文 献 综 述
摘要：高锰钢是专为重工业提供使用的一种防磨钢材，其最重要的特点是在强烈的冲击、挤压条件下，表层迅速发生加工硬化现象，使其在心部仍保持奥氏体良好的韧性和塑性的同时硬化层具有良好的耐磨性能，因此主要用于需要承受冲击、挤压、物料磨损等恶劣工况条件。而硼在钢中的作用主要是提高钢的淬透性，其次可提高耐热钢的高温强度，蠕变强度，改善高速钢的红硬性和刀具的切削能力，因此硼钢具有较高的淬透性，高的强度、韧性及低温冲击韧性,但其力学性能与硼在奥氏体晶界处的偏析有着很大的关系，对于其具体机制目前还没有比较完全的认识。本课题以27MnB5带钢为对象，研究其组织均匀性（晶粒尺寸、相组成、夹杂）及成分偏析（晶界偏聚），从而掌握性能与组织和成分的关系，探讨组织和成分偏析对材料脆化的影响规律，从而加强在实际工业中的运用。
关键词：锰硼钢 淬透性 成分分析 组织均匀性 偏析 脆化
- 引言
硼钢（boron steel），是以硼为主要合金化元素的钢。又称硼处理钢。能改善钢的某些性能。硼钢的种类主要有合金结构硼钢、低合金高强度硼钢、弹簧硼钢等[1-3]。主要是渗碳硼钢，其碳含量低一般低于0.25%，这类钢渗碳性能较好，渗碳层不会形成大量残余奥氏体因而可得到高硬度、高耐磨性和良好抗疲劳性能，而且缺口敏感性较小。硼钢的硬度是普通钢材的4倍，而且强度、韧性和耐磨性也都优于普通钢材[4-9]。早期的坦克、装甲车和潜艇都是用它，直到后来有更轻、更坚固的材料出现，于是硼钢就被转为民用，现在被广泛运用在机床的刀头、采矿机的钻头上，而运用在汽车的底盘和车体上时，可以提高框架的刚性和硬度，减小车祸时因形变而造成车内乘员的伤亡。最早的钢号是美国的Q-Temp系列，现在美、日、英、俄等国都有许多冷变形用硼钢牌号，热处理后最大受压力可达到1400MPa以上，psi;gt;50%，韧性亦很好，在目前已大量用来制造各种螺栓类零件，特别是汽车、拖拉机、建筑业等需要的高强度螺栓。硼在钢中的作用主要是提高钢的淬透性，其次可提高耐热钢的高温强度，蠕变强度，改善高速钢的红硬性和刀具的切削能力。硼还有很强的中子吸收能力，故原子能用钢也常加入硼。硼的淬透性效果（淬火时淬硬层的深浅）与钢中的含硼量、含碳量及钢的奥氏体化温度有关。最佳含硼量约为0.0010%，过低或过高均不能产生最佳效果。通常随着含碳量的增加，硼的作用降低。在最佳奥氏体化温度下，硼的淬透性效果最大[10,11]。硼钢主要作为结构钢使用。此外，还可用作弹簧钢、低合金高强度钢、冷变形钢、耐磨钢、耐热钢、原子能用钢等。
2. 硼的提高淬透性
关于硼提高淬透性作用的机理,一般认为是由于它在奥氏体晶界上偏聚,影响了新相形核的结果.不同的偏聚状态影响也不同,晶界上明显的硼相析出反而对淬透性起不良的作用.至于硼在晶界偏聚的规律,它对淬透性影响的定量关系,以及如何理解影响硼钢淬透性的复杂多变的因素等方面,还缺乏比较成熟的理论[12].这些都给硼钢的生产、使用和发展带来一定的困难。有人曾试图从传统的晶界平衡偏聚理论出发, 用奥氏体化保温时晶界偏聚量不足、正好或过多来对硼效应进行讨论,但事实上很难用这类理论来说明各种复杂的实验现象[13-16]。而近来径迹显微照相(PTA法)试验的结果表明,在通常奥氏体化温度下,硼在晶界并无明显的偏聚.硼在晶界上的偏聚是一种非平衡偏聚现象,它是在淬火冷却过程中,晶界两侧贫硼区内的硼以某种空位复合体的机制向晶界偏聚而形成的,贫硼区宽度的变化是表征这种非平衡偏聚发生和发展过程的一个重要参量[17]。经过研究发现，硼提高结构钢淬透性的效应决定于硼在奥氏体晶界非平衡偏聚的发展速度以及这种速度与钢的相变孕育速度的合理配合，非平衡偏聚发展过快或过慢均不能有效地发挥硼提高淬透性的作用[18]。
图1 50B钢在不同顶淬温度下贫硼区宽度x随冷却速度A的变化
3.硼对组织的作用
硼能缩小gamma;相区，但因形成Fe2B，不形成gamma;相圈。在alpha;铁及gamma;铁中硼的最大溶解度分别为不大于0.008%〜0.02%。微量硼在晶界上阻抑铁素体晶核的形成，从而延长奥氏体的孕育期，提高钢的淬透性。但随着钢中碳含量的增加，此种作用逐渐减弱以至完全消失。
