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1、鈮鉬微合金化耐火鋼的性能及工藝研究112完衛(wèi)國，吳結(jié)才，楊才福1.馬鞍山鋼鐵股份有限公司技術(shù)中心，馬鞍山2430002.北京鋼鐵研究總院，北京100081摘要：測定了鈮鉬微合金化耐火鋼的CCT曲線，研究了耐火鋼的性能，包括室溫和高溫拉伸性能、系列溫度下的沖擊性能、應(yīng)變時(shí)效性能等。探討了終軋溫度、冷卻速度、回火處理對耐火鋼性能的影響。結(jié)果表明：試驗(yàn)鋼的綜合性能完全滿足了設(shè)計(jì)指標(biāo)的要求，生產(chǎn)工藝的研究工作為耐火鋼的工業(yè)生產(chǎn)提供了有益的參考。關(guān)鍵詞：耐火鋼；高溫強(qiáng)度；終軋溫度；性能[1][2]為滿足我國鋼結(jié)構(gòu)的發(fā)展需求，馬鋼開展了耐火鋼的試驗(yàn)研究和工業(yè)試制工作
2、。重點(diǎn)研究了鈮鉬微合金化耐火鋼的性能以及軋制工藝和回火工藝對鈮鉬微合金化耐火鋼性能的影響。1試驗(yàn)材料及試驗(yàn)方法試驗(yàn)鋼A采用1000kg中頻感應(yīng)爐冶煉，澆注成250kg的8寸鋼錠，鍛造成130mm方坯。在工業(yè)窄帶鋼生產(chǎn)線上將試驗(yàn)鋼軋成了斷面為130mm×18mm的板材，軋制時(shí)加熱溫度為1200℃－1250℃，開軋溫度為1130℃－1190℃，終軋溫度為1000℃，7道次軋成，軋后空冷。試驗(yàn)鋼的化學(xué)成分（成品分析）見表1。選取了1塊中板廠工業(yè)生產(chǎn)的25mm規(guī)格的16Mn鋼板取樣作為對比試樣（B），試驗(yàn)鋼B的化學(xué)成分（成品分析）也列于表1中。表1試驗(yàn)鋼和對比鋼
3、的化學(xué)成分（％）編號鋼種CSiMnPS其它A耐火鋼0.080.201.010.0180.018Nb、Mo等B16Mn0.160.341.440.0210.013－C耐火鋼0.100.250.890.0270.012Nb、Mo等在軋成的試驗(yàn)鋼A板材上取樣加工成φ10mm×120mm的試樣，在Gleeble－2000熱模擬試驗(yàn)機(jī)上測定了試驗(yàn)?zāi)突痄摰腃CT曲線。奧氏體化溫度為920℃，奧氏體化時(shí)間為15分鐘。觀察了試驗(yàn)鋼A板材的金相組織。對軋制的18mm厚試驗(yàn)鋼A板材和對比試驗(yàn)用鋼板B進(jìn)行試驗(yàn)。室溫拉伸試驗(yàn)按GB/T228—1987試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)，拉伸試樣尺寸為φ1
4、0mm。高溫拉伸試驗(yàn)按照日標(biāo)JISG0567在Gleeble－2000熱模擬試驗(yàn)機(jī)上進(jìn)行，高溫拉伸試樣尺寸為1φ8mm，試驗(yàn)溫度為200℃－700℃；V形缺口試樣尺寸為10×10×55（mm），采用GB/T229—1994試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行系列溫度沖擊韌性試驗(yàn)，試驗(yàn)溫度為20℃、0℃、-20℃、-40℃和-60℃；按國標(biāo)GB4160-84進(jìn)行了應(yīng)變時(shí)效敏感性實(shí)驗(yàn)，應(yīng)變量為5%，應(yīng)變后在250℃人工時(shí)效1小時(shí)。將18mm厚試驗(yàn)鋼A耐火鋼板材分別在550℃、600℃、650℃、680℃進(jìn)行2小時(shí)回火處理，測試了試樣的常溫拉伸性能、沖擊性能和600℃高溫拉伸性能。試
5、驗(yàn)鋼C用于終軋溫度、軋后冷卻速度對組織性能的影響研究。它取自馬鋼采用轉(zhuǎn)爐+連鑄工藝生產(chǎn)的用于軋制耐火H型鋼的異型坯，試驗(yàn)鋼C的化學(xué)成分列于表1中。從異型坯上切取500mm×300mm×120mm方形坯料，坯料被鍛成斷面為60mm×130mm的方坯。隨后在試驗(yàn)軋機(jī)上經(jīng)過三道次軋制成16mm厚板材。軋制過程再加熱溫度為1200℃，保溫2小時(shí)，軋制過程分別采用了850℃、900℃、950℃、1000℃不同終軋溫度軋后空冷。對于950℃終軋的試樣還采用了0.7℃/秒（空冷）、6℃/秒（小水量噴水）、9℃/秒（大水量噴水）、15℃/秒（水淬）不同的軋后冷速。對于1
6、000℃終軋的試樣采用了0.7℃/秒（空冷）、0.25℃/秒（埋砂）兩種軋后冷速。測試了不同工藝試樣的常溫拉伸性能和600℃高溫拉伸性能、0℃的沖擊性能，拉伸試樣尺寸為φ10，室溫拉伸試驗(yàn)按GB/T228—1987試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)，高溫拉伸試驗(yàn)按照國標(biāo)GB4338-95進(jìn)行，試驗(yàn)溫度為600℃；沖擊韌性試驗(yàn)采用GB/T229—1994試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)，試樣為10×10×55mmV型缺口試樣。對上述各條件下的試樣進(jìn)行了微觀組織觀察，對部分試樣用截線法測量了鐵素體的晶粒尺寸和體積百分?jǐn)?shù)。2試驗(yàn)結(jié)果與討論2.1耐火鋼的CCT曲線試驗(yàn)鋼A的CCT曲線測定結(jié)果見圖1。從圖1可看出
7、，耐火鋼的貝氏體轉(zhuǎn)變溫度為400℃－630℃，冷卻速度低于0.5℃/秒時(shí)鋼的組織為鐵素體＋珠光體，冷卻速度為1-5℃/秒時(shí)，鋼中還會出現(xiàn)貝氏體組織，冷卻速度為10℃/秒以上時(shí)，鋼中珠光體消失，組織為鐵素體＋貝氏體組織。一般耐火鋼軋后的冷卻速度在0.5-5℃/秒范圍內(nèi)，軋后空冷的冷卻速度約0.5－2℃/秒。2圖1耐火鋼的CCT曲線2.2耐火鋼的組織、性能試驗(yàn)鋼A板材的顯微組織為鐵素體＋珠光體＋少量貝氏體，見圖2。一般認(rèn)為有少量[3][4]貝氏體出現(xiàn)有利于提高鋼的高溫性能，這種組織是耐火鋼的理想組織。3%硝酸酒精腐蝕400×圖2試驗(yàn)鋼A板材的顯微組織試驗(yàn)鋼A
8、板材的力學(xué)性能和工藝性能檢驗(yàn)結(jié)果見表2，可見完全滿足設(shè)計(jì)指標(biāo)的要求。表2耐火鋼的
