硼及其它合金元素對鋼組織性能的影響-展示頁
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【正文】 2023/2/2 4 11 硼元素 原子半徑： 熔 點：約 2300176。硼及其它合金元素對鋼組織性能的影響 吳素君 北京航空航天大學 2023/2/2 2 問題的提出： Q690CFD的力學性能 材料力學性能 試樣號 爐號 坯號 板號 力學性能 屈服強度（ MPa） 抗拉強度（ MPa） 延伸率 （ %） 沖擊功（ J） 1 9P04850B41 9P04850B11 0194328000 705 825 48 50 46 2 9P05202B23 9P05202B11 0194337000 730 805 39 22 23 3 9P05202B13 9P05202B11 0194339000 735 810 17 190 207 4 9P04852B22 9P04852B11 0194341000 705 815 180 242 230 5 9Q05395B13 9Q05395B11 0194356000 675 775 248 228 139 對試制的 Q690CFD鋼板進行沖擊試驗，發(fā)現(xiàn)試樣沖擊功值差距較大，其中兩個試 樣的沖擊功值遠遠小于鋼板設計值，說明試制鋼板的韌度不達標。其中 2和 3試樣成 分相同，但是經(jīng)控軋控冷加工后，其沖擊功值差距較大，說明 3試樣的韌度高于 2試 樣，為了找出其中的原因，進行了一下研究。 C 沸 點： 3658176。 2023/2/2 7 22 合金元素分類 根據(jù)元素對鐵多型性轉(zhuǎn)變的影響，將各種合金元素分為兩大類： 擴大 γ相區(qū)的 奧氏體 形成元素 縮小 γ相區(qū)的 鐵素體 形成元素 開啟 γ相區(qū) 擴大 γ相區(qū) 封閉 γ相區(qū) 縮小 γ相區(qū) Mn， Co， Ni V， Cr， Ti， Mo， W， Al， P， Sn， Sb，As C， N， Cu B， Zr， Nb， Ta， S， Ce 2023/2/2 8 23 硼對鐵碳相圖的影響 硼為縮小 γ相區(qū)元素，與封閉 γ相區(qū)元素相似，使A3溫度升高， A4溫度下降，但由于出現(xiàn)了金屬間化合物，破壞了 γ圈 2023/2/2 9 24 硼在鐵中的溶解度 硼在鐵中的溶解度主要受畸變能的影響，硼與鐵的原子半徑比為 ： =,硼原子無論與鐵形成間隙固溶體或代位固溶體，都會引起較大的畸變能，所以， 硼在 αFe和 γFe中的溶解度都很小 。 Mclean導出晶界溶質(zhì)原子偏聚量的普遍表達式： ）（ RTEexp1X xxxxccbb0b???Xb0 —— 溶質(zhì)在晶界區(qū)的飽和偏聚量 Xc —— 為溶質(zhì)在基體晶內(nèi)的溶解量 E —— 溶質(zhì)原子在晶內(nèi)和晶界區(qū)引起的畸變能之差 用 cg表示晶界區(qū)的溶質(zhì)偏聚濃度， c0為溶質(zhì)在基體晶內(nèi)的濃度，將上式簡化可得： ）（ RTEexpcc 0g ?2023/2/2 11 26 硼的非平衡偏聚 但是，很多實驗證實，在淬火冷卻過程中，硼向晶界的偏聚是一個 非平衡的熱力學過程 。 這種 偏聚是在冷卻過程中形成的，對冷卻速度很敏感 。 硼在晶界的偏聚對鋼的 淬透性 產(chǎn)生重要影響。鋼的臨界冷卻速度越小，鋼的淬透性愈好。 2023/2/2 13 28 硼對鋼淬透性的影響 ?硼對淬透性的貢獻，主要在于硼在奧氏體晶界的偏聚，使奧氏體分解時新相在奧氏體晶界處形核困難，從而造成奧氏體分解的孕育期增長，使淬透性提高。如果破壞了其中某些條件，都有可能使形核發(fā)生困難，從而造成奧氏體分解的孕育期增長。 ?由于硼在晶界處的偏聚，使得碳原子在晶界處的擴散受阻，而使晶界處的成分不均勻減小、成分起伏量減小。 28 硼對鋼淬透性的影響 以上因素都不利于奧氏體分解時新相的形核，因此造成了奧氏體分解的孕育期增長，使淬透性提高。 這是由于硼偏聚在奧氏體晶界處。由于硼原子半徑（ ）比鐵原子半徑（ ）小，因而造成點陣收縮，體積應力增加，應變加大。 即： △ G=△ Gv+△ G表 +△ GE 其中： △ G— 相變自由能 △ G表 — 表面能 △ GE— 應變能 △ Gv— 體積自由能 28 硼對鋼淬透性的影響 2023/2/2 17 從而使得形核前需要跨過的勢壘增高（見圖中虛線），造成了新相形核困難，延長了奧氏體分解的孕育期，使淬透性增加。 ? 鋼的化學成分一定時，淬硬性隨著淬火溫度的變化具有一個峰值特征。 2023/2/2 18 29 硼對鋼淬硬性的影響 ? 微量的硼能夠明顯地提高鋼的淬硬性，隨冷速的加大，硬度逐漸提高 2023/2/2 19 210 鉬硼共同作用機理 ? MoB(s)共同作用有利于提高實驗管線鋼的淬透性，提高鋼的強度，其聯(lián)合作用大于
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