热处理温度对345 MPa级耐火钢组织及性能的影响

研究了不同热处理温度对345 MPa级耐火钢组织和性能的影响.结果表明,经过热处理后试验耐火钢的组织特征是由铁素体基体、少量粒状贝氏体和M-A岛组成的混合组织.随着热处理温度的升高,铁素体晶粒尺寸长大,粒状贝氏体和M-A岛数量减少,耐火钢的抗拉强度、屈服强度和屈强比下降,延伸率升高.在加热温度为800℃时,铁素体晶粒形状规则,贝氏体分布均匀,综合力学性能最好.     

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。     

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.     

高层建筑用耐火钢的研制

介绍了鞍钢生产的高性能耐火钢的研制过程及各项性能指标.鞍钢耐火钢内在质量好、化学成分设计合理、焊接性能良好,完全可满足低成本、高性能的建筑用钢要求.     

耐火钢的材料特性和焊接性能

建筑用耐火钢不仅能够满足常温下普通钢材的焊接结构的规范要求，而且能够保证在温度高达600℃时，其屈服强度达到常温下的2／3。本文描述了讨论了耐火钢的材料特性，加工性能，焊接性能及其焊缝性能，结果表明，耐火钢除了具有良好的加工性能和焊接性能之外，还能满足室温和高温下的强度和冲击性能要求，其焊缝性能如强度和冲击等都能满足要求，这已经被与实物尺寸相同的箱型柱和梁焊缝模型所证实。     

建筑用耐火钢的研究现状及发展趋势

耐火钢是建筑钢结构的首选绿色钢铁材料。国外钢铁生产企业通过不同的成分设计思路相继开发了不同级别的耐火钢,并已大量应用于高层建筑。国内也进行了研究开发,且性能达到与国外耐火钢相当的水平,但是应用业绩较少,其原因是传统耐火钢Mo含量高,合金成本远高于普通建筑用钢。耐火钢必须通过一定量的贝氏体以保证良好的高温性能,而贝氏体属中温转变组织,对轧制及冷却工艺要求高,是耐火钢开发的难点。开发低Mo含量的低成本、高强度、高韧性耐火钢,并逐渐取代普通建筑钢+耐火涂层,是现代建筑钢结构的发展趋势之一。     

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。     

耐火钢耐火机理的研究

综述了耐火钢的高温强度强化机理以及成分、组织、生产工艺对其耐火性能的影响,并展望了今后的研究重点和发展方向.     

高性能耐火耐候建筑结构用钢的显微组织研究

利用光学显微镜和透射电子显微镜对不同热处理工艺制度下高性能耐火耐候建筑用钢的显微组织进行了观察和分析。结果表明：热轧态50mm厚的高性能耐火耐候建筑用钢在910-940℃范围内正火,经600-700℃温度回火后,能获得铁素体、低碳贝氏体并含有少量M／A岛的组织,在低碳贝氏体边界上形成的细小稳定合金碳化物,有利于该钢在高温状态下的组织稳定及耐火性能的提高。     

钒对耐火耐候钢组织与性能的影响

为了探索V对耐火耐候钢组织和性能的影响,采用相变仪、电子显微镜、相分析和拉伸等方法,研究了V对CCT曲线、不同热轧工艺条件下显微组织及室温和600℃拉伸性能的影响,探讨了微观组织与力学性能之间的关系.结果表明向钢中添加V可以提高相变温度,而0.20%V促进铁素体的形成;V在钢中的作用取决于其析出相,随钢中V含量增加,析出V量增加,析出物数量相应增加并细化;对于0.60%Mo耐火耐候钢,要得到高的高温屈服强度和YS比,组织中必须引入适当比例的贝氏体.     

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。     

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.     

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。     

钒对耐火钢显微组织及高温性能的影响

 通常采用控轧控冷方式生产耐火钢Mo-Nb复合合金化。采用电子显微镜、相分析和三维原子探针等方法,研究了不同热轧工艺条件下钒对含钒耐火钢的室温和600 ℃拉伸性能的影响,探讨了微观组织与力学性能之间的关系。结果表明,添加钒后能形成细小弥散分布的析出物,配合控制贝氏体比例后能有效地提高室温和高温力学性能;钒在热轧态耐火钢中主要固溶于先共析铁素体内,再加热至600 ℃时热轧态被“隐藏”的钒存在明显的析出,进一步提高了含钒耐火钢的高温性能。     

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。     

Nb-V微合金化0.15 ~ 0.35Mo含量和轧制温度对建筑用耐火钢性能的影响

试验钢采用50 kg中频感应炉熔炼,并轧成13mm钢板。试验了R1-0.15MoNb,R2-0.15MoV,R3-0.35MoNbV,R4-0.35MoNbVB和R5-0.35MoNbVTiB耐火钢的轧制温度（1 010～1 050℃）对该钢性能的影响。结果表明,R3钢（/%:0.04C,1.12Mn,0.32Si,0.018P,0.023S,0.35Cr,0.35Mo,0.025Nb,0.15N）在1030℃轧制后具有最佳的综合性能,即抗拉强度598 MPa、屈服强度514 MPa、延伸率28%、屈强比0.86、600℃回火前后HV硬度值分别为215和204、0℃冲击功124J;600℃的屈服强度355 MPa,屈强比为0.69,满足耐火钢国家标准要求。     

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。     

Fire-resistant structural steels

The resistance of buildings and other facilities to fire depends on the extent to which their steel structures soften when heated to the temperatures created by the fire. A steel is generally considered fire-resistant if its strength when heated to such temperatures for short periods of time remains equal to 0.6–0.7 of its strength at room temperature. The alloying system Cr-Mo-V-Nb can be used for steels that are designed to be fire-resistant up to 700° C. The greatest resistance to fire — up to 800°C — is obtained in steels that contain boron. __________ Translated from Metallurg, No. 7, pp. 44–51, July, 2007.     

首钢高强建筑用耐火钢的研制

本试验研究了合金设计及生产工艺对以Q345级钢为载体的耐火钢综合性能的影响,并取得较好结果,为首钢开发经济、优质耐火钢奠定了基础。