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        硼(B)元素對鋼的影響

        文章出處:責任編輯:查看手機網址
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        人氣:-發表時間:2022-10-18 11:56【

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        高強度低合金鋼既可以用于摩天大樓和大跨度橋梁,也可以用于管線管、大型船只、近海岸壓力容器等。然而,為了制造這些設備,要求所使用的低合金鋼需同時滿足高的強度和沖擊韌性以及良好的焊接性能。運用TMCP,硼元素可以用來代替碳和其他合金元素來增強強度,即使加入少量的硼(100ppm以下)也能夠影響鋼的微觀結構和機械性能。由于微量硼的控制和檢測技術的發展,在鋼中加入硼元素開始受到重視。

        硼可以通過晶界偏聚增強鋼的淬透性,還可以在晶界析出或者影響碳化物和其他析出物的析出速率。實驗證明,硼的偏析最初是增加的,然后隨著熱輸入的增加而減小。

        眾所周知,即使作為合金元素的硼的少量添加也可以通過偏析增加鋼的淬透性。盡管硼含量非常低,但在非常緩慢的冷卻速率條件下,如2℃/s和1℃/s,馬氏體可以形成。

        焊接熱輸入是各種焊接參數中非常重要的因素,因為熱循環,如焊接過程中的加熱和冷卻速度,都由熱輸入決定。因此,焊接的微觀結構和機械性能可以受到熱輸入的極大影響。此外,熱輸入可以影響硼偏析,因為硼偏析行為由熱循環決定。不管外部應力如何,晶界處的硼偏析水平最初增加,然后隨著熱輸入的增加而減小。這意味著高水平的硼偏析可能發生在中間熱輸入處,即存在臨界熱輸入。

        研究認為,這樣的結果是由于硼在非平衡晶界偏析之后隨著在高溫下暴露時間的增加而反向擴散導致的。換句話說,非平衡偏析起初可能發生在低熱輸入處。然后隨著冷卻速率的降低和高溫下暴露時間的增加,空位硼絡合物的擴散時間增加可以提高硼偏析的水平。最后,由于臨界熱輸入后硼濃度的差異,偏析的硼原子可以從晶界擴散到晶粒內部?!?/span>

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        根據以往的研究,硼可以有效地抑制鐵素體相的形成。淬透性只能受到硼晶界偏析的影響。隨著硼的添加,淬透性增加,并且基于鐵素體結構的粒狀貝氏體相被有效地抑制。因此,盡管在緩慢的冷卻速率,如5℃/s和2℃/s條件下冷卻,但在較低溫度下仍主要觀察到馬氏體和貝氏體鐵素體之類硬度更高的相?!?/span>

        由于添加硼而引起的機械性能演變的研究主要是通過考慮微觀結構關系進行的。一些研究人員也研究了由于硼偏析對晶界和晶粒內部的影響,通過這些工作揭示了非平衡偏析行為。晶界處由于硼偏析而引起的晶界強化。這些結果也與以前的研究結果一致。盡管硼偏析水平較低,馬氏體相的強化效果也高于貝氏體相。在存在貝氏體相的情況下,盡管由于非常緩慢的冷卻速率而產生硼偏析,但是在晶界處可以形成無鐵素體的第二相。因此,由于在晶界處存在無鐵素體的第二相,因此硼偏析的強化效果降低。


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