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40cr钢管与硼的关系
发布者:聊城市天祥钢管有限公司   阅读:708
 
  
  40cr钢管与硼的关系
  
  我国硼储量丰富,价格低廉而且稳定。硼在α-Fe和γ-Fe中的溶解度分别小于0.0004wt%和0.02wt%,Fe-C合金中加入硼元素后,大部分硼在40cr钢管的凝固过程中,将形成含硼碳化物或以硬度高、高温稳定性好的硼化物的形式析出。硼含量的增加可使40cr钢管奥氏体区减小。

  当硼含量增加到一定数值,奥氏体区缩小到一定程度,在熔点下可能无相变发生,不能热处理强化。含硼碳化物、硼化物相高抗磨性的发挥程度还依赖于基体对它的支撑与包裹作用,即基体需要一定的硬度和体积百分含量。在冲击磨料磨损中,硬度低的基体被去除后使含硼碳化物或硼化物相突出于磨面,在磨粒的多次挤压和撞击下,硬而脆的含硼碳化物、硼化物就可能破裂,从而导致合金的抗磨料磨损性能下降。

  另外,如果基体的体积百分含量过少,它对硬质相就起不到很好的包裹作用,在冲击磨料磨损中,硬质相就会大颗地脱落,也会导致合金的抗磨料磨损性能下降。因此,铸造Fe-C-B合金要想获得优异的耐磨性,基体必须具有一定的含碳量和体积百分含量。已有的研究中主要针对中低碳钢,碳含量加入量较少。为了进一步考察较高碳含量下B对40cr钢管凝固组织与性能的影响,本文拟选择碳含量1.0wt%左右进行初步研究。
  
  试验用的40cr钢管采用10kg中频感应电炉熔炼,材料包括硼铁(B含量17.59wt%)、废钢、碳颗粒。熔炼时先加入废钢和碳颗粒,待熔清后插铝一次脱氧后加入硼铁,合金溶液经造渣扒渣后1500℃以上出炉,静置后浇铸试样,浇铸温度1430~1450℃。使用水玻璃砂铸型。
  
  当碳含量增加到1.0wt%左右,仍使得砂型条件下40cr钢管凝固组织中硬脆相增加,从而导致合金硬度上升,冲击韧度下降。当碳含量增加到1.0wt%左右,硼含量较低时,Fe-1.0C-B合金凝固组织与以往研究的40cr钢管凝固组织类似,当硼含量增加到2.35wt%时,40cr钢管凝固组织呈现明显的共晶组织形态,共晶组织由一个个共晶团组成,每个共晶团的含硼碳化物呈菊花状分布。

  当硼含量达到3.09wt%时,Fe-1.0C-B合金凝固组织与Fe-0.77C-B合金凝固组织类似,只是白色大块的Fe2B相有所增加。就综合力学性能来讲,硼含量为0.76wt%的40cr钢管明显高于硼含量为0.79wt%的40cr钢管,甚至高于硼含量为2.23wt%时的含b40cr钢管,具有一定的工业应用价值。硼含量小于2.35wt%时,硼含量相同,碳含量高的耐磨性好,其中在碳含量接近1.0wt%,硼含量为1.55wt%时,抗冲击磨料磨损性能最佳。
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