PDF《新型含 B 耐火钢的性能及组织特征研究》

第2卷第5期2007 年5月320 中国科技论文在线 SCIENCEPAPER ONLINE 新型含 B 耐火钢的性能及组织特征研究 陈杰1,2 ,潘复生1 ,左汝林1 ,李聪2 ,党莹1 (1.

重庆大学 材料科学与工程学院,重庆 400044;

2.攀枝花钢铁(集团)公司,四川 攀枝花 617067) 摘要:应用光学显微镜(OM)、场发射扫描电子电镜(SEM)、透射电镜(TEM)等技术,对含 B 耐火钢试验钢的 力学性能和常温、600℃回火、高温拉伸状态的组织结构进行了研究,分析了合金元素 B、V 在耐火钢中的作 用.研究结果表明:①合金元素 B 促进贝氏体的形成.在含 Mo 质量浓度为 0.15%的钢中添加提高淬透性的 合金元素 B,通过控制适当的工艺条件,可以获得综合性能良好的耐火钢;

②含B耐火钢组织的基本特征是 先共析铁素体+粒状贝氏体/粒状组织的混合组织,粒状贝氏体或粒状组织中的 M-A 岛是保证耐火钢具有良好 的高温性能的基本组织;

③耐火钢中添加 V,有利于提高钢的高温性能. 关键词:金属材料;

粒状贝氏体;

显微组织观察;

耐火钢;

Mo;

B 中图分类号:TF125.3+2 文献标识码:A 文章编号:1673-7180(2007)05-0320-6

0 引言 耐火钢的概念是

20 世纪

80 年代末日本首先提 出的[1] ,日本研究者通过在钢中添加微量的Cr、Mo、 Nb等合金元素开发出了耐火温度为 600℃的建筑用 耐火钢, 该钢在 600℃的高温下屈服强度保持在室温 的2/3 以上,维持时间 1~3 小时.同时,在常温下, 耐火钢与普通建筑结构用钢的基本力学性能相当, 且具有良好的焊接、抗震和加工性能,并归属于焊 接结构用轧制钢材一类. 一般认为,对于 400~490 MPa强度级别的耐火 钢,要保证钢的耐火性能向钢中添加的Mo含量应增 加至 0.5%[1~2,6~14] . 进入

21 世纪, 受世界钼铁资源紧 张的影响,钼铁价格不断上涨,从2001 年的 3.02 美元/磅上涨到

2005 年的 36.7 美元/磅[3] .如按耐火 钢中Mo含量 0.5%计算, 每吨钢成本增加约

1400 元, 高额的新增成本显然限制了大而广的建筑用结构材 料的应用. 降低 Mo 的含量是耐火钢近年来的重要发展方 向之一.本文通过向钢中添加能提高钢淬透性的合 金元素 B,设计出一种新型的低钼低成本耐火钢. 论文对其组织结构及耐火机理进行了较深入研究.

1 试验材料及方法 1.1 试验材料 试验用钢采用真空感应炉冶炼, 铸成 40kg 的钢 锭. 然后经 1200℃加热后锻成 40mm*170mm*160 mm 板坯.表1是试验钢的化学成分. 表1试验用钢的化学成分(质量浓度 %) Table

1 Chemical composition of the tested steel (mass fraction %) C Si Mn P S Mo B 0.056 0.301 1.26 0.0062 0.0056 0.153 0.0028 注:钢中添加 Nb、V、Ti 等合金元素. 1.2 热轧试验 热轧试验在 ?400mm 实验室轧机上进行.板坯 厚度为 40mm,加热温度 1100~1250 ℃,保温 1h, 通过

4 道次轧成 12mm 的板,轧后空冷. 1.3 试验方法 为了研究耐火钢的高温下的组织演变,研究耐 火钢机理,将试验钢分别进行回火处理(简称回火 态) 、高温拉伸变形处理(简称高温拉伸态) .回火 处理的条件确定为:600 ℃保温 30min,空冷;

高温 拉伸变形处理的条件确定为:将热轧试验钢在

600 第2卷第5期2007 年5月321 中国科技论文在线 SCIENCEPAPER ONLINE ℃下进行高温拉伸试验,接近抗拉强度点时停止试 验,随后空冷.用OM、SEM、TEM 观察分析热轧 态及回火态、高温拉伸态的组织特征,然后用三维 原子探针 3DAP 研究热轧态及高温拉伸态试验钢中 合金元素的空间分布特征. 力学性能试验 拉伸试样取自横向, 制成 ?5 mm(标距