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本帖最后由 yinalan 于 2017-12-7 14:44 编辑
硼,只需极微量就能显著提高钢的淬透性,在钢中0.0015-0.003%得硼就可以相当于1%的镍,0.3%的铬。0.1%-0.15%的钼,0.05-0.12%的钒。而且价格相对便宜,在我看来是微微含量大大的梦想,出淤泥而不染濯清涟而不妖,可远观而不可亵玩焉。今天想试着调戏一下她。
硼对铁碳平衡图的作用是降低A4,提高A3,缩小γ相区,硼在α铁中形成置换式固溶体,在γ铁中既可以形成置换式固溶体也可以形成间隙式固溶体。硼固溶于奥氏体后使稳定性大为增加。硼在奥氏体中的溶解度为0.02%。硼是化学性质活泼的元素,能和钢中氧、氮结合形成化学性质稳定的非金属夹杂物。
在钢中加的含量要控制在0.001-0.003%,平均值约为0.0015%效果最好。过量的硼将使淬透性作用降低,引起钢的脆性和热脆性。钢中硼含量小于0.005%时有细化组织作用,数量过多时反而使晶粒粗化。微量的硼在钢中分布不可能非常均匀,局部区域硼的含量可能很高,能够形成硼的共晶,共晶很脆严重恶化钢的性能。硼含量高时钢的抗拉强度和塑性值均下降。
硼是表面活性元素,富集于奥氏体晶界出,主要存在于晶体缺陷处,正是由于硼在晶界富集硼明显降低钢的冲击韧性。当钢中硼含量达0.05%时,由于出现含硼化铁的脆性的共晶组织,室温下已是完全脆性。
硼还是耐热钢和高温合金常用的晶界强化元素。硼的原子半径略大于碳,类似于碳能组成间隙式固溶体的趋势。硼在合金中的作用主要是晶界偏聚造成局部合金化,显著的改变了晶界状态,降低了元素在晶界上的扩散过程而强化了晶界。硼还能影响合金中碳化物或一些金属间化合物的析出改善晶界上碳化物的密集不均匀状态,因而对合金的热强性有利。比如 硼能显著提高镍基高温合金的热强性。
试着回答8爷之前提过的问题
为什么加硼,加多少,为什么硼钢便宜,
只要加入极少量的硼(0.0005%-0.0030%)就能显著提高钢的淬透性,可有效替代其他一些价格昂贵的提高淬透性的合金元素(Cr,Mn,Ni,Mo等)成本低,效率高。
硼对淬透性的有利影响是由于它推迟先共析铁素体的形成抑制了γ到α的转变。这样就在不大的冷却速度下得到非多边形高位错密度的显微组织(针状铁素体,贝氏体和马氏体)提高钢的基体组织的强度。硼推迟γ-α的转变的另一个间接效果是使合金元素溶解度提高,因为合金元素在奥氏体中的溶解度高于铁素体,因此推迟了自时效效应,使材料在轧制之后由于时效而进一步强化。。
加硼另一个作用是可以防止钢在300度左右出现低温回火脆性。有研究表示,铁晶格中间隙固溶体固溶的氮原子引起了低温回火脆性。在300度左右氮容易扩散并在位错附近聚集,氮的聚集阻碍了位错的运动,而位错的运动对金属塑性变形来说非常重要。与氮有很强的亲和力,硼固定绝大多数的氮,并且在液体钢中就以BN析出,使间隙固溶的自由氮原子的数量显著减少。
硼钢是细晶粒钢,即使经短时间高温加热后仍能保持细晶粒。钢就可以锻造时候直接淬火而不会由于晶粒粗化而造成问题,另外硼并不影响淬火处理中马氏体形成的温度。硼钢淬火后并非必须回火,这种热处理简单个人认为是便宜的一大原因。
为什么硼钢好焊接,
决定钢焊接性能的关键因素是碳含量和淬透性,而焊接过热区的最高硬度直接取决于钢的碳含量和淬透性。硼钢可以不经预热直接进行焊接。 |
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