硼鋼

硼鋼

硼鋼(boron steel),是以硼為主要合金化元素的鋼。又稱硼處理鋼。能改善鋼的某些性能。硼鋼的種類主要有合金結構硼鋼、低合金高強度硼鋼、彈簧硼鋼等。主要是滲碳硼鋼:其碳含量低(一般低於0.25%),這類鋼滲碳性能較好,滲碳層不會形成大量殘餘奧氏體因而可得到高硬度、高耐磨性和良好抗疲勞性能,而且缺口敏感性較小。最早的鋼號是美國的Q-Temp系列,現在美、日、英、俄等國都有許多冷變形用硼鋼牌號,熱處理後鞏可達到1400MPa以上,ψ>50%,韌性亦很好,已大量製造各種螺栓類零件,特別是汽車、拖拉機、建築業等需要的高強度螺栓。

特性與用途

硼鋼硼鋼

硼在鋼中的作用主要是提高鋼的淬透性,其次可提高耐熱鋼的高溫強度,蠕變強度,改善高速鋼的紅硬性和刀具的切削能力。硼還有很強的中子吸收能力,故原子能用鋼也常加入硼。硼的淬透性效果(淬火時淬硬層的深淺)與鋼中的含硼量、含碳量及鋼的奧氏體化溫度有關。最佳含硼量約0.0010% ,過低或過高均不能產生最佳效果。通常隨著含碳量的增加,硼的作用降低。在最佳奧氏體化溫度下,硼的淬透性效果最大。硼鋼主要作為結構鋼使用。此外,還可用作彈簧鋼、低合金高強度鋼、冷變形鋼、耐磨鋼、耐熱鋼、原子能用鋼等。

主要分類

硼鋼的種類主要有合金結構硼鋼、低合金高強度硼鋼、彈簧硼鋼等。合金結構硼鋼主要包括調質硼鋼、表面處理硼鋼和冷變形硼鋼。

調質硼鋼

這類鋼經過淬火和高溫回火(或不回火)處理。具有高強度、高韌性、高耐磨性等,可用於汽車、拖拉機、工具機、礦山機械、電站設備等,製造各種軸類、凸輪、鍵、拉桿、轉向節、履帶板、耐磨件等。這類鋼的碳含量在0.25%以上,除去單獨加硼的硼系外,還有錳硼、鉻硼、錳鈦硼、錳釩硼、鉻錳硼、鉻鉬釩硼、鎳鉻鉬釩硼等多種系列。典型鋼號有40MnB、40CrB、40CrMnB、40CrMnMoVB等。

表面處理硼鋼

主要是滲碳硼鋼:其碳含量低(一般低於0.25%),這類鋼滲碳性能較好,滲碳層不會形成大量殘餘奧氏體因而可得到高硬度、高耐磨性和良好抗疲勞性能,而且缺口敏感性較小。但是滲碳後淬火變形大,缺乏規律,降低滲碳件的形狀、尺寸精度,影響其使用壽命,曾經妨礙滲碳硼鋼在齒輪製造上的套用。近來這一問題已經逐漸得到解決,因而其套用也逐漸增多。如德國用16MnCr5B、20MnCr5B等硼鋼製造汽車變速箱齒輪,淬透性頻寬可控制在HRC4~5,保證齒輪精度及各項性能。美國、日本、俄羅斯等國也開發了一些新滲碳硼鋼製造齒輪、這種齒輪鋼具有變形小、性能好等優點,有的還可快速滲碳、高溫滲碳、碳氮共滲等。

冷變形硼鋼

主要用於製造螺栓等各類緊固件,可代替原用的中碳鋼、中碳鉻鎳鉬鋼。其優點是冷變形抗力小,可省去變形前的球化退火處理,提高生產率,降低成本,而且性能優良。這類鋼的碳含量一般低於0.25%,除硼外還可加入其他合金元素,主要為錳硼系,還有鉻硼、錳鉻硼系,有的還加入釩、鎳、銅等元素。最早的鋼號是美國的Q-Temp系列,現在美、日、英、俄等國都有許多冷變形用硼鋼牌號,熱處理後鞏可達到1400MPa以上,ψ>50%,韌性亦很好,已大量製造各種螺栓類零件,特別是汽車、拖拉機、建築業等需要的高強度螺栓。

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