第3期 万荣春等：Mo对耐火钢高温屈服强度的影响 ,329· 图7可见：铁素体化处理钢中，当M0质量分数 加，从削弱Mo的固溶强化效果，进使铁素体 ≤0.5%时，随Mo含承增加，屈服强度和YS(600℃)/ 化处理钢的高温强度增加幅度逐渐减小.虽然Mo YS(RT)都保特快速增长趋势，Mo的高温固溶强化 含量越高耐火钢的高温强度也越高，但超过0.5%后 作用明显：但M0质量分数>0.5%以斤，高温强度 其强化效果会相对减弱，更重要的是YS(600℃)/ 增长幅度都有所减小，特别是YS(600℃)/YS(T) YS(RT)几乎不再增K,这样再增加Mo含势必 几乎没有增长，Mo的高温固溶强化作用相对减缓. 造成相对浪费.这也是Chijiwa等2认为Q345级别 Mo质量分数>0.5%以后，钢中有微量Mo的析 耐火钢(YS(RT)≥345MPa,YS(600℃≥230MPa) 出相出现2，这样在铁素体中Mo固溶量将不再增 合理的Mo质量分数在0.5%左右的原内. 240m 750 0.8 50 (a) BA (b) BA 200 40 三0.6叶 40 +FA ◆◆FA 30 120 Y(600℃)=137.1wo+58.61 ⊙0g BA 20 80 BA-FA BA-FA 40 10 02 0.0 0.00.10.20.30.40.50.60.70.80.9 0.00.10.20.30.40.50.60.70.80.9 Mo质量分数/% Mo质量分数/% 图TMo对FeMo-C钢高温强度的影响.(a)YS;(b)YS(600℃)/YS(RT) Fig.7 Effect of Mo addition on the strength of Fe-Mo-C steels at 600 C:(a)YS;(b)YS(600 C)/YS(RT) 2.3.2Mo的高温贝氏体相变强化 元尺约为0.2m,亚.单元内有更细小(20nm左 如前所述，高温拉伸时绝大部分Mo将固溶在 右)的亚块存在，而且有碳化物弥散分布在铁素体 铁素体里，且贝氏体化处理钢中贝氏体只占少部分， 条或亚条边界或分布在亚块边界1④.此外，在高温 则Mo的贝氏体相变强化对高温强度的影响则可以 拉伸前后实验钢的组织几乎没行变化，说明贝氏体 通过贝氏体化处理钢的强度减去铁素体化处理钢的 能保证高温下组织结构的相对稳定.这样的织使 强度近似得到.如图7所示，两种热处理钢的屈服 得贝氏体化处理钢的高温强度高于铁素体化处理. 强度差和YS(600℃)/YS(RT)差的增长趋势与贝氏 随贝氏体体积分数的增加，贝氏体包用在铁素体周 体体积分数的增长趋势基本一致.在贝氏体体积分 用形成如图1(d)中所标示出的复合结构，利用贝 数达到10%(0.4Mo钢)和20%(0.7Mo钢)时，屈服强 氏体/铁素体界面强化，阻碍位错在铁素体晶内滑 度差均出现快速增长.特别在0.7Mo钢屈服强度差 移，强化复合结构中铁素体，从而提高钢的高温强 的增幅快速加大，达到36.2MPa.同样，YS(600℃)/ 度.同时，组织中贝氏体体积分数越高，这种复合强 YS(RT)从0.4%Mo开始出现差值，之后养值逐渐 化结构越多，耐火钢的高温强度也越高，当贝氏体 增大，到0.7%Mo时差值出现快速增长，增幅达到 体积分数达到20%时耐火钢的高温强度显著增加. 0.113.这表明由Mo引起贝氏体相变强化对耐火钢 当然，贝氏体相变强化作用也行一定极限（如图7 高温强度也有重要的影响，而且贝氏体体积分数达 所示)，0.8%Mo的贝氏体化处理钢中贝氏体体积分 到20%时对高温强度提升明显.另外，需要指出的 数超过20%后，其强化效柴又相对减缓.此外，当贝 是，如果按照耐火能力YS(600℃)/YS(RT)≥2/3以 氏体体积分数超过50%后，纽织中基体相由铁素体 上判断，只有Mo质量分数达到0.7%以上时贝氏体 转变成贝氏体，钢的塑性也会明显下降.因此，确 化处理钢才能满足要求（见图7(b).作为研究Mo 定贝氏体体积分数斋要多方面的考虑 的强化机理的简化耐火钢化学成分的Fe-Mo-C三 2.3.3Mo的主要高温强化机理 元模型钢，其强度必然低于相同M0含量的普通耐 从图7中可以发现：Mo质量分数从01%到 火钢.在普通耐火钢设计中还会添加Mn、Si、Cr等 0.8%,铁素体化处理钢的屈服强度增量为89.6 常用合金元素，从而使耐火钢的强度和YS(600℃)/ MPa,YS(600℃)/YS(RT)增量为0.294：ii两种热 YS(RT)得到保证 处理钢的屈服强度差的增为44.5MPa,YS(600℃)/ 贝氏体通常由细小的亚单元或亚块组成，亚单 YS(RT)差值的增为0.129.铁素体化处理钢的高第 期 万荣春等 对耐火钢高温屈服强度的影响 · · 图 可见 铁素体化处理钢 中, 当 质 量分数 毛 时, 随 含最增加, 屈服强度和 ℃ 都保持快速增长趋势, 。的高温固溶强化 作用 明显 但 。质量分数 以后, 高温强度 增长幅度都有所减 小, 特别是 ℃ 几乎没有增 长, 的高温固溶强化作用相对减缓 质量分数 以后 , 钢 中有微量 的析 出相 出现 , 这样在铁素体中 固溶量将不再增 加, 从 削弱 的固溶强化效果, 进 使铁素体 化处理钢的高温强度增加幅度逐渐减小 虽然 含量越高耐火钢的高温强度也越高, 但超过 后 其强化效果会相对减弱, 更重要的是 ℃ 几乎不再增 长, 这样再增加 含 录势必 造成相对浪费 这也是 等 认为 级别 耐火钢 , 合理 的 质 录分数在 左右的原因 任勺自 ︸长挂象出余彩以李 卜护巴︵比︶吕﹄ 过长粼佘彩出以享 侧燃墨因艺阅 ` ` 二 一司` 滩 , 习 质量分数 , , 石 质量分数 盛 占 习 一 图 对 件 钢窃温强度的影响 ℃ · ℃ ℃ 的高温 贝氏体相变强化 如前所述 , 高温拉伸时绝大部分 将固溶在 铁素体里 , 且 贝氏体化处理钢中贝氏体只占少部分, 则 的贝氏体相变强化对高温强度的影响则可以 通过 贝氏体化处理钢的强度减去铁素体化处理钢 的 强度近似得到 如 图 所示, 两种热处理钢的屈服 强度差和 ℃ 差的增 长趋势一与贝氏 体体积分数的增长趋势基本一致 在贝氏体体积分 数达到 钢 和 钢 时, 屈服强 度差均 出现快速增长 特别在 钢屈服强度差 的增幅快速加大 , 达到 同样 , ℃ 从 。开始 出现差值 , 之后 差值逐渐 增大, 到 时差值 出现快速增长, 增幅达到 这表明 由 引起贝氏体相变强化对耐火钢 高温强度 也有重要的影响, 而且贝氏体体积分数达 到 时对高温强度提升明显 另外 , 需要指出的 是, 如果按照耐火能力 ℃ 以 上判断, 只有 质量分数达到 以上 时贝氏体 化处理钢才能满足要求 见图 作为研究 的强化机理的简化耐火钢化学成分的 一 一 二 元模型钢, 其强度必然低一于相同 含量的普通耐 火钢 在普通耐火钢设计中还会添加 、 、 等 常用合金元素, 从而使耐火钢的强度和 ℃ 得到保证 贝氏体通常由细小的亚单元或亚块组成, 亚单 儿尺 寸约为 拼 , 亚单儿 内有更细小 左 右 的亚块存在, 且有碳化物弥散分布在铁素体 条或亚条边界或分布在亚块边界 此外, 在高温 拉伸前后实验钢的组织几乎没有变化, 说 明贝氏体 能保证高温下组织结构的相对稳定 这样的组织使 得 贝氏体化处理钢 的高温强度高于铁素体化处理 随贝氏体体积分数的增加 , 贝氏体包围在铁素体周 围形成如图 中所标示 出的复合结构, 利用贝 氏体 铁素体界面强化 , 阻碍位错在铁素体晶 内滑 移 , 强化复合结构 中铁素体, 从 而提高钢 的高温 强 度 同时, 组织中贝氏体体积分数越高, 这种 复合强 化结构越 多, 耐火钢的高温强度也越高, 当贝氏体 体积分数达到 时耐 火钢的高温强度显著增加 当然 , 贝氏体相变强化作用也有一定极限 如图 所示 , 的 贝氏体化处理钢中贝氏体体积分 数超过 后 , 其强化效果又相对减缓 此外 , 当贝 氏体体积分数超过 后, 组织中基体相 由铁素体 转变成 贝氏体, 钢的塑性也会明显下降 因此 , 确 定贝氏体体积分数需要多方面的考虑 的主 要高温强化机理 从图 中可以发现 质 量分数从 到 , 铁素 体化处理 钢 的屈服 强度 增量 为 , 增量为 一两种热 处理钢的屈服强度差的增呈为 , ℃ 差值的增 录为 , 铁素体化处理钢的高