326 北京科技大学学报 第35卷 最有效的方法3-.常用的耐火钢，如武钢的WGJ 表1 Fe-Mo-C钢的名义化学成分（质录分数） 510C2,新日铁的NSFR400和NSFR490,Mo的 Table 1 Nominal chemical composition of Fe-Mo-C steels% 质量分数都在0.5%以上2,7-8副.一日M0添加量 钢样编号CMoe钢样编号C Mo Fe 稍有减少，材料的高温强度就会迅速下降.作为 0.1Mo0.110.1余量 0.5M00.110.5众0 一种贵金属心素，M0含承的增加必然会增加耐火 0.2Mo 0.110.2余量 0.6M00.110.6余 0.3Mo0.110.3余量 0.7M00.110.7余年 钢的生产成本.随着市场需求的加大以及对建筑品 0.4Mo0.110.4余量0.8Mo0.110.8余量 质要求的提高，迫切需要加快研发其有低成木的耐 火钢. 热处理后的薄板制成标准高温拉伸样品 Mizutani等3]认为Mo在耐火钢中存在两种高 (GB/T4338-1995),在SHIMADZU-100kNA材料 温强化形式，即固溶强化和促进贝氏体转变而形成 试验机上进行室温与高温力学性能测试，其中高 的相变强化，但并没有明确哪种是Mo的主要高 温拉伸温度为(600士1)℃，保温15min后开始拉 温强化机理.至今，不问学者对Mo的高温强化机 伸，拉伸速率为10-3s1,每个数据点代表两个平 理仍然看法不一9-10，而弄清Mo的主要高温强 行试样的平均值. 化机理有助于寻找Mo的替代方法以设计低成本低 热处理后以及高温拉伸后的试样经切割、研 Mo(质量分数<0.3%)其至无Mo耐火钢.此外，Mo磨、抛光及4%硝酸乙醇溶液腐蚀斤，用配备冇 的添加量的不同必然会对贝氏体体积分数产生影Image--Pro Plus软件的Leica DMRD止置式光学 响，进而影响到耐火钢的高温性能：但遗憾的是，上显微镜(OM)观察试样显微纵织和定量组织中贝氏 述研究中3,10并没有定量给出Mo的高温固溶强化 体的体积分数，采用JSM-7600F扫描电子显微 效果，也没有给出与贝氏体体积分数的定量关系.最 镜(SEM)对组织的精细结构进行观察. 近，笔者利用贝氏体相变强化的方式，通过调整Mo 2实验结果与讨论 的含量，成功开发了其有优异高温性能的贝氏体体 积分数约为12%的低Mo(质异分数<0.3%)耐火钢， 2.1微观组织 这为开发低成木高强度级别的耐火钢提供了一个 Fe-Mo-C钢经贝氏体化处理(BA)后的组织如 思路. 图1所示.可见，其主要组织为铁素体(F)加贝氏 本研究采用简化耐火钢化学成分的FeMo-C三 体(B).此外贝氏体化处理后的钢中还存在少量（体 元模型钢，采用两种不问热处理工艺制度得到不同 积分数≤5%)的珠光体(P),如图1所指小黑色区 的组织，研究一系列M0含量的耐火钢的高温力域.贝氏体'与珠光体在高倍扫描电镜下的差别如图 学性能，通过对比Mo的固溶强化和贝氏体相变强 2所示.从图可见珠光体为层片结构，贝氏体则' 化的效果，分析Mo在耐火钢中主要高温强化机理. 蔡明晖山所观察到形貌基木一致，由不连续的碳 研究还定中给出Mo的高温固溶强化影响公式及贝 化物和贝氏体铁素体板条组成.铁素体化处理(FA) 氏体体积分数对高温强度的影响关系，从而为开发 后Fe-Mo-C钢的主要组织为铁素体（如图3所示）， 低成木低Mo或尤Mo耐火钢提供设计思路. 同时发现在组织中存在极少量珠光体和贝氏体（两 者体积分数总量≤2%).Honeycombel12i认为，少量 1实验材料及方法 珠光体（体积分数≤5%）对低碳钢的屈服强度影啊 Fe-MoC钢的名义化学成分如表1所示.八种 甚微，因此木研究中不考虑实验钢中少量珠光体对 实验钢采用真空电弧炉熔炼，浇铸成铸锭，然后将 屈服强度的影响.贝氏体化处理钢的高温拉伸后的 铸锭重新加热至(1100士5)℃，保温0.5h后热轧成 组织如图4所示.可见拉伸前后的组织特别是贝氏 3mm厚的板材，然后空冷至室温. 体几乎没有变化，说明贝氏体化处理后的纠织具行 热轧斤试样分别进行铁素体化处理和贝氏体 很好的高温稳定性 化处理.其中铁素体化处理L艺为：在950℃保 图5给出了贝氏体化处理钠中贝氏体体积分数 温0.5h,然后随炉冷却至760℃保温0.5h,再随 随Mo质量分数的变化情况.可以看出Mo质量分 炉冷却至500℃后空冷至室温.贝氏体化处理1：艺 数在01%时贝氏体的体积分数仅为2.9%左右，之 为：在950℃保温0.5h,然后在510℃的亚硝酸盐 后贝氏体体积分数随Mo质量分数的增加而显著增 浴炉中进行等温处理，保温0.5h后出炉，空冷至 加，说明Mo有利于贝氏体的形成.Mo能强刻推迟 室温. 珠光体转变并降低转变速度，提高过冷奥氏体稳定· · 北 京 科 技 大 学 学 报 第 卷 最有效的方法 一“ 常用的耐火钢 , 如武钢 的 , 新 日铁的 和 , 的 质量分数都在 。 以上 阵 一 一 日 添加 呈 稍有减少 , 材料 的高温 强度就会迅速下降 作为 一种贵金属儿素 , 含量的增加必然会增加耐 火 钢 的生产成本 随着市场需求 的加大 以及对建筑 钻 质要求的提 高, 迫切需要加快研发具有低成木的耐 火钢 等 认为 在耐火钢中存在两种高 温强化形式 , 即固溶强化和促进 贝氏体转变而形成 的相变 强化, 但并没有 明确哪 种是 的主要高 温强化机理 至今 , 不同学者对 的高温 强化机 理仍然 看法不一 一` , 佰弄清 的主要高温 强 化机理有助 ' 寻找 的替代方法以设计低成木低 质量分数 甚至无 耐火钢 此外 , 。 的添加量 的不 同必然会对 贝氏体体积分数产生影 响, 进而影响到耐火钢的高温性能 但遗憾的是, 上 述研究中, `明并没有 定量给 出 的高温 固溶强化 效果, 也没有给 出与贝氏体体积分数的定呈关系 最 近, 笔者利用贝氏体相变强化的方式 , 通过调整 的含最, 成功开发 了具有优异高温性能的贝氏体体 积分数约为 的低 质最分数 耐火钢 , 这为开发低成木高强度级别的耐火钢提供了一个 思路 本研究采用简化耐火钢化学成分的 一 一 二 元模型钢 , 采用两种不同热处理工艺制度得到不同 的组织 , 研究一系列 含量的耐火钢 的高温力 学性能 , 通过对 比 的固溶强化和贝氏体相变强 化的效果, 分析 在耐火钢中主要高温强化机理 研究还定量给 出 的高温固溶强化影响公式及 贝 氏体体积分数对高温强度的影响关系, 从 为开发 低成木低 或无 耐火钢提供设计思路 表 一 钢的名义化学成分 质最分数 认 钢样编 号 召 滩 一 一 卜冈样编号 。 , 余 量 余量 余量 余量 任︸月 石 … 曰八︹︶︸ 热 处 理 后 的 薄 板制 成 标 准 高 温 拉 伸 样 品 一 , 在 一 材料 试验机上进行室温 , 。高温 力学性 能测试 , 其中高 温拉伸温度为 士 ℃, 保温 后开始拉 伸 , 拉伸速率为 一” 一`, 每个数据 点代表两个 平 行试样的平均值 热 处理 后以及高温拉伸后的试样 经切割 、 研 磨 、 抛光及 硝酸 乙醇溶液腐蚀 后, 用配备有 一 软件 的 止置式光学 显微镜 观察试样显微组织和定 录组织中贝氏 体 的体积 分数 , 采用 一 扫描 电 子显微 镜 对组织的精细结构进行观察 实验材料及方法 一 一 钢 的名义化学成分如表 所示 八种 实验钢采用真空电弧炉熔炼, 浇铸成铸锭, 然后将 铸锭重新加热至 士 ℃, 保温 后热轧成 厚的板材, 然后空冷至室温 热轧后试样 分别进行铁素体化处理和 贝氏体 化处理 其 中铁素体化处理 艺为 在 ℃保 温 , 然后随炉冷却至 ℃保温 已 , 再随 炉冷却至 ℃后空冷至室温 贝氏体化处理 一艺 为 在 ℃保温 , 然后在 ℃的亚硝酸盐 浴炉 中进行等温处理, 保温 后 出炉, 空冷至 室温 实验结果与讨论 微观组织 一 一 钢经贝氏体化处理 后的组织如 图 所示 可见 , 其主要组织为铁素体 加贝氏 体 此外 贝氏体化处理后的钢中还存在少量 体 积分数 落 的珠光体 , 如图 所指示黑色区 域 贝氏体 , 珠光体在高倍扫描 电镜下的差别如图 所示 从图可见珠光 体为层片结构 , 贝氏体则 , 蔡明晖 所观察到形貌基木一致, 由不连续 的碳 化物和 贝氏体铁素体板条组成 铁素体化处理 后 一 一 钢 的主要组织 为铁素体 如图 所示 , 同时发现在组织中存在极少量珠光体和贝氏体 两 者体积分数总量 毛 `“ 认 为, 少量 珠光体 体积分数 对低碳钢的屈服强度影响 甚微, 因此木研究中不考虑实验钢中少量珠光体对 屈服强度 的影响, 贝氏体化处理钢的高温拉伸后的 组织如图 所示 可见拉伸前后的组织特别是贝氏 体几乎没有变化, 说明贝氏体化处理后的组织具有 很好的高温稳定性 图 给 出了贝氏体化处理钢中贝氏体体积分数 随 质量分数 的变化情况 可以看出 质 录分 数在 时 贝氏体的体积分数仅为 左右, 之 后贝氏体体积分数随 质量分数的增加 显著增 加, 说明 有利 几贝氏体的形成 能强烈推迟 珠光体转变并降低转变速度, 提高过冷奥 氏体稳定