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Fe-0.34C-0.90B耐磨硼钢合金（化学成分）组织与性能的研究
发布人：上海艾荔艾金属材料有限公司www.shailiai.com
更新时间：2014-05-15
铸造Fe-0.34C-0.90B合金凝固组织由珠光体、铁素体和硼化物组成。研究其铸造合金组织与性能，并通过不同热处理进一步改善Fe-C-B合金硬质相和基体的强韧性搭配，为明确热处理对Fe-C-B合金的影响规律提供依据。
我国硼元素储量丰富，价格低廉，用硼作为主要的合金元素代替价格飞涨的合金元素Cr、Mo、Ni、V等制备耐磨材料，无疑会大大降低成本。因此对硼系钢铁耐磨材料研究近年来备受关注，硼与铁形成稳定性较好的硬质化合物，对于增加材料耐磨性较为有利。但目前对高硼铁基合金的研究都是以加Cr为前提。对于Fe-C-B合金中不添加上述合金元素的报道甚少。通过前期的研究发现，普通碳钢中加入适量的硼，能获得强韧性较好的铸造Fe-C-B合金，其基体为珠光体、铁素体和硼化物，由于共晶硼化物的连续网状分布，降低了Fe-C-B合金的硬度和冲击韧度，限制了该材料的耐磨性和其应用。本文在中碳钢基础上加入一定量的硼，获得铸造Fe-C-B合金，研究其铸造合金组织与性能，并通过不同热处理进一步改善Fe-C-B合金硬质相和基体的强韧性搭配，为明确热处理对Fe-C-B合金的影响规律提供依据。
实验是在实验室条件下进行，废35钢料在150kg的中频感应炉内熔炼，使用碳颗粒(含碳量为95%)增碳，熔清后插铝脱氧，然后加入硼铁(硼含量为17.5%，碳含量为0.1%)，造渣扒渣后在1560℃出炉，静置后浇注水玻璃砂型试样，浇注温度1480℃。试样的硼含量使用ICP-AES法进行分析，分析结果见表1。对试样进行表面除杂打磨处理， 在箱式电阻炉内进行热处理，试样在1000℃奥氏体化后分别进行水淬、水淬+550℃回火、退火处理。
表1 试样的化学成分(质量分数，%)
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C
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B
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Si
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Mn
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P
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S
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0.34
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0.90
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0.40
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0.37
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0.03
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0.02
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铸造Fe-0.34C-0.90B合金凝固组织由珠光体、铁素体和硼化物组成。硼化物主要为Fe2B，在枝晶间呈连续网状分布。不同的热处理难以改变连续网状分布硼化物的形态，但是不同热处理后的组织和性能差异较大。其中经1000℃×1h奥氏体化后水淬处理的综合性能最佳，硬度达到56.0HRC，冲击韧度达到7.3J/cm2。铸造Fe-0.34C-0.90B合金经过热处理能一定程度地改善合金的力学性能，实现硬度和韧性在一个较大的范围内调节，便于应用于各种工况条件。
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