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1、硼及其它合金元素對(duì)鋼組織性能的影響吳素君北京航空航天大學(xué)2021/9/292問題的提出：Q690CFD的力學(xué)性能材料力學(xué)性能試樣號(hào)爐號(hào)坯號(hào)板號(hào)力學(xué)性能屈服強(qiáng)度（MPa）抗拉強(qiáng)度（MPa）延伸率（%）沖擊功（J）1#9P04850B419P04850B11019432800070582518.04850462#9P05202B239P05202B11019433700073080519.53922233#9P05202B139P05202B11019433900073581020.0171902074#9P04852B229P0
2、4852B11019434100070581519.51802422305#9Q05395B139Q05395B11019435600067577519.0248228139對(duì)試制的Q690CFD鋼板進(jìn)行沖擊試驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)試樣沖擊功值差距較大，其中兩個(gè)試樣的沖擊功值遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于鋼板設(shè)計(jì)值，說明試制鋼板的韌度不達(dá)標(biāo)。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(jìn)行了一下研究。主要內(nèi)容硼元素簡介硼元素在鋼中的作用Q690CFD鋼脆性斷裂的初步探討未來展望2021
3、/9/2932021/9/2941-1硼元素原子半徑：0.98?熔點(diǎn)：約2300°C沸點(diǎn)：3658°C晶體密度：2.34g/cm3地殼中含量：0.001%2021/9/2951-2硼的主要用途硼耐溫玻璃、實(shí)驗(yàn)玻璃器皿、光學(xué)玻璃焊接金屬時(shí)的熔劑硼肥硼鋼在反應(yīng)堆中用作控制棒鋼鐵中的重要合金元素2021/9/2962-1硼對(duì)鐵多型性轉(zhuǎn)變的影響鐵在加熱和冷卻過程中發(fā)生如下的多型性轉(zhuǎn)變：α-Feγ-Feδ-Fe910℃1390℃A3A4鋼中的合金元素對(duì)α-Fe、γ-Fe和δ-Fe的相對(duì)穩(wěn)定性及多型性轉(zhuǎn)變溫度A3和A4都有極大的影響。20
4、21/9/2972-2合金元素分類根據(jù)元素對(duì)鐵多型性轉(zhuǎn)變的影響，將各種合金元素分為兩大類：擴(kuò)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(kuò)大γ相區(qū)封閉γ相區(qū)縮小γ相區(qū)Mn，Co，NiV，Cr，Ti，Mo，W，Al，P，Sn，Sb，AsC，N，CuB，Zr，Nb，Ta，S，Ce2021/9/2982-3硼對(duì)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2021/9/2992-4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
5、子半徑比為0.98：1.24=0.79,硼原子無論與鐵形成間隙固溶體或代位固溶體，都會(huì)引起較大的畸變能，所以，硼在α-Fe和γ-Fe中的溶解度都很小。硼在α-Fe中的溶解度——0.008%硼在γ-Fe中的溶解度——0.018～0.026%2021/9/29102-5元素的平衡偏聚一般來說，產(chǎn)生晶界偏聚的主要原因是溶質(zhì)原子與基體原子的彈性作用，溶質(zhì)原子在完整晶體內(nèi)引起的畸變能很高，因此，比基體原子大或小的溶質(zhì)原子將從晶內(nèi)遷移到晶界、相界等缺陷區(qū)。Mclean導(dǎo)出晶界溶質(zhì)原子偏聚量的普遍表達(dá)式：Xb0——溶質(zhì)在晶界區(qū)的飽和偏聚量X
6、c——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：2021/9/29112-6硼的非平衡偏聚但是，很多實(shí)驗(yàn)證實(shí)，在淬火冷卻過程中，硼向晶界的偏聚是一個(gè)非平衡的熱力學(xué)過程。在實(shí)際淬火試樣中觀察到硼在奧氏體晶界上的偏聚，不像平衡偏聚那樣局限在幾個(gè)原子范圍內(nèi)，而在晶界上形成具有一定寬度的富集帶。這種偏聚是在冷卻過程中形成的，對(duì)冷卻速度很敏感。隨淬火溫度的升高、冷卻速度的降低，晶界富集帶寬度有所增加，晶界富集的硼增多。硼在晶界的偏聚對(duì)鋼
7、的淬透性產(chǎn)生重要影響。2021/9/29122-7淬透性的基本概念淬透性：是指鋼在淬火時(shí)獲得淬硬深度的能力，是鋼本身固有的屬性淬硬深度：從淬硬的工件表面至50%馬氏體組織的垂直距離定為淬硬深度淬透性越好，淬火獲得的淬硬深度越大鋼淬火時(shí)，表面的冷卻速度最快，愈到中心冷卻速度愈慢，在距表面某一深處的冷卻速度小于該鋼的馬氏體臨界冷卻速度，則淬火后將有非馬氏體組織出現(xiàn)鋼的淬透性主要取決于鋼的臨界冷卻速度，取決于過冷奧氏體的穩(wěn)定性。鋼的臨界冷卻速度越小，鋼的淬透性愈好。過冷奧氏體越穩(wěn)定，鋼的淬透性愈好。2021/9/29132-8硼對(duì)鋼
8、淬透性的影響硼對(duì)淬透性的貢獻(xiàn)，主要在于硼在奧氏體晶界的偏聚，使奧氏體分解時(shí)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。根據(jù)相變理論，珠光體轉(zhuǎn)變屬于擴(kuò)散型轉(zhuǎn)變，新相的晶核一般首先在母相奧氏體的晶界處形成，這是因?yàn)榫Ы缣幾钊菀诐M足三大起伏條件，即能量
