作為一種極具發(fā)展前景的耐磨材料,高硼鋼以其硬度高、耐磨性能好等優(yōu)點受到了許多專家的關注。然而硼化物的B-B鍵沿[002]晶體方向較弱及其網(wǎng)狀分布,從而使高硼鋼表現(xiàn)出嚴重的脆性。本文在變質及高溫處理改善硼化物形貌的基礎上采用Q&P工藝,研究了配分工藝對高硼鋼組織及性能的影響。隨著硼含量的增加,鑄態(tài)試樣組織中網(wǎng)狀硼化物逐漸增多,而枝晶則逐漸減少。分析元素發(fā)現(xiàn)Al,Si元素多存在于枝晶中,而Mn,B元素則廣泛分布在硼化物中。鑄態(tài)高硼鋼的宏觀硬度隨著硼含量的增加逐漸增加,而沖擊韌性則逐漸降低。高硼鋼經(jīng)1050℃奧氏體化2h后,顯微組織中硼化物出現(xiàn)球化現(xiàn)象,隨后配分熱處理的淬火時間（t_Q）對組織有影響,隨著t_Q的增加,三種高硼鋼（1.6wt%B,1.9wt%B和2.2wt%B）中回火馬氏體（TM）和殘留奧氏體（RA）的體積分數(shù)增加,宏觀硬度均降低,而沖擊韌性則呈現(xiàn)先增加后降低的趨勢。配分熱處理中淬火溫度（TQ）的增加使基體中TM和RA體積分數(shù)逐漸減少,宏觀硬度越來越高,沖擊韌性總體呈下降趨勢。對配分時間（t_p）研究發(fā)現(xiàn):配... 

【文章來源】：武漢科技大學湖北省

【文章頁數(shù)】：94 頁

【學位級別】：碩士

【部分圖文】：

硼化

武漢科技大學碩士學位論文13圖2.1Fe-0.45C-B合金變溫截面圖圖2.2為三種硼含量下的性質圖，在1300℃-1365℃范圍內(nèi)初生奧氏體生成，從液相線到固相線的凝固溫度范圍較寬會導致較粗的奧氏體枝晶的形成。隨著溫度降低，在共晶處三者初生奧氏體摩爾分數(shù)分別為50%，42%和34%，此時開始發(fā)生二元共晶反應：L→γ+Fe2B；由于共晶Fe2B相不能溶解碳，隨著溫度繼續(xù)降低，剩余液相中碳會增多，之后發(fā)生三元包晶反應L＋Fe2B→γ+Fe3(B,C)。溫度的進一步降低導致Fe3(B,C)相的熱力學不穩(wěn)定，F(xiàn)e23(C,B)6會在α-Fe/Fe3(B,C)界面形核，發(fā)生包析轉變：Fe3(B,C)+α-Fe→Fe23(C,B)6，整個過程依賴于元素硼和碳的擴散，并且由于反應過程Fe3(B,C)相中硼的釋放，當達到反應臨界時，會發(fā)生Fe3(B,C)→Fe2B+Fe23(B,C)6轉變，使硼化物中的Fe2B增加。最終的平衡組織為α+Fe2B+Fe23(C,B)6。(a)1.6wt%B(b)1.9wt%B

武漢科技大學碩士學位論文14(c)2.2wt%B圖2.2不同硼含量下的性質圖(2)Mn、Si和Al錳作為擴大奧氏體區(qū)元素，可以形成無限固溶體，顯著提高合金的淬透性，使鋼臨界淬火速度降低。同時，在滲碳體中Mn也可作為置換原子取代鐵。Mn具有降低Ms點的作用，Mn元素在鐵素體中的化學勢大于奧氏體，使其在雙相區(qū)擴散到奧氏體中，以此來保留更多的奧氏體。含較多Mn元素的馬氏體中可生成大量的殘留奧氏體，具有出色的延展性。然而較高的Mn含量會使晶粒粗大，且增大在冶煉中出現(xiàn)白點的幾率，降低合金的抗腐性及強塑性，使焊接性能較差。為了兼顧優(yōu)缺點，設計Mn含量為4wt%。Si可抑制滲碳體的析出，從而使配分時碳得以充分的擴散進奧氏體中，保留更多的室溫殘留奧氏體。Si能使馬氏體中碳化物轉變?yōu)闈B碳體的過程推遲，提高合金的抗回火性能。而且當合金中含有Mn和Si時，Mn原子的偏聚現(xiàn)象會因Si的加入而加劇，Mn對C原子的拖拽更加明顯。但較高的Si含量會減少鐵素體中的有效滑移系，產(chǎn)生冷脆現(xiàn)象，使合金的塑性和韌性降低，并且Si含量的增加也會發(fā)生枝晶偏析和晶粒不均勻現(xiàn)象，本實驗選擇Si含量為1.0wt%。對于高硼鋼來說，需要考慮到B元素作為活潑元素在冶煉過程中易于和氮氧發(fā)生反應，為了提高B元素的收得率，需添加親和力強于硼的Al來固氮除氧。適當?shù)腁l添加可以細化回火鋼的組織，促進鋼的析出硬化行為[59]。另外Al和Si一樣也能阻止配分過程中碳化物的析出，并且Al元素的加入可以減輕Si元素產(chǎn)生的副作用。但Al元素的加入會使鐵素體生成，降低合金硬度，當Al含量達到1.5%時即使經(jīng)1050℃熱處理后組織中的鐵素體仍不能消除。Yi[60]等人分析了鋁對鑄態(tài)合金硼化物形成的影響，結果表明，由于鋁在硼化物中不溶解，鋁會阻礙硼化物


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