钢结构作为现代建筑的重要结构形式,代表了当今建筑结构发展的新潮流。但钢结构建筑存在一个致命的缺点,就是防火性能差。为了防止火灾给钢结构建筑造成灾难性破坏,确保人员、财产的安全,因此建筑标准规定用耐火涂层保护钢结构。但是喷涂耐火涂层的工作危害工人的健康,延长了工期,增加了钢结构建造成本。此外,耐火涂层还减少了建筑物的有效使用面积,喷涂作业的飞溅物还造成了环境污染。为了解决这些问题,就应该消除或减少耐火涂层。安全、环保、降低成本和提高劳动生产率是现代建筑发展的趋势之一,耐火钢正是为了适应这一发展趋势而产生。 微观组织和合金元素是决定材料性能的主要因素。为了探索建筑用耐火钢性能与微观组织和合金元素的关系,为建筑用耐火钢的研制在组织和合金设计上提供参考,本论文选用了两种工业试制的耐火钢,对它们进行了力学性能检测与分析;并通过在不同温度下回火,研究了回火温度及回火时间对微观组织的影响;探讨了微观组织与耐火钢力学性能之间的关系;通过相分析研究了耐火钢的高温强化机理;同时通过thermo-calc热力学软件计算,对合金元素Mo、Cr、Nb对组织的影响及高温强化机理进行了探讨。实验结果认为:试验用耐火钢保持良好高温性能的显微组织为:多边形铁素体+少量珠光体+少量粒状贝氏体;耐火钢中保持10%左右,细小、弥散分布在晶界处的M-A岛,是保持低屈强比和耐火钢良好高温性能的一个主要原因;随着回火温度的提高,耐火钢在高温下良好的组织稳定性有利于提高耐火钢的高温性能;试验用耐火钢中,合金元素Mo主要起到固溶强化的作用,Nb主要以析出强化为主,Cr对高温性能的作用不明显,Ti形成的TiN析出物,对强度贡献不大,主要为Nb的析出提供形核点;试验用耐火钢在500℃-600℃之间,NbC的析出强化,是耐火钢保持高温强度的一个主要原因;Mo在此温度区间,形成的Mo₂C及MoC析出物,也是耐火钢保持良好高温性能的另一个主要原因。同时,在此温度的析出相中,Mo、Nb为复合析出,这种复合析出,阻碍了NbC的粗化,保证了析出强化的效果。 所采用的实验方式有:力学性能检测、普通金相显微镜、扫描电镜、透射电镜、相分析等。