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微量硼对1Cr17不锈钢在混合酸HHS介质中

LANZHOUUNIVERSITYOFTECHNOLOGY

 

毕业设计(论文)

题目微量硼对1Cr17不锈钢在混合酸HHS介质中

腐蚀行为的影响

摘要

本课题利用真空感应炉冶炼了不含硼和硼质量分数分别为15ppm、21ppm、28ppm的四组1Cr17铁素体不锈钢,主要研究微量硼元素含量变化对铸态铁素体不锈钢1Cr17腐蚀行为的影响。

本试验用10×10×6mm的腐蚀试样,采用化学浸泡法和塔菲尔极化曲线法研究了三种试验不锈钢在(3.2%HCl+3.8%HNO3)介质中的耐蚀性能。

试验结果表明:

铸态1Cr17铁素体不锈钢在混酸介质中的腐蚀形式为全面腐蚀加晶间腐蚀,不含硼材料主要发生了全面腐蚀;含硼材料主要发生了晶间腐蚀。

且随着含硼量的增加,晶间腐蚀越严重,铁素体不锈钢钝化能力增强。

对于同一种介质,随着温度的升高,腐蚀速率增大,材料的耐腐蚀性下降。

关键词:

铁素体不锈钢,硼含量,耐蚀性

ABSTRACT

Thesubjectoftheuseofvacuuminductionfurnacesmeltingboronandboronmassfractionto15ppm,21ppm,28ppmoffoursetsofthe1Cr17ferriticstainlesssteel,themaintraceelementboroncontentonthecorrosionbehaviorofcastferriticstainlesssteel1Cr17.Inthisexperiment,thecorrosionspecimensof10×10×6mm,chemicalimmersionandTafelpolarizationcurvesofthreetestthecorrosionresistanceofstainlesssteel(3.2%HCl+3.8%HNO3)media.Theresultsshowthat:

thecaststate1Cr17ironpigmentbodyofstainlesssteelinthemixedacidmediacorrosionformofgeneralcorrosionplusintergranularcorrosionofboronjointoimprovethe1Cr17stainlesssteelresistanttointergranularcorrosioncan,andwithincreasingboroncontent,resistancetointergranularcorrosionability,resistancetofullcorrosioncapacity.

KEYWORDS:

stainlesssteel,boroncontent,corrosionresistance

 

目录

 

摘要I

ABSTRACTII

第一章综述1

1.1课题意义1

1.2铁素体不锈钢组织特征及性能特点1

1.2.11Cr17铁素体不锈钢组织特征1

1.2.21Cr17铁素体不锈钢性能特点1

1.3铁素体不锈钢腐蚀类型、腐蚀机理及影响因素2

1.3.1铁素体不锈钢腐蚀类型2

1.3.2铁素体不锈钢腐蚀机理2

1.3.3铁素体不锈钢腐蚀影响因素4

1.4硼元素在钢中的作用5

1.4.1硼在钢中的存在形式5

1.4.2硼对钢组织的影响6

1.4.3硼对钢性能的影响7

1.5铁素体不锈钢的极化曲线9

1.5.1极化曲线9

1.5.2极化曲线的测定9

1.6本课题的意义及主要研究内容11

1.6.1本课题的意义11

1.6.2本课题主要研究内容11

第二章实验方法12

2.1实验方案(流程图)12

2.2实验材料12

2.3试样制备13

2.3.1取样位置及尺寸13

2.3.2试样的制备13

2.4组织、形貌分析14

2.4.1光学显微镜分析14

2.4.2扫描电子显微镜分析14

2.5X射线衍射分析14

2.6浸泡腐蚀实验15

2.6.1实验设备15

2.6.2实验参数及方法15

2.7电化学腐蚀实验16

2.7.1实验设备16

2.7.2实验参数及方法16

第三章实验结果与讨论18

3.1浸泡腐蚀实验结果18

3.1.1四种材料在混合酸HHS(3.2%HCl+3.8%HNO3)介质中的腐蚀动力学曲线18

3.1.2四种材料在混合酸(3.2%HCl+3.8%HNO3)介质中的腐蚀形貌22

3.1.3四种材料在混合酸(3.2%HCl+3.8%HNO3)介质中的腐蚀特点25

3.2XRD衍射分析26

3.3电化学腐蚀实验结果26

3.3.1四种试样的极化曲线及电化学特征值26

3.3.2四种材料在混合酸(3.2%HCl+3.8%HNO3)介质中的电化学腐蚀形貌28

3.4分析与讨论29

第四章结论30

参考文献31

翻译原文33

中文翻译50

致谢63

 

第一章综述

1.1课题意义

随着我国国民经济持续快速发展和人民生活水平的提高,不锈钢的表观消费量急剧增长,在所消费的钢种结构方面,铁素体不锈钢所占比例偏低,与国外尤其是一些发达国家相比存在很大差距,尚需不断优化,因此铁素体不锈钢拥有着广阔市场和开发前景。

铁素体不锈钢以其优良的导热、高强度、耐蚀性能得到广泛地应用,合金元素对铁素体不锈钢的耐腐蚀性能有很大影响。

但随着科学技术的发展,普通铁素体不锈钢的硬度、耐磨性、耐腐蚀性、屈强比等性能已无法满足使用要求,在应用方面受到很大限制。

1Cr17

本课题研究微量硼元素对1Cr17不锈钢在混合酸HHS(3.2%HCl+3.8%HNO3)介质中腐蚀行为的影响,包括了微量硼元素对1Cr17不锈钢耐蚀性能的影响、介质中腐蚀类型的影响以及对腐蚀机理的影响。

由于这方面的研究工作开始的较迟,技术手段还不够成熟,所以此次研究不仅补充了微量元素硼对铁素体不锈钢影响的基础,同时为含硼1Cr17不锈钢的生产、使用和防护提供了实验依据。

1.2铁素体不锈钢组织特征及性能特点

1.2.11Cr17铁素体不锈钢组织特征

一般情况下,固态金属和合金都是由不规则排列的晶粒构成,不锈钢中的晶体结构有铁素体、奥氏体、马氏体或两种及多种晶体的混合体,不锈钢的许多特性都取决于它们晶体的晶格。

铁素体不锈钢均为铁铬合金,它们都是铬含量在11%~30%的铁基合金,具有体心立方晶体结构,基本不含镍,是节镍钢种,有时含有少量的Mo、Ti、Nb等元素,在使用状态下组织结构以铁素体为主。

当铬含量超过12%时,奥氏体完全消失。

也就是说,在铬含量超过12%后,合金将不会发生γ-α相变,因而也不会发生晶粒细化和强硬度的变化。

在整个合金范围内,铁素体都直接从液态中结晶出来。

当铬含量大于16%时,铸态组织粗大,在400—525℃及550—700℃之间长期保温,会出现“475℃”脆性及δ相,使钢变脆。

1.2.21Cr17铁素体不锈钢性能特点

在各类不锈钢中,铁素体型不锈钢具有良好的强度及冷成形性能,但在室温及低温下的韧性差,塑-脆性转变温度高,并有缺口敏感性,与奥氏体型不锈钢相比,其高温强度不良;在低温和大截面尺寸条件下,其韧性较低。

铁素体型不锈钢的组织结构为体心立方晶体,有磁性。

这类钢既不能通过热处理进行强化,也不能通过冷加工进行强化。

钢的热导率最高、线胀系数较小,导热性和膨胀特性与普通碳钢类似,耐蚀性随钢中含铬量的增加而提高。

1.3铁素体不锈钢腐蚀类型、腐蚀机理及影响因素

1.3.1铁素体不锈钢腐蚀类型

铁素体不锈钢材料在工业生产中腐蚀形式主要有以下几类:

晶间腐蚀:

指沿晶界进行的腐蚀,使晶粒的连接遭到破坏。

晶粒间界是结晶学取向不同的晶粒间紊乱错合的界城,因而,它们是钢中各种溶质元素偏析或金属化合物沉淀析出的有利区域。

因此,在某些腐蚀介质中,晶粒间界可能先行被腐蚀乃是不足为奇的。

大多数的金属和合金在特定的腐蚀介质中都可能呈现晶间腐蚀。

晶间腐蚀为奥氏体不锈钢的主要腐蚀形式,只是由于晶界区域与晶内成分或应力有差别,引起晶界区域电极电位显著降低而造成的电极电位助差别所致。

点腐蚀:

点腐蚀是发生在金属表面局部区域的一种腐蚀破坏形式、点腐蚀形成后能迅速地向深处发展,最后穿透金属。

点腐蚀危害性很大,尤其是对各种容器是极为不利的。

出现点腐蚀后应及时磨光或涂漆,以避免腐蚀加深。

缝隙腐蚀:

是局部腐蚀的一种形式,它可能发生于溶液停滞的缝隙中或屏蔽的表面内。

这样的缝隙可以在金属与金属或金属与非金属的接合处形成,例如,在与铆钉、螺栓、垫片、阀座、松动的表面沉积物以及海生物相接烛之处形成。

应力腐蚀:

不锈钢在特定的腐蚀性介质和拉应力(外力或焊接、冷加工等产生的残余应力)的同时作用时会出现低于强度极限的脆性开裂现象。

这种腐蚀发生的时间短,破坏性极大。

先是由于腐蚀性介质的作用,在不锈钢的腐蚀敏感

部位形成微小坑陷,而后在残余应力的作用下产生微观裂纹,且裂纹扩展很快,最终腐蚀开裂。

这种腐蚀性介质有硝酸、硝酸铵、溴化钙、盐酸、氢氟酸、氢氧化钾及含有氯离子溶液等;腐蚀敏感部位是指活化-钝化过渡区,即钝化膜不完整的电位范围。

1.3.2铁素体不锈钢腐蚀机理

晶间腐蚀产生的原因:

一般认为是由于晶界合金元素的贫化。

不锈钢中含有一定量的铬和钼等可钝化元素才具有耐腐蚀性,如果在晶界有富铬和富钼相析出,这些相的主要成分为M23C6,M7C3(M代表铬、钼、铁),析出相中铬含量高达95%,则沿晶界就产生一个贫铬和贫钼区。

当贫化区的铬和钼含量降至钝化所需的极限含量(如铬含量在11%)以下时,在适合的腐蚀溶液中就形成!

碳化铬(阴极)-贫铬区(阳极)∀电池,使晶界贫铬区产生腐蚀。

另一种看法认为产生晶间腐蚀的原因是由于在晶界产生一些沉淀物,如δ相,这些沉淀物在腐蚀介质中首先被腐蚀而引起晶间腐蚀。

较为人们接受的是合金元素在晶界贫化的理论。

点腐蚀产生的原因:

由于钢中存在缺陷、杂质和溶质等的不均匀性,当介质中含有某些活性阴离子(如Cl-)时,首先被吸附在金属表面某些点上,从而使不锈钢表面钝化膜发生破坏。

由于钝化膜破坏处的基体金属显露出来使其呈活化状态,而钝化膜处为钝态,这样就形成了活性-钝性腐蚀电池。

由于阳极面积比阴极面积小得多,阳极电流密度大,所以阳极金属很快腐蚀成小孔。

产生点蚀有两个重要条件,一是金属在介质中必须达到某一临界电位,二是侵蚀性的卤化物阴离子达到某一浓度。

孔内主要发生阳极溶解反应为:

Fe→Fe2++2e,Cr→Cr3++3e;

孔外主要反应为:

1/2O2+H2O+2e→2OH-;

缝隙腐蚀产生原因:

在电解液和结构缝隙存在的条件下,缝隙内有关物质的移动受到了阻滞,形成浓差电池从而产生局部腐蚀;由于电解质中O2的扩散,在汽—液交界面上形成三相界面而产生强烈的水线腐蚀,以及形成活化—钝化电池的闭塞电池。

因为缝隙内是缺氧区,成为阳极,其后也产生自催化加速作用,一旦发生就迅速进展。

缝隙腐蚀和孔蚀一样,在含Cl-离子的溶液中最容易发生。

应力腐蚀产生原因:

应力腐蚀发生的初期与点蚀和缝隙腐蚀相同,都是在一个对流不通畅的、闭塞的微区内进行的,也称为闭塞电池腐蚀。

微观裂纹一旦产生,在金属内部就存在一条狭窄的活性通路,在拉应力的作用下,活性通路前端的膜反复地、间歇地破裂,腐蚀沿着与拉应力垂直的通路前进。

在闭塞区(裂缝尖端)由于阴离子腐蚀放氢,一部分氢可能扩散到尖端金属内部引起脆化,发生脆性断裂。

裂缝在腐蚀和脆断的反复作用下迅速前进。

裂缝形态有两种:

一种是沿晶界破裂,称为晶间破裂;另一种是穿过晶粒,称为穿晶破裂。

奥氏体不锈钢在含有氯离子溶液的环境中,最有可能发生应力腐蚀破裂。

产生的原因就是Cl-破坏局部钝化膜,而进入裂缝尖端构成盐酸,产生自加速催化加速腐蚀过程,同时氢离子在尖端析出,渗入裂缝前缘,使金属脆化。

1.3.3铁素体不锈钢腐蚀影响因素

影响晶间腐蚀的因素:

碳(C)元素的影响。

含碳量愈高,碳的扩散量愈多,碳化物形成的就多,铬的消耗量就大,使得晶间腐蚀倾向渗入晶界的深度加大。

铬(Cr)元素的影响。

铬含量增加时,有利于贫铬区与富铬区含铬量的平衡,从而降低了晶间腐蚀的敏感性。

这些元素的存在对铁素体不锈钢耐晶间腐蚀都是不利的。

热处理制度的影响。

由于碳和铬的扩散速率不同,晶间腐蚀倾向受加热温度和加热时间两个因素的影响。

在某一段温度范围内会产生晶间腐蚀倾向,若加热时间短,则碳化物来不及析出,若加热时间长,则因铬的扩散使含量成分趋于均匀,这样都不会形成晶间腐蚀倾向。

影响点腐蚀的因素:

介质的影响。

在卤化物中,氧化性的金属离子(如Fe3+、Cu2+、Hg2+)也能促使点蚀产生;溶液中的O2和其它氧化剂是产生点蚀的必要条件,氧化剂具有去极化作用;但溶液中某些含氧的阴离子(如氢氧化物、硝酸盐等)能防止点蚀,因为它们置换了金属表面上的Cl-离子。

合金元素的影响。

在不锈钢中加入钼能提高膜的稳定性,使不锈钢表面生成很致密而牢固的钝化膜。

实验证明,随钼含量的增加点蚀电位迅速提高,腐蚀速率很快降低;铬是增加不锈钢抗点蚀性能的基本元素之一,铬主要是提高钢的钝化膜的修复能力或称再生能力。

热处理制度的影响。

不同的热处理制度对点蚀的影响非常大,若在有利于碳化物析出的温度下进行热处理,则产生点蚀的可能性大大增加。

影响缝隙腐蚀的因素:

氯离子浓度的影响。

不锈钢中Cl-浓度是缝隙腐蚀的主要影响因素。

一般来说,随氯化物浓度的增加,Cr—Ni不锈钢的应力腐蚀开裂加快,特别MgCl2最易引起腐蚀破裂,几何形状的影响。

缝隙腐蚀的重要影响因素是几何形状,如间隙的宽度、深度及内外面积的比等;它决定着氧气进入缝隙的程度、电解质的组成变化、以及电位的分布和宏观电池的性能。

氧浓度的影响。

随溶液中氧浓度的增加,缝隙外部阴极反应随之加速,腐蚀量便增加;在敞开系统的溶液中,氧的浓度随着温度的升高而下降,相反温度升高阳极反应加快,最终的腐蚀强弱由阳极和阴极两种反应的综合结果而定;在密闭系统中随温度的升高缝隙腐蚀而大大加快。

其他影响。

随溶液pH值减小,阳极溶解速度增加,则缝隙腐蚀量增加;当Cl-的浓度增加,电位向负方向移动,缝隙腐蚀敏感性升高;SO42-有抑制点蚀的作用,同样也有减缓缝隙腐蚀的作用。

影响应力腐蚀的因素:

氯离子浓度的影响。

一般来说,随氯化物浓度的增加,铁素体不锈钢的应力腐蚀开裂加快特别MgCl2最易引起应力腐蚀破裂,不同氯化物的腐蚀作用按影响因素主次排列为:

Mg2+、Fe3+、Ca2+、Na1+、Li1+等离子的顺序递减的。

介质温度的影响。

温度升高易发生应力腐蚀,但温度过高由于全面腐蚀却抑制了应力腐蚀,Cr—Ni不锈钢发生应力腐蚀的温度范围在50~300之间。

残余应力的影响。

除工作应力引起应力腐蚀外,在加工制造过程中所产生的残余应力,对应力腐蚀的影响也是相当大的。

合金元素的影响。

镍、硅元素能提高奥氏体不锈钢在MgCl2溶液中抗应力腐蚀破裂性能;氮、磷、钼等元素会降低不锈钢在浓氯化物介质中的耐应力腐蚀能力。

1.4硼元素在钢中的作用

1.4.1硼在钢中的存在形式

根据晶体学的尺寸因数判断,如果溶质对溶剂原子半径的比率小于0.59,形成间隙固溶体;若半径的比率在0.85和1.15之间,通常形成置换固溶体。

通过计算可知,硼与α-Fe,γ-Fe铁原子的半径比率在间隙和置换两个极限值之间,仅此判断硼在铁和钢中即可形成间隙式固溶体又可形成置换式固溶体。

根据x射线结构分析和最近的扩散数据以及滞弹性研究结果综合分析推断,硼在α-Fe形成置换式固溶体,在γ-Fe中形成间隙和置换两种形式的固溶体。

硼在钢中的存在形态可分为酸不溶硼和酸溶硼两类。

前者包括氧化硼、氮化硼中的硼,不具有提高淬透性的作用;后者包括具有提高淬透性作用的固溶硼和铁、碳化合物(如Fe3(C、B)、Fe23(C、B)6)中的硼。

在热处理过程中这两种硼可相互转化。

对50B钢的研究指出,在退火状态的50B钢中,硼存在于固镕体(铁素体)和碳硼化物Fe3(C,B)及Fe23(B,C)6之中。

对于经过特殊等温处理并经淬火(具有马氏体和析出相)的50B钢,硼存在于固镕体(马氏体)和碳硼化物Fe23(B,C)6之中。

当然,并不排除征夹杂物中有硼的可能性,例如在实际生产中,硼的氮化物及氧化物的形成,也是难以避免的。

对于高合金钢中硼的存在形式,目前也有不少的研究。

已经确定,随钢中硼含量不同,硼将在不同成份的析出物中出现。

主要是M23(B,C)6、V4(C,B)3。

M3B2及M2B等类型析出物。

尽管对不同类型的硼钢来说,硼会出现在不同类型的析出物之中,但是硼在固溶体里存在形式和在奥氏体晶界上的吸附效应,不论在低合金钢还是高合金钢中都没有本质的区别。

1.4.2硼对钢组织的影响

1.4.2.1硼对钢相变的影响

硼对钢的相变的影响主要在于影响相变的孕育期,即“C”曲线中,恒温下开始转变前的时间,孕育期的物理本质是新相形核的难易程度。

微量的硼(0.002%)在奥氏体晶界上有偏聚作用,可有效地抑制先析铁素体析出。

钢中加入硼后,由于硼是偏聚倾向较大的元素,能偏聚于晶界,降低了碳原子在晶界上的偏聚浓度,有效地抑制了先共析铁素体的析出,并对贝氏体转变推迟较少,从而形成自己独特的“C”曲线形状。

1.4.2.2硼强化晶界的机理

硼偏集于晶界上,使晶界区域的晶格缺位和空穴减少,晶界自由能降低。

硼减缓了合金元素沿晶界的扩散过程。

硼能抑制晶界片层状、胞状析出相以及改善碳化物不均匀分布的状态,改善了晶界状态。

1.4.2.3硼对晶粒尺寸的影响

在低碳钢中随硼的质量分数增加,奥氏体晶粒尺寸明显增大。

由于钢中B与N形成BN,减少了AlN的生成数量,在升温过程中,BN先溶解于奥氏体,而AlN数量很少,所以奥氏体晶粒长大不受阻碍。

提高奥氏体化温度,B对奥氏体晶粒长大的作用会更加明显。

在600~900℃范围内,Fe23(B,C)6会在γ晶界析出,如奥氏体化温度较低时,Fe23(B,C)6没有完全溶解于奥氏体,残留的非连续的Fe23(B,C)6会阻碍γ晶粒长大;当提高奥氏体化温度时,Fe23(B,C)6会完全溶解,消除了其阻碍作用,使得γ晶粒迅速长大。

为了保证B元素的有利作用,减少有害作用,须添加合金元素Ti来固定杂质元素O、N,从而使B处于固溶态,并偏聚于晶界以发挥其长处;并且形成的TiN、TiO能有效的起到细化晶粒的作用;同时Ti能抑制加热时奥氏体晶粒的长大,并且微量的Ti也有利于改善焊接热影响区的韧性。

单位体积内晶粒的平均数量用Z表示,则在均匀条件下形核和成长时,Z与N和G的关系为:

Z=K(N/G)3/4,其中K为比例常数,约为0.9。

因此,在结晶过程中凡是减小N而增大G,即:

使N/G减小的方法,都可以使晶粒变粗大。

硼钢中固溶硼在降温过程中能够在奥氏体晶界偏聚,降低了晶界能,可以阻碍先共析铁素体在奥氏体晶界形核,因而在奥氏体向铁素体转变时,形核率N降低;而且,硼对晶粒的长大速度没有影响,则平均长大速度G不变,从而使N/G变小,晶粒数Z小,平均晶粒尺寸大。

1.4.3硼对钢性能的影响

1.4.3.1硼对钢淬透性的影响

硼对增加钢的淬透性有重要意义,在钢中加入主0.002﹪~0.003﹪的硼所达到的增加淬透性的作用,相当于加入0.5﹪的Mn、Cr或Mo。

硼对淬透性的贡献主要在于硼在奥氏体晶界的偏聚,是奥氏体分解的新相在奥氏体晶界处形核困难,从而造成奥氏体分解的孕育期增长,使淬透性提高。

根据相变理论,珠光体转变属于扩散型转变,新相的形核一般首先在母相奥氏体的晶界处形成,这是因为晶界处最容易满足三大起伏条件,即能量起伏、成分起伏和结构起伏。

如果破坏了其中某些条件,都有可能使形核发生困难,从而造成奥氏体分解的孕育期增长。

1.4.3.2硼对钢淬硬性的影响

微量硼能够明显提高不锈钢的淬硬性,主要与不锈钢的化学成分和夹杂物元素如氧、氮有关。

钢的化学成分一定时,淬硬性随着淬火温度的变化具有一个峰值特征。

微量的硼能够明显地提高不锈钢的淬硬性,随冷却速度的加大,硬度逐渐提高。

1.4.3.3硼对钢生产工艺的影响

硼钢的生产工艺具有一系列特点,必须对冶炼、加工及热处理工艺给予注意,才能保证使硼钢获得理想的组织和性能。

1.冶炼由于硼的化学性质极为活泼,很容易与钢中的氧、氮结合,使硼失去作用,而且钢中的硼含量又极少,所以在硼钢的冶炼中如何保证稳定地获得适量的酸溶硼而且均匀地分布在钢中是非常重要的。

硼钢可以用电炉、转炉冶炼。

为了保护硼,在加硼前应先行加入与氧、氮结合力比硼更强的铝、钛、锆等,即先加铝脱氧,再加钛等定氮,最后向炉中或钢包中加入硼,这就是所谓的经典法。

也可将含有硼和铝、钛、锆、锰、硅等多种保护元素的复合硼铁合金一次加入。

常用的一种复合合金的成分(质量分数)是:

20钛、13铝、4锆、8锰、5硅、0.5硼,余为Fe。

但是用钛定氮保护硼形成的TiN也很容易使钢的韧性、疲劳性能甚至机加工性能变坏。

而且TiN很稳定,一旦形成就几乎不再变化,难以进一步起到平衡、稳定酸溶硼含量的作用,所以日本的土生隆一、法国Urgine厂都研究了只用铝不用钛的保硼冶炼方法,实际应用效果很好。

2.压力加工硼钢以微量硼代替大量其他合金元素,故与淬透性相同的其他合金钢相比合金含量大大降低,在高温时的变形抗力减小,容易塑性变形,其氧化皮也较松散、易脱落,所以硼钢易于锻、轧热加工,对加工设备、工具的磨损、破坏也较小。

但是硼钢的热加工工艺仍有认真选择和控制的必要。

比如加热温度不宜过高,加热时间尽量缩短,以尽量减少脱硼,同时也是为了减小晶界硼相的析出浓度。

在较低温度下变形,对硼钢获得较高淬透性和较小晶粒度是有帮助的。

另外热加工变形量对硼钢冲击韧性有较大影响,变形程度越高,硼在钢中的分布越均匀,晶界硼相的链状分布容易被破坏,对钢的性能越有好处。

3.热处理硼钢最适宜在淬火、回火后使用,而且必须淬透,否则不但不能发挥硼提高淬透性的作用,而且还因硼使未淬透的钢材心部产生针状铁素体而恶化力学性能、所以硼钢的热处理亦是十分重要的。

淬火前最好预先正火以得到尽可能多的固溶硼。

淬火温度不宜过高,冷却速度要足够大,以尽量减少硼冶金金属相的数量和粒度。

多量和大尺寸的硼相会降低硼钢的韧性,即所谓的“硼脆”。

硼对钢的抗回火软化能力无影响。

与淬透性相当的其他合金钢相比,硼钢的抗回火软化能力较低,故为获得相同的强度,硼钢的回火温度应适当降低(与铬钼钢相比,可低20~50℃),回火时间也要短些。

另外,硼还使回火脆化倾向略有增加,对此也应注意。

硼钢属于细晶粒钢,如果热加工制度选择适当,亦可以利用锻后余热直接淬火,不会因晶粒粗化而出现问题。

硼不降低马氏体转变开始温度(Ms点),故相当于低碳低合金钢的硼钢的怄比淬透性相当的铬钼钢高很多,淬火中首批形成的马氏体在随后的冷却过程中即被回火。

所以一些硼钢淬火后并非必须回火,特别是碳含量低于0.25%的硼钢。

这样就大大简化了热处理工艺。

只要硼钢钢材能被淬透,回火后即可得到较好的综合力学性能,而且在整个截面上比较均匀。

这是因为淬火得到完全马氏体组织,回火马氏体保证钢有良好的强度和韧性。

另外,硼能强烈抑制铁素体转变,因而可极大地提高贝氏体的淬透性,某些情况下可经空

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