硼在钢中的作用及应用_童志博

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1、第２３卷第５期中国冶金Ｖｏｌ．２３Ｎｏ．５２０１３年５月ＣｈｉｎａＭｅｔａｌｌｕｒｇｙＭａｙ２０１３硼在钢中的作用及应用童志博，彭其春，沈冬冬，徐欢（武汉科技大学钢铁冶金及资源利用省部共建教育部重点实验室，湖北武汉４３００８１）摘要：通过对大量文献的归纳总结，就Ｂ对钢的淬透性、韧性、耐磨性影响机制及应用作了简要概述，当Ｂ质量分数在０．０００５％～０．００３０％时淬透性较好，为保证Ｂ对淬透性的有效作用，常采用铝、钛降氧、固氮的方法；分析了Ｂ质量分数、加入方式、分布、热处理以及合金的复合作用等对韧性改善的作用；也分析了热处理和合金化对含Ｂ钢耐磨性的影响，认为Ｂ元素在钢中的应用前景广阔。

2、关键词：硼；淬透性；冲击韧性；耐磨性中图分类号：ＴＧ１４２．１文献标志码：Ａ文章编号：１００６－９３５６（２０１３）０５－００１２－０５ＦｕｎｃｔｉｏｎａｎｄａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｏｆＢｏｒｏｎｉｎＳｔｅｅｌＴＯＮＧＺｈｉ－ｂｏ，ＰＥＮＧＱｉ－ｃｈｕｎ，ＳＨＥＮＤｏｎｇ－ｄｏｎｇ，ＸＵＨｕａｎ（ＫｅｙＬａｂｏｒａｔｏｒｙｆｏｒＦｅｒｒｏｕｓＭｅｔａｌｌｕｒｇｙａｎｄＲｅｓｏｕｒｃｅｓＵｔｉｌｉｚａｔｉｏｎｏｆＭｉｎｉｓｔｒｙｏｆＥｄｕｃａｔｉｏｎ，ＷｕｈａｎＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙｏｆＳｃｉｅｎｃｅａｎｄＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｗｕｈａｎ４３００８１，Ｈｕｂｅｉ，Ｃｈｉｎａ）Ａｂｓｔｒａ

3、ｃｔ：Ｔｈｒｏｕｇｈｓｕｍｍａｒｉｚｉｎｇｏｆａｌａｒｇｅｎｕｍｂｅｒｏｆｌｉｔｅｒａｔｕｒｅｏｎｂｏｒｏｎｓｔｅｅｌ，ｔｈｅｒｅｉｓａｂｒｉｅｆｏｖｅｒｖｉｅｗｏｎｉｍｐａｃｔｍｅｃｈａｎｉｓｍａｎｄａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｏｆｈａｒｄｅｎａｂｉｌｉｔｙ，ｔｏｕｇｈｎｅｓｓ，ｗｅａｒｒｅｓｉｓｔａｎｃｅ．Ｔｈｅｈａｒｄｅｎａｂｉｌｉｔｙｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｉｓｐｒｅｆｅｒａ－ｂｌｅｗｈｅｎＢｃｏｎｔｅｎｔｒａｎｇｅｆｒｏｍ０．０００５％ｔｏ０．００３０％．Ｉｎｏｒｄｅｒｔｏｅｎｓｕｒｅｔｈｅｈａｒｄｅｎａｂｉｌｉｔｙｏｆｂｏｒｏｎ，ｉｔｉｓｏｆｔｅｎｔａｋｉｎｇｗｉｔｈａｌ

4、ｕｍｉｎｕｍａｎｄｔｉｔａｎｉｕｍｔｏｒｅｄｕｃｅｏｘｙｇｅｎａｎｄｔｏｆｉｘｎｉｔｒｏｇｅｎ．Ｔｈｅｆａｃｔｏｒｓｏｆｃｏｎｔｅｎｔ，ｍｅｔｈｏｄｏｆａｄｄｉｎｇａｎｄｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎｏｆＢ，ｈｅａｔｔｒｅａｔｍｅｎｔａｎｄａｌｌｏｙｉｎｇｃｏｍｐｏｕｎｄａｃｔｉｏｎｏｎｉｍｐｒｏｖｉｎｇｔｏｕｇｈｎｅｓｓｗｅｒｅａｎａｌｙｚｅｄ．Ａｌｓｏｔｈｅｉｎｆｌｕｅｎｃｅｏｆｈｅａｔｔｒｅａｔｍｅｎｔａｎｄａｌｌｏｙｉｎｇｏｎｗｅａｒｒｅｓｉｓｔａｎｃｅｗａｓｒｅｓｅａｒｃｈｅｄｉｎｂｏｒｏｎｓｔｅｅｌ．Ｂｅｌｅｍｅｎｔｉｎｔｈｅｓｔｅｅｌｈａｄａｂｒｏａｄｐｒｏｓｐｅｃｔｏｆａ

5、ｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ．Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ｂｏｒｏｎ；ｈａｒｄｅｎａｂｉｌｉｔｙ；ｉｍｐａｃｔｔｏｕｇｈｎｅｓｓ；ａｂｒａｓｉｏｎｒｅｓｉｓｔａｎｃｅ硼是中国富产元素，总贮量占世界第５位。微高，溶于奥氏体的合金元素愈多，奥氏体的成分也愈量的硼能显著提高钢的淬透性。硼是一种特殊的元均匀，钢的淬透性愈高。但对Ｂ钢来说，当奥氏体素，其原子半径为０．９７，α－Ｆｅ在９１０℃时原子半化温度超过某一值时，奥氏体化温度愈高，其淬透性径约１．２４，硼与α－Ｆｅ在９１０℃的原子半径比值愈低。这说明Ｂ提高淬透性的机制与一般合金元为０．７８；γ－Ｆｅ在９１０℃时原子半径约１．２８，硼与素有所差异。γ

6、－Ｆｅ在９１０℃的原子半径比值为０．７６，硼原子可以Ｂ提高钢淬透性的机制在于奥氏体转化过程以置换和间隙原子２种形式存在于基体晶格中，所中，铁素体最容易在晶界处形核。由于Ｂ吸附在晶以硼容易在晶界偏聚。硼在化学元素周期表中位于界上，填充了缺陷，降低了晶界能位，使新相成核困第２周期，是ШＡ族的第１个元素，原子序数为５，难，奥氏体稳定性增加，从而提高了淬透性。但Ｂ介于金属与非金属之间，故硼不仅能与硫、碳等非金的不同偏聚状态其影响也不同，在晶界缺陷被填完属化合，而且与氮、氧有很强的亲和力，同时极易与以后，若仍有更多的Ｂ非平衡偏聚，则会在晶界形钛等金属反应生成极硬的硼化物ＴｉＢ２。硼的这些成“

7、Ｂ相”沉淀，增加晶界能位，同时“Ｂ相”将作为新物理化学性质使其在钢中的作用较复杂，故总结硼相的核心，促使形核速度增加，致使淬透性下降。即在钢中作用的研究现状，对于掌握硼合金在钢中的有明显的“Ｂ相”析出对淬透性有不良影响，并且大应用具有一定的意义。量的“Ｂ相”析出会使钢变脆，给力学性能带来不好［１］的影响。１硼对淬透性的影响［２］陈卓等研究了不同硼质量分数的Ｐ２０Ｂ钢在对一般合金钢而言，合金元素均匀固溶于奥氏８８０℃奥氏体化温度下获得的端淬曲线。具体测量体中才能提高钢的