.330 北京科技大学学报 第35卷 温强度增量明显大两种热处理钢高温强度差值增 时为了更好地保证耐火钢的高温强度，可以在耐火 量，表明M0的固溶强化对高温强度的影响明显大 钢中适当的添加微量（质承分数<0.03%）的微合金 于Mo的贝氏体相变强化，固溶强化为Mo在耐火 元素Nb、V和Ti.由此，根据该思想成功设计了 钢中的主要高温强化机理， 一种Q345级别低成本低Mo(<0.3%)Nb微合金化 Mo通过固溶强化直接强化铁素体基体，实现 (<0.03%)耐火钢.低Mo耐火钢组织为铁体+珠 对铁素体化处理钢的高温屈服强度的提高：面贝氏光体+贝氏体（贝氏体体积分数为12%），并有着低 体相变强化是通过贝氏体/铁素体复合强化结构的 的屈强比(<0.6)，优异的高温强度(240MPa)和优 界面强化间接强化铁素体基体的.M0的固溶强化 良的耐火性能(Y(600℃)/YS(RT):0.691)161. 是直接和主要强化机理，贝氏体相变强化是间接和 上述结果很好地给出了一个思路，即通过控轧 次之的强化机理.因此，利用贝氏体相变强化不能 控冷技术调整贝氏体体积分数，并配合Nb、V和Ti 完全替代Mo的固溶强化，只能替代部分.Calado 微合金化处理，可以制备出不同强度级别的低成本 等)尽管通过控制终轧温度使0.2%Mo耐火钢的 低Mo或无Mo耐火钢.进一步的研究在后续工作 室温屈服强度达到475MPa,但YS(600℃)/YS(RT) 中进行 却低于2/3.这说明当耐火钢的Mo含量很低或无 3结论 M0时，不仅要利用贝氏体相变强化等手段，还需 要寻找方法替代Mo的固溶强化，直接强化铁素体 (1)Mo可以显著提高耐火钢高温强度，但对室 基体，保证耐火钢的高温屈服强度 温强度的提高不明显 2.4低成本低Mo和无Mo耐火钢的设计 (2)Mo在耐火钢中的主要高温强化机理为固溶 综上所述，可知固溶强化为Mo在耐火钢中的 强化.当Mo质量分数≤0.5%时，高温固周溶强化效果 主要高温强化机理，贝氏体相变强化对耐火钢的 明显，600℃时每添加质承分数0.1%的Mo,屈服强 高温强度有重要影响.Mo含降低，必然使Mo的 度增量为13.71MPa:但当Mo质分数>0.5%后， 固溶强化和贝氏体相变强化作用减弱.因此，为了 高温强度增幅逐渐减小. 控制耐火钢的成本，设计低成本低Mo(<0.3%)或 (3)贝氏体相变强化对耐火钢的高温强度有重 无Mo耐火钢时，可以通过控轧控冷工艺来增加 要影响.高温强度随肴贝氏体体积分数增加心逐渐 组织中贝氏体体积分数，增强贝氏体相变强化，弥 增加，当贝氏体体积分数达到20%时耐火钢的高温 补损失的固溶强化，保证耐火钢的高流强度：但贝 强度显茗增加. 氏体相变强化作用有一定极限，不能完全替代作为 Mo主要高温强化机理的固溶强化.所以在设计超 参考文献 低Mo或无Mo耐火钢时，还可以通过成本相对较 低的微合金元素Nb、V和Ti的析出强化替代Mo [1]Fushimi M,Keira K,Chikaraishi H.Development of fire 的固溶强化米直接增强铁素体基体的高温强度，从 resistant steel frame building structures.Nippon Steel 而保证耐火钢的高温强度. Tech Rep,1995,66:29 Mo的固溶强化方式是置换固溶强化，其固溶 2 Chijiwa R,Tamehiro H,Yoshida Y,et al.Development 强化的强度增量与Mo的质承分数成正比13到.通过 and practical application of fire-resistant steel for build- ings.Nippon Steel Tech Rep,1993,58:48 对实验数据的拟合（图7(a)虚线），可以得到600℃ [3]Mizutani Y,Ishibashi K,Yoshii K,et al.590MPa class 时Mo质录分数从0.1%到0.5%的固溶强化公式： fire-resistant steel for building structural use.Nippon Steel Tech Rep,2004,90:45 YS(600℃)=137.1uMo+58.61,MPa. (1) [4 Uemori R,Chijiiwa R,Tamehiro H,et al.AP-FIM study 其中，Mo为Mo的质量分数.从式(1)中可见，即 on the effect of Mo addition on microstructure in Ti-Nb steel.Appl Surf Sci,1994,76/77:255 每添加质量分数0.1%的Mo,高温屈服强度增承为 [5 Sha W,Kirby B R,Kelly F S.The behaviour of struc- 13.71MPa. tural steels at elevated temperatures and the design of fire 根据式(1)减少质量分数0.2%的Mo,高温周 resistant steel.Mater Trans,2001,42:1913 溶强化的屈服强度增量降低27.4MPa,f而如图7(a) 6]Sha W,Kelly F S,Guo Z X.Microstructure and proper- 所示体积分数为10%的贝氏体（参照0,4Mo钢）可 ties of nippon fire-resistant steels.J Mater Eng Perform, 以提高高温屈服强度35.3MPa,两项正好相抵.同 1999,8(5):606· · 北 京 科 技 大 学 学 报 第 卷 温强度增量明显大一几两种热处理钢高温强度差值增 量 , 表 明 的固溶强化对高温强度 的影响明显大 于 的贝氏体相变强化, 固溶 强化为 在耐火 钢中的主要高温强化机理 通过 固溶强化直接强化铁素体基体, 实现 对铁素体化处理钢的高温屈服强度的提高 贝氏 体相变强化 是通过 贝氏体 铁素体复合强化结构的 界面 强化间接强化铁素体基体的 的固溶强化 是直接和主要强化机理, 贝氏体相变强化是间接和 次之的强化机理 因此 , 利用 贝氏体相变强化不能 完全替代 的固溶强化 , 只能替代部分 等 尽管通过控制终轧温度使 耐火钢 的 室温 屈服强度达到 , 但 却低于 这说 明当耐火钢的 含量很低或无 时, 不仅要利用 贝氏体相变强化等手段 , 还需 要寻找方法替代 。的固溶强化 , 直接强化铁素体 基体, 保证耐火钢的高温屈服强度 低成本低 和无 耐火钢的设计 综上所述, 可知固溶强化为 在耐火钢 中的 主要高温强化机理 , 而贝氏体相变强化对耐火钢 的 高温强度有重要影响 含量 降低 , 必然使 的 固溶强化和 贝氏体相变强化作用减弱 因此 , 为了 控制耐火钢 的成木 , 设计低成本低 或 无 耐火钢 时, 可以通过控 轧控冷 艺来增 加 组织 中贝氏体体积分数, 增强 贝氏体相变强化 , 弥 补损失的固溶强化 , 保证耐火钢的高温强度 但 贝 氏体相变强化作用有一定极 限, 不能完全替代作为 主要高温强化机理的固溶强化 所以在设计超 低 或无 耐火钢 时, 还可以通过成本相对较 低 的微合金儿素 、 和 的析出强化替代 的固溶强化来直接增强铁素体基体的高温强度 , 从 而保证耐火钢 的高温强度 的固溶强化方式是置换固溶强化, 其固溶 强化的强度增量与 的质最分数成正比 通过 对实验数据的拟合 图 虚线 , 可以得到 ℃ 时 质量分数从 到 的固溶强化公式 时为了更好地保证耐火钢的高温强度 , 可 以在耐火 钢中适当的添加微 最 质量分数 的微合金 元素 、 和 由此 , 根据 该思想成功设计 了 一种 级别低成本低 。 微合金化 耐火钢 低 耐火钢组织为铁素体 珠 光体 贝氏体 贝氏体体积分数为 , 并有着低 的屈强比 , 优异的高温强度 和优 良的耐火性能 肛 `“ 上述结果很好地给 出了一个思路, 即通过控轧 控冷技术调整贝氏体体积分数, 并配合 、 和 微合金化处理, 可以制备 出不同强度级别的低成木 低 或无 耐火钢 进一步的研究在后续工作 中进行 结论 一可以显著提高耐火钢高温强度 , 但对室 温强度的提 高不明显 。在耐火钢中的主要高温强化机理为固溶 强化 当 质量分数 毛 时, 高温 固溶强化效果 明显, ℃时每添加质量分数 的 , 屈服强 度增量为 但 当 质母分数 后, 高温强度增幅逐渐减小 贝氏体相变强化对 耐火钢的高温强度有重 要影响 高温强度随着 贝氏体体积分数增加 ' 逐渐 增加, 当贝氏体体积分数达到 时耐火钢的高温 强度显著增加 参 考 文 献 二 。 , 其中, 二 。为 的质量分数 从式 中可见, 即 每添加质量分数 的 , 高温屈服强度增 最为 根据式 减少质量分数 的 , 高温固 溶强化的屈服强度增 呈降低 , 如图 所示体积分数为 的贝氏体 参照 。钢 可 以提高高温屈服强度 , 两项止好相抵 同 , , · 从 亡 , , , , , · 甲 几 亡 , , 【」 , , , · 乞 几 决 , , , , , · 一 一 尹尹 、 , , 【 , , 材 乍 几 , , 〕 , , 二 二 , ,