耐火钢中针状铁素体组织

状 铁 素 体 中含 有 高 密度 位 错 ， 大 量 的 位 错 相 互 缠 结 。 随 着 正 火温 度 的升 高 ， 针 状 铁 素 体 逐 渐减 少 ， 块 状 铁 素 体
逐 渐增 多， 力 学性 能也 不 断 的 降 低 。 回 火后 其 针 状 铁 素 体 组 织 中仍 舍 有 大 量 缠 结 的 位 错 ， 有 利 于 提 高 耐 火 钢
Ｔｈｅ ＦＲ ｓ ｔ ｅ ｅ ｌ Ｍ ｉ ｃ ｒ ｏｓ ｔ ｒ ｕｃ ｔ ｕ ｒ ｅ ｉ ｓ ｃ ｏ ｍｐ ｏ ｓ ｅ ｄ ｂ ｙ ａ ｃ ｉ ｃ ｕｌ ａ ｒ ｆ ｅ ｒ ｒ ｉ ｔ ｅ， ｂｌ ｏ ｃ ｋ ｙ ｆ ｅ ｒ ｒ ｉ ｔ ｅ， ｂａ ｉ ｎｉ ｔ ｅ ａ ｎ ｄ ａ ｓ ｍ ａｌ ｌ ａ —
收 稿 日期 ： ２ ０ １ ２ － ０ ７ — ０ ９ 。 作 者简 介 ： 王 亚男 （ １ ９ ６ １ 一） ，女 ， 辽宁鞍山人 ， 教授 。
第５ 期
王亚男， 等： 耐 火钢 中针 状铁 素体 组 织
・４ ８ １・
钢 的性 能指 标 。当温 度达 到 ８ ３ ０℃时 ， 实验 耐火 钢 中 的针状 铁素 体 明显减 少 ， 抗 拉 强度 和屈 服强 度 明显 下降， 达 不到 ５ ９ ０ ＭＰ ａ 级要 求 。从 综合 力学 性 能方 面考 虑 ， 实验 耐火 钢理 想 的正火 温 度约 为 ７ ７ ０℃。
正 火 温 度 的 变化 情 况 。利 用透 射 电镜 观 察 其 回 火 前 后 微 观 组 织 的 变 化 ， 探 讨 了其 微 观 组 织 结 构 对 性 能 的 影 响 。研 究 结 果 表 明 ， 耐 火钢 的 组 织 主 要 由针 状 铁 素 体 、 块 状 铁 素体 和 贝氏 体 以及 少量 的马 氏体 组成 。 其 中， 针
０ ． ０ ３ ， Ｗ（ Ｂ ） 一０ ． ０ ０ ２ ％， Ｗ（ Ｎｉ ） 一０ ． ３ 。
１ ． ２ 实 验 钢 的 制 备 工 艺
实验 钢轧 制工 艺 为 ： 开 轧温 度 １ ０ ７ ２℃ ， 终 轧温 度 ８ ４ ０℃ ； 开 冷温 度 ７ ４ １℃ ， 终冷 温 度＜ ５ Ｏ ０℃。实
高 温性 能 的保证 。
参 考 文 献：
［ １ ］ 杨 春征 ，刘相 华 ，王 国栋 ， 等 ．控 轧 控 冷 工 艺 对 建 筑 用 耐 火 钢 组 织 和 性 能 的 影 响 Ｅ Ｊ ］ ．材 料 与 冶 金 学报 ， ２ ０ ０ ３ ， ２ （ ２ ）
１ ２ ９ — １ ３２ ．
第３ ５ 卷 第 ５期
２ Ｏ １ ２年 １ ０月
辽 宁 科 技 大 学 学 报
Ｊ ｏ ｕ ｒ ｎ ａ ｌ ｏ ｆ Ｕｎ ｉ ｖ ｅ ｒ ｓ ｉ ｔ ｙ ｏ ｆ Ｓ ｃ ｉ ｅ ｎ ｃ ｅ ａ ｎ ｄ Ｔｅ ｃ ｈ ｎ ｏ ｌ ｏ ｇ ｙ Ｌｉ ａ ｏ ｎ ｉ ｎ ｇ
验钢 的正 火温 度及 性 能如 表 １ 所示 。
表 １ 实 验 钢 的正 火 温 度 和 性 能
Ｔａ ｂ ．１ Ｎ ｏｒ ｍａ ｌ ｉ ｚ ｉ ｎ ｇ— ｔ ｅ ｍ ｐｅ ｒ ａ ｔ ｕｒ ｅ ｏ ｆ ｔ ｅ ｓ ｔ ｅ ｄ ｓ ｔ ｅ ｅ ｌ ｓ ａ ｎ ｄ ｐｒ ｏｐ ｅ ｒ ｔ ｉ ｅ ｓ
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素将 会 大 幅的增 加生 产成 本 ， 但耐 火 钢不 同于 耐热 钢 ， 为 保证 建 筑结 构 的安 全性 ， 其 高温 屈 服 强 度 大予 常 温下 的 ２ ／ ３ ， 只需 在 ６ ０ ０℃温度 下保 持 １ ～３ ｈ ， 不需 要 长 时间在 高 温下保 持性 能 。为 了保证 良好 的焊 接性 能 ， 耐火 钢 中应该 控 制某 些合 金元 素 的加 入 ， 如Ｃ ｒ 元 素 。 因为 Ｃ ｒ 元 素能 够 提 高钢 的 淬 透性 ， 提 高
耐 火钢 是具 有 良好 高温 强度 的低 碳合 金钢 ， 这 是 其 与普 通 建筑 用 钢 的主要 差 别 。高温 强 度 是对 耐
火 钢性 能 的关键 要求 ， 有研 究ห้องสมุดไป่ตู้表 明 ， 在 低碳 低锰 钢 中加 入少 量 的 Ｎｂ和 Ｔｉ 等 合金 元 素 ， 通 过控 轧 控冷 工
艺提高钢的高温强度 以及抗震性能和焊接性能 ， 可满足耐火钒性能的要求［ １ ］ 。在钢 中加入贵重合金元
的高温性能 ， 拥 有 良好 的 高 温 屈 服 强 度 。
关键词： 耐 火钢 ； 针状铁素体 ； 高 密度位错
中图分 类 号 ： Ｔ Ｇ １ ４ ２ ． １ 文 献标 识码 ： Ａ 文章 编 号 ： １ ６ ７ ４ — １ ０ ４ ８ （ ２ ０ １ ２ ） ０ ５ — ０ ４ ７ ７ — ０ ５
Ｓ ｔ ｕ ｄ ｙ ｏ ｎ ａ ｃ ｉ ｃ ｕ ｌ ａ ｒ ｆ ｅ ｒ ｒ ｉ ｔ ｅ ｓ ｔ ｒ ｕ ｃ ｔ ｕ ｒ ｅ ｏ ｆ ＦＲ ｓ ｔ ｅ ｅ ｌ
Ｗ Ａ Ｎ Ｇ Ｙａ ＂ ｎ ａｎ ， Ｈ Ｅ Ｃｈｅ ｎ ｇｘｕ
（ Ｓ ｃ ｈ ｏ ｏ ｌ ｏ ｆ Ｍａ ｔ ｅ ｒ ｉ ａ ｌ ｓ ａ ｎ ｄ Ｍｅ ｔ ａ ｌ ｌ ｕｒ ｇ ｙ， Ｕｎ ｉ ｖ ｅ ｒ ｓ ｉ ｔ ｙ ｏ ｆ Ｓ ｃ ｉ ｅ ｎ ｃ ｅ ａ ｎｄ Ｔｅ ｃ ｈ ｎ ｏ ｌ ｏ ｇ ｙ Ｌｉ ａ ｏ ｎｉ ｎ ｇ， Ａｎ ｓ ｈ ａ ｎ １ １ ４ ０ ５ １， Ｃｈ ｉ ｎ ａ ）
Ｖｏ Ｉ ＿ ３ ５ Ｎｏ ． ５
０ｃ ｔ ．２ Ｏ１ ２
耐 火 钢 中针 状 铁 素 体 组 织
王亚 男 ， 何 承 绪
（ 辽 宁 科 技 大 学 材 料 与 冶 金 学 院 ，辽 宁 鞍 山 １ １ ４ ０ ５ １ ）
摘 要 ： 利 用光学显微镜观察 实验耐 火钢 在 不 同正 火温度 下的铁 素体 组织形 态 ， 分析 了针 状铁 素体 组织随
了碳 当量 ， 但 对焊 接性 不利 。随着 耐火 钢生 产技 术 和生 产工 艺 的不 断完 善 ， 耐火钢 组 织结构 不 断得 到改
善， 耐火 钢 的应用 越来 越广 泛 ＿ ３ ］ 。本 文 利用 光学 显微 镜 和 透射 电镜研 究 了正火 温 度 和 ６ ０ ０℃ 回火 处 理
后 的耐 火钢 的组 织形 貌 ， 分 析 了正 火态 组织 与性 能 的关 系 。
组织 ， 保证 了其 良好 的高温 性能 。因切 变相 变作 用 ， 针状 铁素 体 内部存 在 大量缠 结 的位错 易 于实 现多 滑
移， 使 材料 无 明显 的屈 服行 为 以及 较 高 形 变 强化 能力 。在 高 温 条件 下 ， 大 量缠 结 位 错 能 够 阻 碍 位 错 运
动， 有 利 于提 高耐火 钢 的高 温性 能 。
耐火 钢 中存在 的针状 铁素 体组 织能 提 高钢 的屈 服强 度 ， 实现 相变 强化 ， 有 利 于降低 屈强 比。低屈 强
比对 耐火 钢非 常有 利 。研 究表 明 ， 具 有 针状 铁素 体 组织／ 贝 氏体组 织 的低碳 钢 在 ６ ０ ０℃的高 温下仍 保 持 良好 的高 温性 能＿ ５ ］ 。从 回火 实验 中可 以看 出 ， 经过 ６ ０ ０℃高 温 回火处 理后 ， 实验 钢 中仍存 在 针状铁 素 体
１ 实 验 内 容 及 方 法
１ ． １ 实 验 材 料
实验 用耐 火 钢 的化学 成分 ： Ｗ（ Ｃ ） 一０ ． ０ ９ ， Ｗ（ Ｓ ｉ ） 一０ ． ５ ， Ｗ（ Ｍｎ ） 一１ ． ２ ， Ｗ（ Ｓ ） ｄ０ ． ０ ０ ５ ，
（ Ｐ） ｄ Ｏ ． ０ １ ５ ，Ｗ （ Ｃｒ ） 一 ０ ． ４ ，Ｗ （ Ｔｉ ） 一０ ． ０ ５ ，Ｗ （ Ｃｕ ） 一 ０ ． ５ ，Ｗ （ Ｎｂ） 一０ ． ０ ４ ， （ Ａ１ ）一
３ 结 论
（ １ ）耐火 钢组 织 主要 由针状 铁 素体 、 块状 铁 素体 、 贝氏体 以及少 量 的马 氏体 组成 。（ ２ ）实验 用 耐火 钢 中针 状铁 素体 随着 正火 温度 升 高 而 逐渐 减 少 ， 抗 拉 强 度 和 屈服 强 度 也 不 断 降低 。正 火 温 度 达 到 ７ ７ ０ ℃左右 时其 综合 力学 性 能达 到最 佳 。（ ３ ）针 状 铁 素体 对 耐 火 钢 的综 合 力 学 性 能有 着 重 要 影 响 ， 是 良好
Ａｂ ｓ ｔ ｒ ａ ｃ ｔ ： Ｔｈｅ ｆ ｅ ｒ ｒ ｉ ｔ ｅ ｍｏｒ ｐ ｈｏｌ ｏｇ ｙ ｏ ｆ ｔ ｈｅ ｅ ｘｐ ｅ ｒ ｉ ｍｅ ｎｔ ａ ｌ ｓ ｔ ｅ ｅ ｌ ｉ ｎ ｄ ｉ ｆ ｆ ｅ ｒ ｅ ｎ ｔ ｎｏ ｒ ｍａ ｌ ｉ ｚ ｉ ｎｇ ｔ ｅ ｍｐｅ ｒ ａ ｔ ｕｒ ｅ ｉ ｓ ｏ ｂ— ｓ ｅ ｒ ｖ ｅ ｄ ｂｙ ｍｅ ａ ｎｓ ｏ ｆ ＯＭ ，ａ ｎ ｄ ｔ ｈｅ ｃ ｈａ ｎ ｇｅ ｓ ｏｆ ａ ｃ ｉ ｃ ｕｌ ａ ｒ ｆ ｅ ｒ ｒ ｉ ｔ ｅ ｍｉ ｃ ｒ ｏ ｓ ｔ ｒ ｕ ｃ ｔ ｕｒ ｅ ａ ｌ ｏ ｎｇ ｗｉ ｔ ｈ ｔ ｈｅ ｎ ｏｒ ｍａ ｌ ｉ ｚ ｉ ｎｇ ｔ ｅ ｍｐｅ ｒ ａ ｔ ｕ ｒ ｅ ａ ｒ ｅ ａ ｎａ ｌ ｙ ｚ ｅ ｄ ． Ｔｈｅ ｃ ｈａ ｎ ｇｅ ｓ ｏ ｆ ｍｉ ｃ ｒ ｏ ｓ ｔ ｒ ｕ ｃ ｔ ｕｒ ｅ ｂ ｅ ｆ ｏ ｒ ｅ ａ ｎ ｄ ａ ｆ ｔ ｅ ｒ ｔ ｈｅ ｔ ｅ ｍｐ ｅ ｒ ｅ ｄ ａ ｒ ｅ ｏ ｂｓ ｅ ｒ ｖ ｅ ｄ ｂ ｙ ｍｅ ａ ｎｓ ｏ ｆ ＴＥＭ ，ａ ｎｄ ｅ ｆ ｆ ｅ ｃ ｔ ｓ ｏ ｆ ｍｉ ｃ ｒ ｏ ｓ ｔ ｒ ｕ ｃ ｔ ｕｒ ｅ ｏ ｎ ｔ ｈｅ ｐｒ ｏ ｐｅ ｒ ｔ ｉ ｅ ｓ ａ ｒ ｅ ｓ ｔ ｕ ｄｉ ｅ ｄ．Ｔｈｅ ｒ ｅ ｓ ｕ ｌ ｔ ｓ ｓ ｈｏ ｗ ｔ ｈ ａ ｔ ：
Ｅ ２ ３ 完卫 国， 吴 结 才．耐 火钢 的 开发 与 应 用 综 ￣ ［ Ｊ － Ｉ ．建 筑 材 料 学报 ， ２ ０ ０ ６ ， ９ （ ２ ） ： １ ８ ３ — １ ８ ９ ．
［ ３ ］ 刘志勇 ， 杨 才福 ， 柴锋 ， 等． 建 筑 用耐 火钢 组 织 性 能 研 究Ｅ Ｊ ］ ． 钢 结构 ， ２ ０ ０ ５ ， ２ ０ （ ４ ） ： ７ ５ — ７ ８ ． ［ ４ ３ 刘 刚 ，曲 占元 ． 针 状 铁 素 体 钢 的 力 学性 能 与 显 微 结 构 Ｅ Ｊ ］ ． 材料 开发与应用 ， ２ ０ １ ０ ，２ ５ （ １ ） ：６ － ８ ． ［ ５ ］ 李龙， 丁 桦 ，孙 卫 华 ， 等． 低 屈 强 比 高 强度 建 筑 用 耐 火钢 控 轧 控 冷 实验 ［ Ｊ ］ ． 轧钢 ， ２ ０ ０ ３ ， ２ ０ （ ３ ） ： １ — ４