钢中加入钼元素,既可提高耐蚀性,又可提高强度,对耐候桥梁钢很有意义。钼元素在已经量产的Q420级耐候桥梁钢中的添加量很少均未超过0.20 wt.%(以下含量均为wt.%)。本文在0.05C-0.3Si-1.25Mn-0.3Ni-0.45Cr-0.34Cu(wt.%)耐候桥梁钢中加入了不同含量的钼元素,一方面探索钼含量对热机械控制轧制技术(TMCP)下的桥梁钢板组织和力学性能的影响,建立钼含量、组织、力学性能三者的联系;另一方面探索钼含量和热输入对模拟热影响区粗晶区(CGHAZ)组织和低温冲击韧性的影响,为耐候桥梁钢成分的优化和焊接工艺的制定提供参考,并深入理解钼元素在耐候桥梁钢中的应用。本文在0.05C-0.3Si-1.25Mn-0.3Ni-0.45Cr-0.34Cu耐候钢中加入0.05%、0.20%0.35%和0.50%四种含量的钼元素,并在相同的TMCP工艺下轧制成钢板,采用金相、电子扫描、电子背散射衍射、X-ray衍射等方法对组织进行分析,完成拉伸/硬度/低温冲击的力学试验,分析随着耐候桥梁钢中钼含量变化下的组织和力学性能的变化。同时利用热模拟试验机Gleeble3500模拟20 kJ/cm和35 kJ/cm两个热输入制备不同钼含量的CGHAZ,进行组织观察和力学性能测试,并着重进行了CGHAZ低温冲击韧性测试,建立钼含量、组织、低温冲击韧性三者的联系。结果表明,TMCP钢板组织包含多边形铁素体、针状铁素体、粒状贝氏体、板条状贝氏体及M/A组元。当钼含量从0.20%增加到0.35%,多边形铁素体基本消失,粒状贝氏体增加,而当钼含量增加到0.50%,板条贝氏体大幅增加,此外随着钼含量增加,组织中位错密度增大,M/A组元增多,且由块状变为点状和杆状。随钼含量增加,钢板的屈服强度、抗拉强度和硬度均增加,其中屈服强度从500 MPa增加到637 MPa,抗拉强度从710 MPa上升到了833 MPa,但-40℃的冲击韧性从210 J下降到170 J。CGHAZ组织由粒状贝氏体和板条贝氏体构成,随钼含量从0.05%增加到0.50%,粒状贝氏体减少,板条贝氏体增加,M/A组元增多,且小块状的M/A组元变为细条状。20 kJ/cm热输入下,CGHAZ组织实现了强度与母材的匹配。随着钼含量从0.05%增加到0.50%,冲击韧性从271 J降低到106 J,原因为细条状M/A组元数量的增加造成裂纹萌生的吸收功和裂纹扩展功下降。35 kJ/cm热输入下的CGHAZ较20 kJ/cm组织粗大,M/A组元和铁素体尺寸增加,原始奥氏体晶粒尺寸增加了62%~95%;冲击韧性明显下降,特别是其在钼含量超过0.05%时,CGHAZ的-40℃低温冲击韧性降到~20 J。