随着建筑事业的发展,钢结构在高层建筑及大跨度建筑中广泛应用,但是钢结构建筑的耐火性能较差,一般使用耐火材料涂覆来保护钢材,这样不仅会对环境造成污染,还提高了建筑成本。耐火钢是一种具有优良耐火性能的高强度低合金结构钢,相对于普通钢,耐火钢在600℃高温下的屈服强度不低于其在室温下屈服强度的2/3,具有良好的高温耐火性,发展前景非常广阔。微观组织和合金元素是影响材料性能的主要因素,因此,研究耐火钢的组织与力学性能的关系对丰富耐火钢的耐火机理有着重要的意义。本文采用MTS810拉伸试验机、金相显微镜(OM)、扫描电子显微镜(SEM)、透射电子显微镜(TEM)等研究手段分析了正火温度对试验钢力学性能、显微组织的影响,600℃回火后试验钢组织转变情况以及合金元素在高温下对组织、性能的影响规律,并讨论了耐火钢的高温耐火机理。结果表明:(1)正火态试验耐火钢的组织特征是由等轴状先析铁素体、粒状贝氏体、粒状“组织”组成的混合组织。粒状贝氏体是由铁素体基体上分布着有序M-A岛构成,而粒状“组织”是由铁素体基体上分布着无序M-A岛构成。(2)随正火温度的升高,A组和B组耐火钢的抗拉强度和屈服强度均有所降低,延伸率升高,在800℃正火综合力学性能最好。随轧后冷却速度的提高,耐火钢组织中的粒状贝氏体和粒状“组织”增多,晶粒变细,耐火钢的屈服强度与抗拉强度有所提高。(3)正火态试验耐火钢经过600℃保温30min回火处理后,粒状贝氏体和粒状组织中的部分M-A岛会发生分解,而大部分的M-A岛在此条件下保持稳定,这种组织上的稳定性,是耐火钢在高温下保持较好力学性能的主要原因。(4)合金元素Mo在耐火钢中主要是以偏聚的形式存在,其作用是增加过冷奥氏体的稳定性,促进粒状贝氏体和粒状“组织”的形成,提高M-A岛在高温下的稳定性,保证耐火钢的耐火性能。(5)在耐火钢中可以添加微量B元素来代替Mo元素,并制定合理的控轧控冷工艺,可在耐火钢中实现降Mo含量的成分设计。