實(shí)驗(yàn)鋼的凝固過程及鑄態(tài)組織分析

圖1為Fe-B-C三元相圖。存在L-y+Fe2B、L→Fe2B+ Fe3C、L→y+Fe3C3個(gè)二元共晶反應(yīng)。文獻(xiàn)【2】指出，對(duì)于硼含量較高的鐵基合金來說，凝固過程中y-Fe相首先在液相中析出。由于在y-Fe相中V、Mo、W、Cr和B元素的分配系數(shù)均小于1，所以在隨后的冷卻過程中，先析出的初晶y-Fe相在長(zhǎng)大成基體組織的同時(shí)也向液相中析出V、Mo、W、Cr和B元素。當(dāng)周圍液相中的硼先達(dá)到共晶點(diǎn)時(shí)，開始沿E2M二元共晶轉(zhuǎn)變線發(fā)生L-y+Fe2B反應(yīng)。當(dāng)金屬液溫度達(dá)到1 100℃時(shí)，如果硼和碳的含量較高，則發(fā)生L+ Fe2B →y+Fe3(B,C)三元包晶反應(yīng)，形成包晶組織，隨后合金全部轉(zhuǎn)變成固態(tài)。共晶奧氏體和初生奧氏體中的硼、碳含量隨著溫度的下降而降低，同時(shí)硼、碳向奧氏體晶界擴(kuò)散，并析出二次硼碳化合物。

C(%)

圖 1 Fe-B-C三元系相圖

Figure 1 Fe - B - C ternary phase diagram

圖2為4種試樣的鑄態(tài)組織

圖2為4種試樣的鑄態(tài)組織可以看出，高硼中碳合金鋼的鑄態(tài)組織是由沿晶界分布的共晶組織和初生奧氏體組成。由于奧氏體中固溶了微量硼使得鋼的淬透性得到了提高。V、Mo、W和Cr等合金元素溶于奧氏體后，使得C曲線右移，增加了奧氏體穩(wěn)定性[3]。所以，在隨后的冷卻過程中，初生奧氏體一部分以殘留奧氏體形態(tài)存在。當(dāng)實(shí)驗(yàn)材料中C含量小于0.45%時(shí)，硼碳化合物團(tuán)簇?cái)?shù)量以及團(tuán)簇尺寸隨著硼含量的增加而增大。同時(shí)，共晶硬質(zhì)相體積分?jǐn)?shù)增加也較明顯。實(shí)驗(yàn)材料的鑄態(tài)組織由原來的網(wǎng)狀亞共晶組織隨著硼含量的增加而增加。

NHW3000A型高頻多元素分析儀可檢測(cè)各種鋼鐵中的C S Mn P Si Cr Ni Mo Ti B V Al W等元素含量。

南京寧博分析儀器有限公司

2015.07.03