硼的作用

guozhiwei · 发表于 2024-1-25 10:59:19

　　合金元素的作用

　　3.1 硼的作用硼是硼钢中最重要的合金元素。含硼药物开发的其他知识和内容也可以到网站具体了解一下，我们是领域内专业的企业平台，欢迎您的关注和了解！

　　它的最主要的作用是提高钢的淬透性，因而可以增大钢材的可淬透尺寸，或者提高淬火

　　后钢材截面内组织和性能的均匀性。关于硼提高淬透性的机理已经提出多种说法，其中比较

　　一致的认识是：由于硼推迟了铁素体的生核过

　　643perIg硼程

　　(

　　但并不影响奥氏体或铁素体基

　　体的热力学性能，也就是说硼可以降低铁素体的生核速率，但并不影响其长大速率以及珠光

　　体和马氏体的形成速度

　　)

　　而提高钢的淬透性。

　　各种机理的差别在于硼通过什么方式推迟铁素体

　　的生核速率，这其中有：硼原子的偏聚降低奥氏体晶界能、硼降低铁在奥氏体晶界的自扩散

　　能力、硼原子偏聚减少生核位置、

　　M23(B

　　，

　　C)6

　　硼碳化物的作用等等学说。对硼提高淬透性

　　的机理各国学者已经进行了大量的研究，即使在目前仍在不断地进行着。

　　3.2硼提高淬透性的作用具有许多不同于其他合金元素的特点。

　　主要有：

　　(1)提高淬透性的能力极强。

　　0.0010％～0.0030％硼的作用可分别相当于0.6％锰、0.7％铬、0.5％钼和1.5％镍，因此其提高淬透性的能力为上述合金元素的几百倍乃至上千倍，故此只需极少量硼即可节约大量的贵重合金元素。

　　(2)具有最佳含量而且此含量极小。

　　一般合金元素提高淬透性的效果随其在钢中含量增加

　　而增长，但硼却有一个最佳含量范围，过多或过少均对提高淬透性不利，而且此量很小，

　　约为0.0010％，一般控制在0.0005％～0.0030％。

　　(3)硼的淬透性效果与钢的成分有关。普遍认为钢中的碳和合金元素含量提高，硼提高淬透性的作用则下降。所以低碳、低合金钢中硼的淬透性效果最显著。硼淬透性系数fB与钢中碳含量关系的经验公式之一为

　　fB=1+1.5(0.9-C)。 (4)硼的淬透性作用与奥氏体化条件有关。早期的研究表明两者间存在特殊关系，即在某一特定奥氏体化温度下硼的淬透性效果最佳；温度再升高，尽管奥氏体晶粒长大，硼的淬透性效果反而下降。但是近来亦有一些研究发现，以钛固定氮的硼钢在一定的奥氏体化温度范围内淬透性几乎没有变化。这些现象都与一般合金元素的淬透性效果与奥氏体化温度的关系不同。（5）其他合金元素的作用除硼外，硼钢中还经常加入一些其他合金化元素，如硅、锰、铬、钼、铌、钒等，目的是进一步改善钢的淬透性及其他一些性能，如强度、韧性、回火脆性、疲劳性能、耐蚀性等。钼可大大加强硼的淬透性作用，二者具有复合作用，特别是当钼、硼含量配比合适时可使钢在相当宽的冷速范围内经空冷得到贝氏体组织。钼一硼系贝氏体钢就是根据这一现象设计出来的。钢中的铌处于固溶状态下与硼具有一定的复合作用，对奥氏体转变产生强烈的抑制作用。铌一硼的这种作用在控制轧制、直接淬火的钢中已经被利用。 4 生产工艺硼钢的生产工艺具有一系列特点，必须对冶炼、加工及热处理工艺给予注意，才能保证使硼钢获得理想的组织和性能。 4.1 冶炼由于硼的化学性质极为活泼，很容易与钢中的氧、氮结合，使硼失去作用，而且钢中的硼含量又极少，所以在硼钢的冶炼中如何保证稳定地获得适量的酸溶硼而且均匀地分布在钢中是非常重要的。硼钢可以用电炉、转炉冶炼。为了保护硼，在加硼前应先行加入与氧、氮结合力比硼更强的铝、钛、锆等，即先加铝脱氧，再加钛等定氮，最后向炉中或钢包中加入硼，这就是所谓的经典法。也可将含有硼和铝、钛、锆、锰、硅等多种保护元素的复合硼铁合金一次加入。常用的一种复合合金的成分(质量分数)是：20钛、13铝、4锆、8锰、5硅、0.5硼，余为Fe。但是用钛定氮保护硼形成的TiN也很容易使钢的韧性、疲劳性能甚至机加工性能变坏。而且TiN很稳定，一旦形成就几乎不再变化，难以进一步起到平衡、稳定酸溶硼含量的作用，所以日本的土生隆一、法国Urgine厂都研究了只用铝不用钛的保硼冶炼方法，实际应用效果很好。现在的冶金技术和设备已经非常先进，完全可以准确地控制钢的成分，包括硼在内。所以生产出硼含量稳定而且分布均匀，组织、性能优良的硼钢已经不存在什么问题。 4.2压力加工

　　硼钢以微量硼代替大量其他合金元素，故与淬透性相同的其他合金钢