QP工艺对Fe-0.45C-1.6B高硼钢组织和性能的影响

发布时间：2020-12-26 12:32

　　借助Thermo-Calc、光学显微镜、扫描电镜、X射线衍射仪、洛氏硬度计及冲击磨损试验机对Fe-0. 45C-1. 6B高硼钢铸态和经Q&P工艺处理后的组织和性能进行分析。结果表明:高硼钢铸态组织由铁素体、马氏体及残留奥氏体构成的基体和共晶硼化物组成。经Q&P工艺处理发现,高硼钢在Ms点以下为马氏体等温转变,随着淬火时间的增加,基体中残留奥氏体越来越多,在淬火时间为120 s时达到极限。随着配分时间的增加,高硼钢中残留奥氏体增加,配分时间为80 s时残留奥氏体量最多,但是由于较多的残留奥氏体不能支撑硼化物,因此高硼钢的耐磨性降低。 

【文章来源】：金属热处理. 2020年05期 北大核心

【文章页数】：7 页

【部分图文】：

淬火温度的理论计算(a)及Q&P工艺路线图(b)

图4为铸态Fe-0.45C-1.6B高硼钢的XRD图谱，由图可知高硼钢中除了含有α-Fe外还存在γ-Fe，这是因为Mn为奥氏体形成元素，能有效降低高硼钢的Ms点，具有强烈稳定奥氏体的作用，致使铸态组织中含有少量残留奥氏体，还可知高硼钢中硼化物为Fe2B和Fe23(B,C)6，这与图2的相图一致。2.2 淬火时间对组织性能的影响

从图2的Fe-0.45C-B高硼钢的变温截面图可以看出，硼含量低于3.5wt%时为该钢的亚共晶区域。当硼含量为1.6wt%时，先生成初生奥氏体，之后发生二元共晶反应:L→γ+Fe2B，三元包晶反应:L+Fe2B→γ+Fe3(B,C)，以及包析转变:Fe3(B,C)+α-Fe→Fe23(C,B)6，最终的平衡组织为α+Fe2B+Fe23(C,B)6。图3为铸态Fe-0.45C-1.6B高硼钢的显微组织，可看出试样由奥氏体枝晶和共晶莱氏体组成。由于B及Mn等合金元素部分溶于奥氏体，使过冷奥氏体稳定性提高，增加了高硼钢淬透性，在铁模中进一步发生了马氏体相变，导致基体完全由马氏体组织构成。硼在固液两相中的分配系数小于1，奥氏体枝晶生成的同时剩余溶液的硼浓度增加，会在枝晶周围形成各种共晶硼化物，硼化物比碳化物具有更高的硬度，但是这些硼化物严重割裂基体，会导致裂纹沿硼化物网络扩展。从图3(b)也发现在枝晶中心存在铁素体组织，这是因为铁模浇铸冷速较大，出现枝晶偏析导致的。图3(c)为图3(b)枝晶中Al元素分布的线扫描图，可以看到从枝晶中心到边缘，Al呈现减少的趋势，中心处Al含量最高，而Al是铁素体形成元素，能扩大高温δ相区，缩小γ相区，导致铁素体的形成[9]。硼化物的形成需要消耗大量的合金元素，且Mn和Fe为相邻元素，所以Mn会替代部分的Fe，图3(d)为图3(b)枝晶中Mn元素分布情况，可以看出，在枝晶周围硼化物中Mn含量较多，在枝晶铁素体中含量最少。

【参考文献】：
期刊论文
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[3]I&Q&P工艺预先Mn配分处理低碳硅锰钢的组织与性能[J]. 任振全,田亚强,李然,宋进英,魏英立,代鑫,陈连生.  金属热处理. 2016(12)
[4]低碳20Mn2SiVB钢贝氏体相变及其TRIP效应[J]. 霍颜秋,张梦贤,王海波,蔡培阳.  金属热处理. 2014(10)
[5]铝含量对Fe-Cr-B-Al合金组织性能影响的研究[J]. 于震,符寒光,蒋业华,周荣,雷永平,岑启宏,郭红星.  中国铸造装备与技术. 2012(04)



本文编号：2939703