随着建筑事业的发展,采用钢结构的建筑也在迅速增加,但是钢结构建筑的耐火性能远较砖结构和钢筋混凝土结构为差。一般采用耐火材料涂覆来对钢材进行保护,这样使得建筑成本增加、还会危害人的身体健康并造成严重的环境污染。因此,提高钢材本身的耐火性能是减少防火涂层、增强建筑物抗火能力最为有效的方法。钢的耐火性主要是通过添加适量合金元素(Mo、V、Nb、Ti等)来实现。Mo是有利于高温强度的最有效元素之一,但随着Mo含量的增加,材料的建筑成本也随之大幅度。因此,发展合金元素种类少、Mo含量低的耐火钢具有重要意义。本文基于攀钢已有的研究成果,结合控轧控冷工艺设计了分别含有0.15 Mo+B、0.3 Mo两个系列的热轧试验耐火钢,并对试验耐火钢进行CCT曲线、拉伸性能试验、冲击试验对其力学性能进行研究;采用金相显微镜(OM)、扫描电子显微镜(SEM)、透射电子显微镜(TEM)研究手段分析了热轧态下试验钢的显微组织特征、以及合金元素在高温下对组织、性能的影响规律,并对耐火钢的高温耐火机理进行了讨论。本文研究结果表明:①设计和开发的两个系列试验耐火钢具有良好的耐火性、抗震性、焊接性,可以满足耐火钢的使用要求。②热轧试验耐火钢的组织特征为先析铁素体、粒状“组织”、粒状贝氏体组成的混合组织,而并不包括通常认为的珠光体。其中先析铁素体呈等轴状,且0.15Mo+B系列试验钢中的先析铁素体的含量要比0.3Mo系列试验钢的少。在600℃保温30min的回火热处理后,粒状“组织”/粒状贝氏体中的M-A岛发生部分分解,由此也可以验证金相组织观察下的黑色区域不是珠光体。M-A岛中的马氏体的精细亚结构为孪晶或板条中高密度的位错。③耐火钢的耐火机理主要体现在高温下,M-A岛大部分保持稳定,并伴随有合金元素析出强化,一定程度上限制了高温下耐火钢强度的大幅度下降,从而保持良好的高温性能。④除了高温固溶强化,Mo在耐火钢中的作用更重要的是增加过冷奥氏体的稳定性,促进轧后空冷之后,试验耐火钢中粒状贝氏体组织的形成,从而具有良好的耐火性能。⑤可以提出含V智能型耐火钢的概念。含V智能型耐火钢就是添加了适量的合金元素V,通过控轧控冷将V固溶在钢基体中,从而在火灾时可以有进一步的析出,保证良好高温性能的一种耐火钢。