耐火钢

关于耐火钢的文献综述报告报告人：张译文、张文杰背景及意义成分设计思想生产工艺及方法显微组织12345力学性能及应用当前，大型建筑、高层建筑不断涌现，这些建筑大多为钢结构建筑，防火耐火成为高大建筑亟待解决的问题。普通建筑用钢受热时其强度和承载能力迅速降低,不能满足高大建筑用钢要求。就是因为上述两种原因，人们便展开了对耐火钢的研究，日本最早进行此项研究，并且研究比较成熟、技术比较领先。图1钢材高温时强度变化曲线由图可见钢材在高温时特别是在300摄氏度以上，随着温度的升高，其强度是急剧下降的！成分决定结构，结构决定性质，性质决定用途！基于上述提出的问题，人们提出了以下成分设计解决方案：一、对刚才进行适当的微合金化，因为有些微合金金元素具有提高钢的高温强度的作用，而且作用比较明显。二、降低钢中C的含量，C是钢中必不可少的元素，因为耐火钢是焊接结构用钢，为了改善钢的焊接性能，应控制ｃ含量在较低水平。A、钢的微合金化B、降低C含量微合金元素Si在钢中不仅可以可以促进铁素体的形成，还可以抑制渗碳体的长大，提高钢的高温强度。Mn主要起到脱氧防止热脆性的作用提高高温强度最为有效的元素，但它们很贵重，会增加成本Ti和V在耐火钢的作用与Nb相似，可以增加钢的高温强度，改善钢焊接后的塑韧性单独添加Nb可增加钢的室温和高温强度，Nb、Mo复合添加是提高钢高温强度的有效途径参考文献：[1]完卫国.吴结才.耐火钢的开发与应用综述根据耐火钢的性能要求,各国对多种合金系的耐火钢进行了研究,目前生产的耐火钢有Mo-Nb,Mo-Nb-Ti,Mo-V,Mo-Cr-Nb,Mo-Cr-Nb-V合金系钢等,为提高钢的耐候性,还研制了Mo-Cr-Cu,Mo-Cr-Cu-V-Ti-Ni合金系钢[1—5]。参考文献：[1]SHAW,KELLYFS,BROWNEP,etal.Developmentofstructuralsteelswithfireresistantmicrostructures[J].Materials[2]张志勤,张朝生.建筑用耐火钢材的开发和应用[J].鞍钢技术,1997,(9):27-37.[3]NKKCorp.Productionoflowyieldratiofireresistantsteel[P].JapanPatent:2000∋192142,2000-01-11.[4]完卫国,杨才福.490MPa级建筑用耐火钢的成分设计与成分筛选试验[J].钢铁,2002,37(增刊):243-248.[5]王泽林.高层建筑用耐火钢的研制[J].鞍钢技术,2004,(2):23-27.降C、高纯度、微合金化、超细晶化是现代物理冶金技术发展的趋势.耐火钢是一种焊接结构用钢,为了改善钢的焊接性,希望其C含量较低.目前建筑用耐火钢的C含量一般控制在0.2%以下。钢坯加热温度、终扎温度控制扎后冷却条件控制热处理工艺控制国内外研究表明：钢坯加热温度、终轧温度、轧后冷却条件、热处理工艺等对耐火钢的性能有显著影响，合理控制上述工艺可以优化耐火钢的性能。参考文献：[1]完卫国.建筑用耐火钢的研制和实际应用[A].钢铁译文集[C],马鞍山:[sn],1996,(2):29-40.参考文献：[1]贺静.耐火钢的耐火机理研究.西华大学硕士论文图2无Mo系耐火钢金相组织图图3Mo-V-Ti系耐火钢金相组织图由图可见：室温组织中含有：粒状贝氏体+珠光体+铁素体参考文献：[1]贺静.耐火钢的耐火机理研究.西华大学硕士论文图4Mo-Nb-V-Ti系耐火钢金相组织图图5Mo-Nb-Ti系耐火钢金相组织图由图可见：室温组织中含有：粒状贝氏体+珠光体+铁素体参考文献：[1]贺静.耐火钢的耐火机理研究.西华大学硕士论文图6无Mo系耐火钢金相组织图（回火600℃，保持30min）图7Mo-V-Ti系耐火钢金相组织图（回火600℃，保持30min）由图可见：高温组织中含有：多边形铁素体+粒状贝氏体+少量珠光体参考文献：[1]贺静.耐火钢的耐火机理研究.西华大学硕士论文图6Mo-Nb-V-Ti系耐火钢金相组织图（回火600℃，保持30min）图7Mo-Nb-Ti系耐火钢金相组织图（回火600℃，保持30min）由图可见：高温组织中含有：多边形铁素体+粒状贝氏体+少量珠光体由上述文献中提供的4种类型的耐火钢金相组织图中可以看出:一、室温组织均含有：粒状贝氏体+珠光体+铁素体二、高温组织均含有：多边形铁素体+粒状贝氏体+少量珠光体通常混合添加Mo,Cr等微合金元素可使耐火钢获得铁素体+珠光体+针状铁素体(或下贝氏体)的混合组织。有研究指出[1]：针状铁素体或贝氏体可以有效提高耐火钢的高温强度。因此，针状铁素体或者粒状贝氏体是耐火钢耐火的有效组织成分。参考文献：[1]完卫国,杨才福.490MPa级建筑用耐火钢的成分设计与成分筛选试验[J].钢铁,2002,37(增刊):243-248.耐火钢的力学性能：与普通C-Mn钢相比，耐火钢的强度在高温下降低较少,即使在600℃下,其屈服强度也能保持高于室温屈服强度的2/3，普通钢的弹性模量在600℃时急剧下降,而耐火钢的弹性模量即使在600℃时也大约是室温值的75%,并且直到约700℃时仍能保持较高值。高温蠕变性能优良可焊接性能较好。参考文献：[1]完卫国,杨才福.490MPa级建筑用耐火钢的成分设计与成分筛选试验[J].钢铁,2002,37(增刊):243-248.耐火钢的应用：为了提高普通建筑钢结构抵抗火灾的能力，必须采取相应的防护措施，但传统的喷涂、防火板、混凝土等防火保护措施费工、费时，还增加建筑结构的质量，减少使用面积，延长工期，提高了建造成本。研制和应用耐火钢正是为了减薄或取消耐火涂层。因此在高层建筑或者防火要求较高的建筑中更加凸显其优越性。表一普通钢结构和耐火耐候钢结构防护成本对比[1]参考文献：[1]张威振.徐志胜.耐火耐候钢的研究与应用现状