PDF《新型含 B 耐火钢的性能及组织特征研究》

30 mm)棒状试样.高温拉伸试验根据 ISO783 进行. CCT 曲线测定 试样取自轧态钢板,尺寸为 ?3 mm*10 mm.采用 Formastor-F 全自动热膨胀仪 测定 CCT 曲线. 奥氏体化温度为 1000℃, 保温 5min, 冷速在 500℃/h 和360000℃/h 之间. 显微组织分析 光学金相组织显示采用 3%硝 酸酒精腐蚀;

染色剂成分: A (1%硝酸酒精溶液) +B(4% 苦味酸各取 10mL),先用硝酸酒精溶液侵蚀 2s,然后 在混合液中侵蚀 20~25s;

应用光学显微镜(OM)、场发 射电子扫描电镜(sirion 400)观察分析三种状态下试验 钢的金相组织特征.透射电镜分析在 Philips Tecnai20 上进行,加速电压

200 kv;

金属薄膜试样制备采用双 喷电解腐蚀,电解液为 10%高氯酸+90%冰乙酸,电解 电压约 30v,室温.

2 试验结果 2.1 力学性能 表2是试验钢的力学性能测试结果.从表中可 以看出,所设计的试验钢的力学性能完全满足耐火 钢要求. 表2试验钢的力学性能 Table

2 Tensile properties of room-temperature and high-temperature (at 600℃) 室温 600℃高温 Rel/MPa Rm/MPa As/% YR/% Rel/MPa YS 比/%

505 680

24 0.74

395 0.78 2.2 CCT 曲线 图1给出了试验钢的 CCT 曲线.图中存在铁素 体相变区域和贝氏体相变区域,只有在很低的冷速 (小于

6 000℃/h)下才能得到铁素体组织,冷却速 度在 500℃/h 和360 000℃/h 之间范围内均可获得贝 氏体.从组织形成角度看,如果控制适当的冷却工 艺向钢中添加合金元素 B 可获得满足耐火钢力学性 能要求的铁素体+贝氏体混合组织. 图1试验钢 CCT 曲线 Fig.

1 CCT curves of the tested steel 2.3 显微组织分析 图2是热轧态试验钢的光学金相照片.在光学 显微镜下观察,试验钢的组织是等轴状或块状的先 共析铁素体,其间是易受腐蚀的黑色区域,这些黑 色区域在金相显微镜观察被认为是珠光体,但经 SEM、TEM观察分析,这些区域为无序排列的马氏 体岛状相或呈一定方向性排列的马氏体岛(M-A), 如图3所示.这两种组织形态被称为粒状组织和粒状 贝氏体[4,5] . 图2试验钢金相组织 Fig.

2 The microstructure of the tested steel 试验钢的组织形态为先共析等轴状铁素体+粒 状贝氏体/粒状组织. 为了确定 M-A 岛中马氏体量及 分布,采用着色浸蚀观察试验钢的金相组织特征, 如图

4 所示.图中马氏体呈白色,铁素体呈黄色, 黑色的可能是珠光体或贝氏体.马氏体形态均呈现 不规则外形,分布在基体晶粒的交界处,所占份额 第2卷第5期2007 年5月322 新型含 B 耐火钢的性能及组织特征研究 为20%~30%. 图5为TEM 观察到的典型粒状贝氏体组织特 征.粒状贝氏体组织出现在原奥氏体晶粒的晶界处, 属于上贝氏体,在贝氏体铁素体板条之间存在细条 状的马氏体和碳化物(图5a) ,部分岛内可以清楚地 看到板条马氏体形态. (a)晶粒形态 (b)马氏体及马氏体中的贝氏体 (c)贝氏体 图3试验钢的 SEM 分析结果 Fig.

3 SEM micrographs of the tested steel 图4试验钢中的马氏体形态 Fig.

4 Optical micrographs of martensite in the tested FR steels 耐火钢的组织中包含了贝氏体、马氏体等非平 衡转变产物,这些非平衡产物在高温下要发生演变, 导致力学性能发生变化.尤其是,火灾过程中钢制 构件要承受一定程度的载荷,这些外加载荷又会诱 导钢组织发生演变[6,7,8] . 所以, 要研究钢的耐火机理, 首先就要认识高温下钢的组织演变. 图6是试验钢 600℃回火及高温拉伸状态下的 SEM 观察结果.在回火或者是拉伸后,原来的晶粒 形态及贝氏体区域中 M-A 岛的特征维持不变;