硼对钒铌钛微合金钢淬透性及回火稳定性的影响

研究了 3种试验钢的淬透性与回火稳定性 .结果表明 ,硼在钒铌钛微合金钢中更能充分发挥提高淬透性的作用 ,在所有实验温度下试钢A的淬透性均优于试钢B与试钢C .不同奥氏体化温度下硼的淬透因子测定表明 ,在 90 0～ 95 0℃淬火时 ,含硼钒铌钛钢可获得最佳淬透性 .试钢A经 92 0℃淬火 ,在 5 5 0～ 6 6 0℃温度范围回火 ,其硬度不发生明显变化 ,显示出含硼钒铌钛微合金钢具有良好的回火稳定性 .根据本实验结果可以认定 ,采用含硼钒铌钛微合金钢取代HQ5 90钢是可能的 .     

高淬透性硼微合金化特厚板钢成分优化设计

海洋工程用特厚板钢通常要求具有良好的淬透性，合理设计此类钢化学成分是改善其淬透性的主要方法之一。传统钢成分设计大多以实验为主，耗费巨大。本文以热力学计算软件Thermo-Calc和材料性能计算软件JMatPro为工具，采用计算、预测与实验相结合的研究模式，对含B微合金化特厚板钢进行成分优化，以期获得高淬透性能。使用Thermo-Calc计算了B微合金化钢的热力学平衡析出相。通过对析出相的析出温度、析出量及相间关系分析，阐述了此类钢的成分设计原则，给出了可获得高淬透性的B微合金化钢的设计成分。采用JMatPro对设计钢淬透性进行预测，预测结果很好地说明了设计钢成分的合理性。经过淬透性实验和化学相分析，进一步肯定了优化设计结果。理论计算与实验结果表明高铝含量有利于改善硼微合金化钢淬透性。     

微量合金元素对5CrNiMo钢淬透性的影响

设计了一种测定高淬透性钢淬透性的加压块端淬试验法,与标准端淬试验法对照进行了仔细的研究,论证了该方法的合理性和实用性。采用这种新方法成功地对国内外五种 5CrNiMo 钢进行了淬透性对比研究。结果表明:在 5CrNiMo 钢中加入0.11％的钒,并把铬钼含量控制在标准上限能有效地提高其淬透性;经改进后的国产 5CrNiMo钢的淬透性已经赶上和超过德国、日本同类钢的实物水平。     

硼钢淬透性与硼偏聚

用改进的径迹显微照相技术研究了50B钢800—1150℃顶端淬火试样中硼的分布状态及其变化规律与硼钢淬透性的关系。试验表明,硼钢淬透性的变化与冷却时硼向奥氏体晶界偏聚的发展速度密切相关。晶界硼偏聚来自二侧贫硼区,利用成分剖面图技术可定量测定这种偏聚的发展速度。 晶界硼偏聚发展过快与过慢均对发挥硼效应不利。试验表明,只有当晶界硼偏聚的发展速度与基体成分相变孕育期能较好配合时,硼的效应最大。利用这种观点可正确说明硼钢淬透性的变化特征及认识与分析影响硼钢淬透性的各种因素。     

W18Cr4V钢固体渗硼的试验研究

本文通过改变渗硼温度及渗剂中稀土的含量,试验研究W18Cr4V钢固体渗硼的可行性,测定W18Cr4V钢在不同的渗硼工艺下渗硼层的深度、显微硬度、耐磨性及脆性。研究了稀土在渗硼过程中的作用;分析了W18Cr4V钢中合金元素对渗硼的影响。     

合金元素对中碳硅锰钼钒钢连续冷却转变及淬透性的影响

本文用顶端淬火法测定了40、40Si_2、40Mn_2、40Mo和40Si_2Mn_2钢的连续冷却转变曲线和淬透性曲线,同时研究了硅锰钼钒钢中不同硅或锰含量对钢的淬透性的影响,通过对试样中心为半马氏体时钢的淬透性乘子的计算,相对定量地说明了硅、锰对钢的淬透性的作用规律。 通过试验表明,硅使铁素体一珠光体的转变温度上升,使连续冷却转变曲线稍向右移,当钢中加入钼或锰后,使钢的转变温度和时间有较大地降低和延缓,尤其是锰钢。当钢中同时存在有硅和锰,则硅、锰的复合作用远比单一的锰或硅要大得多,使连续冷却转变曲线更往右下方移动。单一的合金元素对钢的淬透性影响最大的是锰,其次是钼,而硅的效果最小。但硅加到40Mn钢中,大大地提高了钢的淬透性,其复合作用不是简单地单个元素作用的叠加,而是乘子关系。为了保证40硅锰钼钒钢有足够的淬透性,必须加入大于1.5％的锰,硅保持在1.3％左右,当然还应加入适量的钼。     

硼钢的热处理

主要从淬透性和力学性能两方面阐述了硼钢热处理的要点。着重指出了本文所提出的晶界硼浓度,点阵硼浓度和晶粒尺寸间的关系式在热处理中的指导作用。阐述了较高含硼量钢因热加工而丧失淬透性,并因析出网状硼相而变脆时,恢复淬透性和韧性的原则和方法。硼淬透效果的恰当判据是淬透系数F_B。本文还讨论了合金元素对硼淬透效果影响的经验关系式。淬火低、中温回火状态硼钢的性能最为优异,这是应当充分利用的。我国硼钢的质量目前有了很大的提高;热处理原理的研究也有长足的进展,这就为硼钢的广泛推广使用提供了条件。     

氮和氧含量对HCM2S钢组织和性能的影响

通过对4炉经过正火+回火热处理的HCM2S钢管进行拉伸试验,结合微观组织观察和能谱分析,研究了氮和氧含量对HCM2S钢组织和性能的影响.结果表明:当HCM2S钢中氮的质量分数大于71×10-6时会和硼元素反应生成BN夹杂物,从而使钢中"有效硼"量减少,降低钢的淬透性,最终影响组织和性能.氮含量不高于71×10-6时,氧的质量分数在14×10-6～49×10-6内变化不会对HCM2S钢组织和性能造成影响.通过在钢中加入少量Ti元素,即使氮含量较高,Ti也可以和氮发生反应生成氮化钛,从而获得全贝氏体组织和优异的力学性能.     

硼淬透性系数FB的计算与分析

分析了以往资料中给出几种不同的ＦＢ计算公式,对若干国产硼钢淬透性系数进行了预测并与实测值进行了对比,在此基础上提出了一种新的硼淬透性系数的计算公式,利用该公式同的硼淬透性系数与国产硼钢硼淬透性系数的实测值吻合较好,提出高了硼钢淬透性预测计算的精度。     

硼对低碳低合金钢延性—脆性转折的影响

本文研究了一种低碳低合金钢中微量硼元素(≤35PPm)对钢延—脆转折特性的影响。结果表明:硼升高了钢的脆性转折温度,硼含量越高,影响越甚(28PPm使50％F ATT上升34℃,35PPm上升100℃)。理论分析指出:硼降低了硼的解理断裂应力,硼的脆化作用主要来自析出状态的碳硼化合物。     

低碳微合金化含硼冷镦钢的冲击性能

通过对不同B含量的低碳硼钢和Nb、V微合金化低碳硼钢的冲击实验,研究了B含量及Nb、V微合金化对低碳硼钢冲击性能的影响. 结果表明:0.0006%～0.0015%的B将提高热处理状态钢的冲击韧性,B质量分数超过0.003%将降低钢的冲击韧性. Nb、V复合微合金化同时加入适量Al可显著提高热处理状态低碳硼钢的冲击韧性. Ti质量分数超过0.03%对低碳硼钢和微合金硼钢的冲击性能不利.     

22SiMn2TiB钢中硼相的研究

利用径迹显微照相技术系统地分析研究了硼在转炉22SiMn2TiB钢中的存在形态、分布特征及各种热处理工艺对硼相析出溶解规律的影响。结果表明：在试验成分范围内，奥氏体化温度越高、冷却速度越慢，硼相的析出量越多、粒度也越大，贫硼区越明显；对钢进行多次热处理时，钢的最终热处理工艺是决定该钢中硼相分布形态的主要因素。     

硼钢淬透性的预测计算

对硼钢淬透性出线特点进行了分析,在此基础上提出了预测硼钢淬透性的计算方法。预测计算的淬透性曲线与实测曲线有较好的吻合。     

低碳含硼钢中BN的析出行为

以硼质量分数为0.0045%、氮质量分数为0.0039%的低碳含硼钢为研究对象,通过对实验钢在凝固过程中BN析出和长大的热力学与动力学进行分析,并结合实验研究了冷却条件对BN析出与长大行为的影响.结果表明：由于溶质元素B和N在凝固前沿的微观偏析,只有当凝固前沿的固相率大于临界值0.981时,BN才能在凝固前沿析出;在凝固前沿随着固相率的增加,B和N均具有明显的偏析.当固相率接近于1时,硼在剩余液相中的实际含量远高于氮元素的含量,氮的扩散是BN长大的限制性环节;钢液冷却速率的变化对B和N元素的偏析无显著影响,而生成BN的尺寸随着钢液冷速的增加而显著减小.     

含B钒微合金钢的连续冷却相变行为

为开发一种新的低成本高性能含B钒微合金钢和建立其TMCP生产工艺,用MMS-200热力模拟试验机研究了实验钢在连续冷却条件下的相变规律,绘制出实验钢的静态CCT曲线和动态CCT曲线.结果表明:微量的B提高了钒微合金钢过冷奥氏体稳定性,促进了针状铁素体形成,在比较宽的冷却速度范围内能得到贝氏体组织;未变形钢相比于变形钢,在更低的冷却速度甚至0.5℃/s的冷却速度下能得到大部分的贝氏体组织,但两者在5℃/s以上的冷却速度下都得到全部贝氏体组织;变形降低了奥氏体稳定性,促进铁素体转变,含硼钢铁素体转变存在的冷速升高到2℃/s,不含硼钢的其冷速升高到15℃/s;钒微合金钢中B有利于获得高强度的贝氏体组织,冷速5℃/s以上时相变后含硼钢的硬度都高于变形及未变形不含硼钢的硬度.     

含硼微合金钢中硼氮化物形成的热力学分析

应用合金元素在奥氏体中的固溶度积公式,对含硼铝镇静钢,Ti-B和Ti-Nb-V-B系微合金钢中各种析出相的析出关系和析出量及其对奥氏体中固溶硼质量分数的影响进行了热力学分析.结果表明:含硼铝镇静钢中BN的析出优先于Al N的析出,使增加奥氏体稳定性的B的有效质量分数减少;提高含硼钢中的固溶B质量分数的有效方法是加入比B与N的结合力强的Ti;复合微合金钢中Nb,V的质量分数对固溶B的质量分数几乎没有影响,只与钢中加入Ti的质量分数有关,Ti-B和Ti-Nb-V-B系微合金钢中Ti的质量分数最少为钢中N质量分数的3.4~3.8倍.     

Superior machinability of steel enhanced with BN and MnS particles

The strategy that replacing part of MnS with BN was proposed in order to decrease the sulfur content in sulfur based free-cutting steel. The effects of BN and MnS inclusions on the microstructure and machinability of the steel were systematically investigated. The results show that most of the BN and MnS inclusions exist individually in the steel and only a small amount of them are in a composite state forming either isolated particles or clusters of particles. In the case of multi-phased steel, the theoretical calculation predicts that the volume of large BN particles should be 0.7 times of the volume of large MnS particles. The machinability of this type of BN and MnS alloy steel over a wide range of cutting speeds ranging from a low speed appropriate for drilling to a high speed appropriate for turning is confirmed as being equal to or superior to that of an MnS reference steel, even though the sulfur content in the composite steel is only half that of the MnS steel. The aptitude for cutting effect of 240 ppm nitrogen and 115 ppm boron in the composite steel is demonstrated to be equivalent or even better than 1000 ppm sulfur in MnS free-cutting steel.     

硼富勒烯及其相关结构研究进展

本文对硼富勒烯等硼纳米结构及其相关材料的研究进展进行了简要评述. 首先对硼和碳元素及其成键性质的区别与联系进行了讨论, 并简要介绍了碳富勒烯、纳米管和石墨烯的发现及其结构与性质. 接下来系统回顾了过去几十年来人们对硼团簇、硼纳米管和硼纳米线等纳米结构在理论和实验研究方面取得的进展.特别是最近几年来, 针对硼富勒烯、硼纳米管、硼单层平面、硼富勒烯固体等结构的研究取得了一些重要进展, 本文在结合我们自己研究工作的基础上, 对上述研究进展做了系统地介绍. 最后对硼富勒烯及其相关材料的研究前景进行了展望.     

硼对钒钛磁铁矿烧结微观结构的影响

为研究硼的含量对钒钛磁铁烧结矿微观结构的影响,利用XRD和扫描电镜对实验样品进行观察,发现添加适量的硼能够对钒钛烧结矿中硅酸盐的生成起抑制作用,并改善钒钛磁铁烧结矿表面结构,提高烧结矿液相生成能力、固相固结性能、抗粉化性同时降低孔隙率。当烧结矿中硼含量达到1.5%~2.5%时实验效果最佳。