理模拟系统采用四种不同的多道次变形及控制冷却工艺,研究了成分为0.12C-0.78Si-1.42Mn-0.74Al-0.32Mo钢的显微组织和力学性能.结果显示:使用物理模拟系统进行高温区的多道次热连轧,并结合控制冷却处理,能够得到不同的复相组织（铁素体/贝氏体组织,贝氏体/马氏体组织）.依贝氏体含量和形态的不同,铁素体/贝氏体复相组织钢的屈服强度为388~558 MPa,抗拉强度为681~838 MPa,总延伸率为15%~27%;贝氏体/马氏体复相组织钢的屈服强度为746 MPa,抗拉强度为960 MPa,总延伸率为19%.      

Q550高强钢的冷却工艺和组织性能研究

摘要：Q550高强钢广泛应用于各类工程机械,其轧制工艺窗口窄,力学性能对轧制工艺非常敏感。为了优化实际生产的轧制工艺参数,本研究设定了3种工艺,通过调整Q550高强钢轧制过程和冷却过程的工艺参数,共得到了3种不同室温组织,对比其室温拉伸、弯曲、-20℃冲击性能检验结果发现,与铁素体+珠光体混合组织相比,上贝氏体组织提高了屈服强度、抗拉强度性能,但是伸长率显著降低;粒状贝氏体组织提高强度和塑性的同时,显著提高冲击韧性,室温粒状贝氏体组织的强韧性综合指标最优。该研究为Q550生产轧制工艺的进一步改善奠定了良好的基础。     

高碳铬轴承钢的成分设计和热处理工艺的研究进展

叙述了高碳铬轴承钢中Mn、Si、Cr、Mo和Al含量及热处理工艺包括马氏体淬火-回火,贝氏体等温淬火、贝氏体-马氏体和马氏体-贝氏体淬火以及纳米贝氏体钢的研究进展。近10年发展的高强度、高塑性和高韧性的纳米贝氏体钢,因其由纳米尺寸的超细贝氏体铁素体板条和板条间富碳的残余奥氏体薄膜组成的特殊组织结构导致其在耐磨和接触疲劳性能方面也具有优越性,该纳米贝氏体轴承钢有良好的应用前景。     

Effect of Ti Addition on Yield Strength of Low-Mo Fire-Resistant Steel at Elevated Temperatures

Herein, a series of low-Mo (0.2 wt%) fire-resistant steels with varying amounts of Ti (0.008–0.13 wt%) are investigated to study the effects of Ti on yield strength at elevated temperatures. At room temperature (RT), precipitation strengthening by nanoscale TiC precipitates is found to be the major factor for the enhanced strength. The amount of TiC precipitates and both the yield and tensile strengths increase monotonically with the Ti content. However, the yield strength ratio (YS at 600 °C divided by YS at RT) of the steel with the highest Ti content (0.13 wt%) is significantly reduced to 0.6. In contrast, the YS ratio of the steels with Ti content in the range of 0.008–0.087 wt% remains above 0.7 and increases with Ti content. The difference between the steels lies in the B content and the resultant bainite volume fraction. The steel with 0.13 wt% Ti does not contain B and has only 4% bainite, whereas the other steels contain 20 ppm B and approximately 60% bainite. Hence, a microstructure with a sufficient fraction of bainite is required to ensure strength at elevated temperatures. The properties can be further improved by Ti precipitation strengthening.     

超级贝氏体钢的现状和进展

超级贝氏体钢的基本合金元素为C-Mn-Si,通过300～500℃低温相变得到超细贝氏体、马氏体和残余奥氏体组织。为减小临界冷却速度、促进贝氏体转变,部分超级贝氏体钢中添加Cr、Ni、Mo等合金元素,并降低C、Mn含量以改善钢材的焊接性能。超级贝氏体钢具有超高强度和良好的塑性,其屈服和抗拉强度分别达～1 200MPa和1 600～1 700 MPa,总伸长率为～15%。新一代超级贝氏体钢的屈服强度可达1 300 MPa以上,抗拉强度超过1 700 MPa。