實驗鋼的凝固過程及鑄態組織分析

圖1為Fe-B-C三元相圖。存在L-y+Fe2B、L→Fe2B+ Fe3C、L→y+Fe3C3個二元共晶反應。文獻【2】指出，對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相在長大成基體組織的同時也向液相中析出V、Mo、W、Cr和B元素。當周圍液相中的硼先達到共晶點時，開始沿E2M二元共晶轉變線發生L-y+Fe2B反應。當金屬液溫度達到1 100℃時，如果硼和碳的含量較高，則發生L+ Fe2B →y+Fe3(B,C)三元包晶反應，形成包晶組織，隨后合金全部轉變成固態。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，同時硼、碳向奧氏體晶界擴散，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種試樣的鑄態組織

圖2為4種試樣的鑄態組織可以看出，高硼中碳合金鋼的鑄態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存在。當實驗材料中C含量小于0.45%時，硼碳化合物團簇數量以及團簇尺寸隨著硼含量的增加而增大。同時，共晶硬質相體積分數增加也較明顯。實驗材料的鑄態組織由原來的網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各種鋼鐵中的C S Mn P Si Cr Ni Mo Ti B V Al W等元素含量。

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2015.07.03