微合金元素对690MPa级耐火钢组织性能的影响

针对690 MPa级空冷贝氏体耐火钢目前存在的屈强比过高无法满足抗震性能,以及冲击韧性过低和高温600℃下屈服强度降低的问题,设计了两种成分的低碳贝氏体耐火钢,分别为低V高Nb+Ti和高V低Nb+Ti两种成分,目的是获得室温屈服强度大于690 MPa,屈强比小于0.85,高温600℃屈服强度大于室温屈服强度的2/3,即460 MPa,以及-40℃低温冲击韧性均值大于69 J的高强韧耐火钢。试验过程中首先在冶炼炉进行冶炼,后将铸锭加热到1200℃以上保温,在900℃左右锻造,锻造完成后采用两阶段控制轧制工艺。为了改善试验钢的力学性能和显微组织,对试验钢采取最终热处理方法,热处理工艺采用正火空冷+回火空冷,正火温度选取Ac3以上30~50℃之间,回火温度采用贝氏体转变温度范围内的温度。对热轧态的试样和经过热处理后的试样进行对比分析,通过金相、扫描等对试样显微组织进行分析,通过常温力学拉伸试验、600℃高温拉伸试验和-40℃低温冲击试验,对试验钢的力学性能进行对比分析,同时对微合金元素Nb、V、Ti对过冷奥氏体连续冷却转变曲线(CCT曲线)的影响进行了研究分析。结果表明:通过微合金元素Nb、V、Ti的调整,能使F+P转变线明显右移,贝氏体转变线趋于扁平化,组织由原来的粒状贝氏体转变为粒状贝氏体与板条贝氏体的混合组织。通过增加V,降低Nb+Ti的含量,对热轧态的组织对比,发现可以获得的粒状贝氏体组织中M-A岛更加细小均匀,更有利于改善材料的塑韧性。对热处理后的试验钢的组织和性能进行对比发现,通过增加V,降低Nb+Ti的含量,组织由粒状贝氏体转变为粒状贝氏体与板条贝氏体的混合组织,而板条贝氏体对试验钢的力学性能有利。Y1试验钢中大块的粒状贝氏体组织对试验钢的低温冲击韧性不利,Y2试验钢中细小的粒状与板条状贝氏体的混合组织,能显著改善试验钢的冲击韧性。因此,在实际生产中,应尽量获得细化的板条贝氏体组织才能使材料的性能更好。与此同时,对比相同成分的热处理后的试验钢发现,回火温度对试验钢的屈服强度的影响更为明显,对抗拉强度影响较小,通过采取合理的调控回火温度,发现Y1试验钢在350℃时力学性能最佳,但高温屈服强度和低温冲击韧性不理想,而Y2试验钢在400℃时力学性能最佳。综上所述,Y2经过正火+400℃回火、1 h热处理工艺后具有优秀的综合性能,即抗拉强度为1009 MPa、屈服强度为855 MPa,600℃的屈服强度为481 MPa,满足屈服强度大于室温屈服强度的2/3,-40℃冲击功均值为145 J,大于69 J,满足690 MPa级耐火钢的要求。

建筑结构用耐火钢性能及涂料涂覆减薄研究

对采用Nb、Ti、Mo复合微合金体系优化设计的345MPa级耐火钢常温、高温下的力学性能进行研究。结果表明,优化后的345MPa级耐火钢有较低的屈强比与良好的高温力学性能。对普通Q235钢梁与345MPa级耐火钢梁进行不同厚度涂料涂覆和耐火测试,对钢结构防火涂料的涂覆减薄进行研究。结果表明,在同等防火涂料涂覆条件下,345MPa级耐火钢耐火极限高于普通Q235钢梁,耐火极限的提高主要由于软化温度的提高。345MPa级耐火钢在涂料涂覆减薄的条件下,满足北京2022冬奥会滑雪大跳台裁判塔二级防火设计要求。

J390FR耐火钢焊条模拟火灾条件下高温性能

通过调整390 MPa级耐火钢配套用焊条合金元素C,Mn,Ni,Mo,研究影响焊条熔敷金属高温拉伸性能的因素;采用光学显微镜和扫描电镜观察焊条熔敷金属微观组织,研究在模拟二次火灾下影响焊条熔敷金属高温性能的机理。结果表明,合金元素C,Mn主要影响焊条熔敷金属室温抗拉强度;合金元素Mo是高温性能主要影响因素,尤其是在模拟二次火灾条件下,随着合金元素Mo含量增加,焊条熔敷金属高温屈服强度升高;Mo元素固溶于铁素体强化作用及焊缝金属具有热稳定良好的M-A组织,是焊条熔敷金属在高温下具有良好性能的重要原因。

回火温度对高强抗震耐火钢板组织与力学性能的影响

采用光学显微镜(OM)、扫描电镜(SEM)、透射电镜(TEM)和拉伸试验等研究了不同温度回火后690 MPa级高强抗震耐火钢板的微观组织、复合析出相形态、拉伸断口形貌和力学性能。结果表明:热轧态试验钢具有较高的强度,但其抗震性和塑韧性较差;随着回火温度的升高,试验钢的强度呈现先增后降的趋势;300℃回火后,试验钢具有优异的综合力学性能,组织主要为回火马氏体+铁素体+贝氏体,同时有大量细小的含Nb、V、Ti、Mo的复合析出相弥散分布于基体中,析出相颗粒的平均尺寸为40.5 nm,这种细小析出相在高温时不易粗化,能够减缓高温强度损失,此时其-40℃冲击吸收能量达到最大值,为171 J。