通过高温拉伸和持久实验研究了非调质钢MFT8 的高温力学性能，用扫描电子显微镜观察高温拉伸和持久实验试样的断口形貌及组织演变规律。结果表明，从室温至500℃范围内，MFT8 钢晶粒尺寸、析出相形貌未发生明显变化，高温强度的降低主要由于位错强化作用的减弱;在450℃条件下，MFT8 钢具有以穿晶断裂和高塑性为代表的低温蠕变特点，材料内部虽然出现部分蠕变孔洞，但导致蠕变断裂的主要原因为析出相颗粒处应力集中引起的楔形开裂;对持久数据的线性外推得出，MFT8 钢450℃在10 万小时的持久强度为184.4 MPa。

     非调质钢由于具有与调质钢相近的力学性能，同时省去了淬火、回火等高能耗工序，近年来获得了广泛的关注与应用。作为典型的冷作强化型非调质钢，MFT8 采用热轧后冷拔与时效处理相结合的工艺手段，综合利用细晶强化、位错强化、弥散强化等方法，使其强度满足8.8 级紧固螺栓的国家标准，在汽车制造等领域已经得到充分的应用。目前，对于非调钢的研究主要集中于强韧化机制分析和加工生产流程的改良，即已经建立起该类材料在常温下组织、性能和生产工艺之间关系的系统理论。值得注意的是，在能源动力等领域同样大量需求高温紧固件，如果非调质钢可以应用于这些领域，将有利于我国节能减排目标的实现。然而，按照经典理论，非调钢的多种强化机制在高温下均存在退化的可能，如晶粒粗化、位错对消、析出相回溶等。

     目前对非调钢高温力学性能的研究比较少，且主要为瞬时高温拉伸性能的报道，缺少对材料热强性，即高温蠕变持久性能的研究。针对以上问题，本文对非调质钢MFT8 的高温拉伸和持久性能进行分析，研究高温下不同强化机制的减弱程度，分析高温拉伸与持久的断裂行为，为扩展该材料的应用范围提供理论和实验基础。

1、实验材料及方法

     实验用MFT8 冷作强化非调质钢的名义成分如表1 所示，经过热轧的MFT8 钢直径为11.2 mm，冷拔至直径9.0 mm 后，在250℃条件下保温2 h 以获得最佳的常温力学性能。经过该标准生产流程，MFT8 钢的组织形貌如图1 所示，基本组织为铁素体 碎化珠光体，晶粒度为12 级(按照GBT 6394 -2002 测定) 。

表1 非调质钢MFT8 的名义化学成分(质量分数，%)

非调质钢MFT8 的名义化学成分

MFT8 钢的原始组织

图1 MFT8 钢的原始组织(a) 和析出相形貌(b)

     高温拉伸实验温度选定为100、150、200、250、300、400 和500℃，实验按照GB/T 4338 -1995 进行。持久实验在GNCJ-100 型蠕变持久试验机上进行，实验条件由高温拉伸测试结果分析得出，具体温度为450℃，应力范围为680～290 MPa。所有试样在断裂后用JSM-6360LV扫描电镜进行断口观察，同时为了分析高温拉伸和持久过程中的组织演变，在断口后方的平行区域内分别沿纵向、横向取样进行形貌分析。用于组织观察的试样经标准金相制样方法(砂纸打磨 机械抛光) 处理后，采用4%硝酸酒精溶液侵蚀。

2、结论

1) 在室温至500℃范围内，MFT8 钢的晶粒尺寸和析出相形貌没有明显变化，屈服强度和抗拉强度的降低主要由于位错强化机制的减弱;

2) 在450℃条件下，MFT8钢表现出典型的低温蠕变特点，材料为穿晶断裂并具有较高的塑性，试样内部虽然出现部分蠕变孔洞，但导致蠕变断裂的原因为析出相颗粒处应力集中引起的楔形开裂;

3) 持久数据的线性外推结果表明，MFT8 钢在450℃10 万小时的持久强度为184.4 MPa，在强度层面已经具备了代替火电厂用同等级调质钢的潜质。