發(fā)布時(shí)間：2021-08-12 05:28

　　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(diǎn)受到了許多專家的關(guān)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(yán)重的脆性。本文在變質(zhì)及高溫處理改善硼化物形貌的基礎(chǔ)上采用Q&P工藝,研究了配分工藝對(duì)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(shí)間（t_Q）對(duì)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?jǐn)?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(shì)。配分熱處理中淬火溫度（TQ）的增加使基體中TM和RA體積分?jǐn)?shù)逐漸減少,宏觀硬度越來(lái)越高,沖擊韌性總體呈下降趨勢(shì)。對(duì)配分時(shí)間（t_p）研究發(fā)現(xiàn):配... 

【文章來(lái)源】：武漢科技大學(xué)湖北省

【文章頁(yè)數(shù)】：94 頁(yè)

【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【部分圖文】：

硼化

武漢科技大學(xué)碩士學(xué)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(zhì)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(huì)導(dǎo)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?jǐn)?shù)分別為50%，42%和34%，此時(shí)開(kāi)始發(fā)生二元共晶反應(yīng)：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(huì)增多，之后發(fā)生三元包晶反應(yīng)L＋Fe2B→γ+Fe3(B,C)。溫度的進(jìn)一步降低導(dǎo)致Fe3(B,C)相的熱力學(xué)不穩(wěn)定，F(xiàn)e23(C,B)6會(huì)在α-Fe/Fe3(B,C)界面形核，發(fā)生包析轉(zhuǎn)變：Fe3(B,C)+α-Fe→Fe23(C,B)6，整個(gè)過(guò)程依賴于元素硼和碳的擴(kuò)散，并且由于反應(yīng)過(guò)程Fe3(B,C)相中硼的釋放，當(dāng)達(dá)到反應(yīng)臨界時(shí)，會(huì)發(fā)生Fe3(B,C)→Fe2B+Fe23(B,C)6轉(zhuǎn)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(xué)碩士學(xué)位論文14(c)2.2wt%B圖2.2不同硼含量下的性質(zhì)圖(2)Mn、Si和Al錳作為擴(kuò)大奧氏體區(qū)元素，可以形成無(wú)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(shí)，在滲碳體中Mn也可作為置換原子取代鐵。Mn具有降低Ms點(diǎn)的作用，Mn元素在鐵素體中的化學(xué)勢(shì)大于奧氏體，使其在雙相區(qū)擴(kuò)散到奧氏體中，以此來(lái)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(huì)使晶粒粗大，且增大在冶煉中出現(xiàn)白點(diǎn)的幾率，降低合金的抗腐性及強(qiáng)塑性，使焊接性能較差。為了兼顧優(yōu)缺點(diǎn)，設(shè)計(jì)Mn含量為4wt%。Si可抑制滲碳體的析出，從而使配分時(shí)碳得以充分的擴(kuò)散進(jìn)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(zhuǎn)變?yōu)闈B碳體的過(guò)程推遲，提高合金的抗回火性能。而且當(dāng)合金中含有Mn和Si時(shí)，Mn原子的偏聚現(xiàn)象會(huì)因Si的加入而加劇，Mn對(duì)C原子的拖拽更加明顯。但較高的Si含量會(huì)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(huì)發(fā)生枝晶偏析和晶粒不均勻現(xiàn)象，本實(shí)驗(yàn)選擇Si含量為1.0wt%。對(duì)于高硼鋼來(lái)說(shuō)，需要考慮到B元素作為活潑元素在冶煉過(guò)程中易于和氮氧發(fā)生反應(yīng)，為了提高B元素的收得率，需添加親和力強(qiáng)于硼的Al來(lái)固氮除氧。適當(dāng)?shù)腁l添加可以細(xì)化回火鋼的組織，促進(jìn)鋼的析出硬化行為[59]。另外Al和Si一樣也能阻止配分過(guò)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(huì)使鐵素體生成，降低合金硬度，當(dāng)Al含量達(dá)到1.5%時(shí)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(duì)鑄態(tài)合金硼化物形成的影響，結(jié)果表明，由于鋁在硼化物中不溶解，鋁會(huì)阻礙硼化物


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