D0I:10.13374/j.issn1001-053x.1991.02.008 北京科技大学学报 第13卷第2期 Vol.13 No.2 1991年3月 Journal of University of Science and Technology Beijing March 1991 铝对高氮18 CrMnB钢淬透性的影响 魏吉祥*李文卿·李耀文*·许洪新·· 摘要：用显微径迹照像法研究了870℃端淬时钢中硼的分布和氯的固定情况，并用C6参 量表示钢中被固定的程度。结果表明，C?值越大，淬透性越好，该参量很好地控制高氯 18 CrMnB钢的淬透性。C?=14,5-27.5,可保证试验钢种有高而稳定的淬透性。 关键词：淬透性，半马氏体距离，C参量 Influence of Aluminium on Hardenability of High Nitrogen 18CrMnB Steels Wei Jixiang Li Wenging'Li Yaowen.Xu Hongxin'. ABSTRACT:The distribution of B and N in 18CrMnB steel during the hardening at 870C is investigated by means of the microphotography,and Ce is used as a parameter to show the distribution of N in the steel.The results obtained are as follows:the hardenability increases with parameter Ce,and if its value is between 14.5 though 27,5,the high hardenability of 18CrMnB steel is obta- ined.Ca is a useful parameter for controlling the hardenability of this steel. KEY WORDS:hardenability,half-martensite distance,parameter Ce 18 CrMnB钢是一种渗碳齿轮用硼钢。80年代初开始，我国太原钢铁公司根据用户需 要，参照德国ZF7钢的标准，试生产过多炉18CMnB钢，主要用于制造汽车变速箱及后桥齿 轮。和其它硼钢一样，18CMnB钢在使用过程中经常出现谇透性不稳定，但各研究结果不 尽一致。 1990-05-16收稿 ·材料科学与工程系(Department of Materials Science ana Enginecring) ,,太原钢铁公司(Taiyuan Iron and Steel Company) 141
第 1 3 卷第 2 期 1 9 9 1年 3 月 北 京 科 技 大 学 学 报 J o u r n a l o f U n i v e r s i t y o f S e i e n e e a n d T e e h n o l o g y B e i j i n g V o l 。 1 3 N o 。 2 M a r e h 1 9 9 1 铝对高氮1 8 C r M n B 钢淬透性的影响 魏吉祥 , 李文卿 , 李耀文 , , 许洪新 ` , 摘 要 : 用 显微径迹照 像法研究 了87 。℃ 端 淬时钢 中翻 的分布和 氮的固定 情况 , 并 用 C , 参 量表 示钢中氮被固定的 程度 。 结果表明 , C 夕值 越大 , 淬透性 越好 , 该参 量很好 地控 制高 氮 18 c r M n B 钢的淬透性 。 C 咨= 14 . 5 一 27 . 5 , 可 保证 试验钢种有高而稳定的淬透性 。 关 键词 : 淬透性 , 半马 氏体距离 , c , 参量 I n f l u e n e e o f A l u m i n i u m o n H a r d e n a b i l i t y o f H i g h N i t r o g e n 1 8 C r M n B S t e e I S 平 e 1 J i劣 ` a ” 夕 . L i 甲 e n q i 俘 夕 ` L i Y a O山 e n . ’ X u H o n 夕 x i n ” A B S T RA C T : T il e d i s t r i b u t i o n o f B a n d N i n l s C r M n B s t e e l d盯 i n g t h e h a r d e n i n g a t 5 7 0 ℃ 1 5 i n v e s t i g a t e d b y m e a n s o f t h e m i e r o p h o t o g r 吕 p h y , a n d C , 1 5 u s e d a s a P a r a m e t e r t o s h o w t h e d i s t r i b u t i o n o f N a r e a s f o l l o w s : t h e h a r d e n a b i l i t y i n e r e a s e s i n t h e s t e e l 。 T h e r e s u lt s w i t h p a r a m e t e r C , , a n d i f o b t a i n e d i t s 1 5 b e t w e e n 1 4 . 5 t h o u g il 2 7 。 5 , t h e h i g h h a r d e n a b i l i t y o f 1 8 C r M n B s t e e l 1 5 v a l u e o b t a - i n e d · C , 1 5 a u s e f u l p a r a m e t e r f o r e o n t r o ll i n g t h e h a r d e n a b i l i t y o f t h i s s t e e l · K E Y W O R D S : h a r d幼 a b i li t丁 , h a lf 一 m a r t e n s i t e d i s t a n e e , p a r a m e t e r C , 1 8 rC M n B 钢 是一种渗碳齿轮 用 硼钢 。 80 年代 初开始 , 我国太原钢 铁公 司根 据 用 户 需 要 , 参照德国 z F 7钢的标准 , 试生产过多炉 1 8 C r M n B 钢 , ` 主要 用于制 造汽车变速箱及后 桥齿 轮 。 和其它硼钢 一样 , 1 8 rC M n B 钢在使用 过程 中经常出现淬透性不 稳定 , 但各研究结果 不 尽 一致 。 i , 9 0 一 0 5 一 1 6 收稿 . 奋 材料科 学与工 程系 ( D e P a r t m e n t o f M a t e r i a l s s e i e n e e a n o E n g i n e e r i n g ) 太原钢 铁公司 ( T a i y u a 皿 I r o 几 a n d S t e e l C o m P a n y ) 1 4 1 DOI: 10. 13374 /j . issn1001 -053x. 1991. 02. 008
本文主要研究了铝对高氮(0.01%左右)18CrMB钢的半马氏体距离(E。)和硼因子 (f)的影响。同时，就铌对高氮18CπMnB钢谇透性的影响，也做了探索性工作。 1试验材料及方法 实验所用5炉高氮18CMnB钢均采用真空感应炉冶炼，锭重28.5kg,其化学成分见表 表1研究用钢化学成分 Table 1 Chemical composition of steel studied 化学成分，wt% 序号 Mn Si Cr 8 Ti N Als 1 0.18 1,15 0.29 1.22 0.0013 0.017 0.010 0.037 0.023 0.019 0.18 1.17 0.29 1.16 0.0015 0.01750.00950.064 0.023 0.019 0.17 1.16 0.29 1.20 0.0018 0.016 0.011 0.085 0.023 0.019 0.18 1.16 0.29 1.21 0.0015 0.017 0.0087 0.103 0.023 0.020 0.16 1.16 0,29 1.20 0.0019 0.0057 0.00920.057 0.023 0.019 注：A1s指酸溶铝 5号钢中还加入了0.059%Nb 先将以上所炼5炉钢锻成中30mm棒材，然后进行加热1200℃×45mi血空冷再加热900℃ ×1h空冷的热处理，最后按GB225-63加工成端淬试样。各端淬试样分别在960℃、930℃、 870℃和840℃保温0,5h进行端淬试验，然后将其圆柱表面相对180°的两边各磨去(0.2~ 0.)mm,测量其硬度HRC,从而获得不同端淬温度的淬透性曲线。根据半马氏体硬度从淬 透性曲线确定其半马氏体距离E。。 用显微径迹照像法研究了870℃端淬时钢中硼的分布和氨的固定情况。 2试验结果及分析 2,1淬火温度对不同Als含量的高氨18 CrMnB钢淬透性的影响 图1~3为表1中1号、2号、5号钢的谇透性曲线。由图1可见，淬火温度对1号钢端 淬曲线影响相对较小。从图2可见，2号钢淬透性曲线的特点是：只有840℃的淬透性曲线 处于较低的位置，而870℃、930℃和960℃的淬透性曲线都处于较高的位置，并几乎重合。 这说明2号钢在870℃~960℃范围内淬火时，其淬透性高面稳定，几乎不随淬火温度而变 化，对实际生产是一很大优点，能给生产带来极大的方便。8号钢不同谇火温度的淬透性曲 线的特点既区别于1号钢，又不同于2号钢，其特点是840℃和870℃端谇曲线处于较低水 平，很接近；而930℃和960℃的端淬曲线几乎重合，且处于较高水平。4号钢的端谇曲线与 2号钢端谇曲线很接近，这说明4号钢有着与2号钢同样的优点。从图3可以看出，含有少 量Nb的5号钢的端淬曲线与3号钢相似，即840℃和870℃端谇曲线处于相近的低水平，而 930℃和960℃端淬曲线位于相近的高水平。这说明，铌有固定N、保护B、提高淬透性的作用， 142
本文 主要研 究了 铝对 高氮 ( 0 。 0 1 % 左右) 1 8 C r M n B 钢的半马 氏体距离 ( E b ) 和硼 因 子 (f 。 ) 的影 响 。 同时 , 就妮对 高 氮 1 8 C r M n B 钢 淬透性 的影响 , 也做了 探索性工作 。 试 验材料及方法 实验所 用 5 炉 高氮1 8 C r M n B 钢 均采用 真空感应 炉冶炼 , 锭重 2 8 . 5 k g , 其化学成分见表 表 1 研究 用钢 化学 成分 T a b l e 1 C h e m i e a l e o m p o s i t i o n o f s t e e l s t u d i e d C M n 化 学 C r 成 分 , w t % N A l s P S 序钢号 1 0 。 18 0 。 1 8 。 1 5 。 1 7 0 。 2 9 0 。 2 9 。 2 2 。 1 6 0 。 0 0 1 3 0 。 0 0 1 5 0 。 1 7 0 。 1 8 。 1 6 。 1 6 O 。 2 9 0 。 2 9 。 2 0 。 2 1 O 。 0 0 1 8 0 . 0 0 1 5 5 0 。 1 6 1 。 1 6 0 。 2 9 1 。 2 0 0 . 0 。 0 1 7 0 。 0 1 0 0 。 0 3了 0 。 0 2 3 0 . 0 1 9 0 . 0 1 了5 0 . 0 0 9 5 0 。 0 6 4 0 。 0 2 3 0 。 0 1 9 0 . 公1 6 0 。 0 1 1 0 。 0 8 5 0 。 0 2 3 0 . 0 1 9 0 。 0 1 7 0 。 0 0 8 7 0 。 1 0 3 0 。 0 2 3 0 。 0 2 0 0 。 0 0 57 0 。 0 0 9 2 0 。 0 57 0 。 0 2 3 0 . 0 1 9 注 : A ls 指 酸溶铝 5 号 钢 中还加人 了。 . 0 59 % N b 先将以 上 所炼 5 炉钢锻成 功3 0 m ln 棒材 , 然 后进行加热 1 2 0 ℃ x 4 5 m in 空冷再加热 90 。 ℃ x hl 空冷的热 处理 , 最后按 G 2B 2 5 一 6 3 加工成端淬试样 。 各端淬试样分别在 96 。℃ 、 93 。℃ 、 8 70 ℃和 84 。 ℃ 保温 。 。 s h 进行端 淬试验 , 然 后将其 圆柱表面相 对 1 8。 ” 的两 边各磨去 ( o 。 2 ~ 0 . 5 ) m m , 侧量其硬度H R C , 从而 获得不同端 淬 温度的淬透性曲线 。 根据半马氏体硬度从淬 透性曲线 确定其半马 氏体距离 E 。 。 用 显微径迹照像法研究 了 87 0 ℃ 端淬时钢中硼 的分布和氮 的固定情况 。 2 试验结果及分析 2 . 1 淬火温度对 不 同 lA s 含皿的高氮 1 8C r M n B钢 淬透性的影晌 图1 ~ 3为表 1 中 l 号 、 2 号 、 5 号钢 的淬透性曲线 。 由图 1 可见 , 淬火温 度对 1 号钢端 淬 曲线影 响 相对 较小 。 从 图 2 可 见 , 2 号 钢淬 透性曲线 的特点是 : 只有 8 40 ℃ 的淬透性曲 线 处于较低 的位置 , 而 8 70 ℃ 、 93 0 ℃ 和 960 ℃ 的 淬透性曲线 都处于 较高的位置 , 并 几乎 重 合 。 这 说 明 2 号钢在 8 70 ℃ ~ 96 0 ℃范围内淬火时 , 其淬透性高而稳定 , 几乎不随 淬火温 度 而 变 化 , 对实际 生 产是一很大 优点 , 能给生产带来 极大 的方便 。 3 号钢不 同淬 火温度的淬透性曲 线的特点 既区别于 1 号钢 , 又不 同于 2 号钢 , 其特点是 84 。 ℃ 和 87 0 ℃端淬曲线处于 较 低 水 平 , 很接近 ; 而93 0 ℃ 和 96 0 ℃ 的端淬曲线 几乎重 合 , 且处于较高水平 。 4 号钢的端淬曲线 与 2 号钢端 淬曲线很接近 , 这 说 明 4 号钢 有着与 2 号钢同样 的优点 。 从 图 3 可以 看 出 , 含有少 量 N b的 5 号钢的端 淬 曲线 与 3 号钢相似 , 即 8 40 ℃ 和 87 。℃ 端淬 曲线 处于 相近 的低水平 , 而 9 30 ℃和 96 。℃ 端淬曲线位于 相近 的高水平 。 这说 明 , 锐有固定 N 、 保护 B 、 提 高淬透性的作 用 , 1 4 2
50 960℃ 930℃ 5:0℃ 840℃ 40 34 8 30 0 10 10 20 30 40 50 10 04050 Distan:c from quonched cud'mm 图11号钢谇透性曲线 图22号钢淬透性曲线 Fig.1 Jominy curves of steel 1 Fig.2 Jominy curves of steel 2 20 5 Stecl 16 930℃ 30 876℃ 12: 20 840℃ 0 10 20 30 4050 60 12 16 20 24 28 Distance from qu:cnehed end/mm CB 图4半马氏体距离Eb与参量C?的关系 图35号铜谇透性曲线 Fig.4 Relationship between half-marte- Fig.3 Jominy curves of steel 5 nsite distance Eb and parameter Ca 只有当谇火温度超过930℃时才能明显表现出来。另外，5号钢还有一优点，当在930℃和 960℃淬火时，在距淬火端较远的位置硬度还能保持在一高水平（约HRC25)。 综上所述在本实验端淬温度范围内，随着淬火温度的提高，不同A【s含量的高氨 18 CrMnB钢的淬透性均有不同程度的提高，在其它硼钢中也有类似现象。 2,2A1s含量对半马氏体距离的影响 在研究用钢中，加人微量T来固定N的同时也加入了少量A1。为了综合考虑AI和Ti对 N的固定作用，我们特采用参量C: 钢序号12 34 5 Cg=A1s/(N-Ti/3.43) 7.3 14.613.427.5 7.6 各钢号的C值为： 参照文献C1),据据图1~3可以找出不同条件下的半马氏体距离(E。)值。图4反映了 不同端淬温度下的E,值与参量C的关系。 143
、 ) 1 ’ g c o 勺 2 ` O3 0 . C 一 3 8 丁o t 一 _ _ _ j 8 4 0 弋 _ 1 S t e o l 1 令 . 已饭 _ } 弓 8 7 0 一 C 31 8 4 0 ℃ _ 4 … ’ “ ’ “ “ 飞 n“U 眨口 n八nU1 4 OJ咋翻止, D i s 士a 、 、二 一 。 { f心 气、 、 勺、 3仁 · ; 、 e h e d e `飞、 飞声 1、 、 r飞飞 l 、 i弓 1 八1、 c e I t 百 · 。 左上} 火 { 、 、` l、 e 飞、e d e n d ` 、n m 图 1 1 F 19 . 1 J o m i n y 号 钢淬透性 曲线 e u r v e s o f s t e e l l 图 2 2 号钢淬透 性曲线 F 19 . 2 J o m i n y e u r v e s o f s t e e 1 2 匡一 ē卜今白 一uL工、 耳砚二卫万 下一 …月 议一 - - 一 丁一一门 厂 ! } } 、 i坠城之 号 2。压 1。 组 _ _土 _ _ _ 卜熟 、 。 上 … … 1 … { 一 尸 O L一 - 习 - 一一 - { _ - 一 一 上一 _ _ _ { _ _ _ _ 1 0 2 0 l〕 i s t a n e o f r o m 日、飞e n e h e d 5 O e n d / nr m 。匕 _ _ ` 1 F 主9 . 4 1』r e . . ` . . 曰. 0 一- 气 6 7 0 ,C 了 一 …{ { } 」} } 「 5 4 0 O C 一 了一节 味 一尸一 , - 一 . 图 3 5 号 钢淬透 性曲线 F 19 . 3 J o m三n y e u r v e s o f s t e e l s 图 4 半马 氏 体距离万 b与 参 量 C ` 的 关系 R e l a t i o n , h i P b e t w e e n 五a l f 一 m a r t e - n s i t e d i s t a n e e E b a n d P a r a m e t e r C 口 只有当 淬火温 度超过 93 0 ℃ 时才能 明显 表现 出来 。 另 外 , 5 号钢还有一优点 , 当 在 93 0 ℃ 和 9 60 ℃ 淬火时 , 在距淬火端较远 的位置硬度还能保持在一高 水平 (约 H R C 2 5) 。 综上所述在本实验端 淬 温度范围 内 , 随着 淬 火 温 度 的 提 高 , 不 同 lA 。 含 量 的 高 氮 1 8 rC M n B 钢的淬透性均 有不 同程度的 提 高 , 在其它硼钢 中也有类似现象 。 2 . 2 IA 。 含且 对 半 马氏休距 离的影晌 在研究用 钢 中 , 加人微量 iT 来固定N 的 同时也 加人了 少量 A l 。 为了 综合 考虑 A l 和 iT 对 N 的固 定作用 , 我 们特采用 参量 C , : 钢序号 1 2 3 4 5 C , = A I 。 / ( N 一 T i / 3 . 4 3 ) C 刀 7 . 3 1 4 . 6 1 3 . 4 2 7 。 5 7 . 6 各钢号 的 C , 值为 : 参 照文献〔 1〕 , 据据图 1 一 3 可以 找出不 同 条件下 的半马 氏体距离 ( E b ) 值 。 图 4 反映 了 不 同端 淬温 度下的 E b 值与参 量 C , 的关系 。 1 4 3
由图4可见，各端淬温度下的E。与参量C有规律性较强的关系。随C值的增加，840℃ 端淬时E,变化不大；而870℃，930℃，960℃端淬时的半马氏体距离E。都呈增大趋势；当 参量C:值处于14.5~27.5范围内，而淬火温度在870℃~960℃范围内时，E。处于(12.5~ 14.0)mm之间的高水平。由此可见，C是控制半马氏体距离的一个重要参量。 2.3A【g含量对不同淬火温度下的潮因子的影 响 2.11960* 3930C 670℃ 硼使钢的淬透性提高的作用大小可以用翻 1.7 年840C 因子或硼淬透性系数f来表示。f定义为23： 41.3 f8=DIB/D 据据上式，可以求出各种不同条件下的聊 0.9 1 因子fB。图5反映了硼因子fB与C之间的关 0.5 系。 81216202428 由图5可见，840℃淬火时f几乎不随Cg Cp 变化；870℃，930℃和960℃淬火时的f均随 图5硼因子fB与参量C的关系 Cg的递增而增加，当C。在14.5~27.5范 Fig.5 Relationship between boron factor fB and parameter Co 围内时，fB处于一个高而稳定的水平(1.6~ 2.0之间)。由此可见，C也是控制硼因子f:的一个重要参量。 3讨 论 高氮18CMnB钢半马氏体距离(E,)和硼因子(fa)随C:的增加而增大的机制值得分析和 讨论。 硼钢中总存在着一定含量的氨，而氨极易与硼结合而生成BN,从而使硼钢中的有效硼 含量减少，降低其淬透性，所以在硼钢中总得加人适量的固定N的元素。综合各方面因素来 考虑，一般所加的固定N元素为Ti和（或）Al。本实验用钢为适合电炉治炼的高氯18 CrMnB 钢。为了避免形成液相析出的粗大TN,采用A1和Ti同时加入法来固定元素N。由于Ti和N 的亲和力极强，所以TN极易形成。按化学计算，钢中除去与Ti结合的N以外所剩下的N量 为： N-Ti/3.43 很显然，参量Ca=A1s/(N-Ti/3.43)反映的是酸溶铝量与除去和Ti结合的N以外的N 含量的比值。As值越大，则C值越大；若所剩氮量越小，则C值越大。由此可见，C实 际上反映了钢中氯的固定情况。若C,越大，则钢中氮的固定越充分。在图4中，随C。值不断 增加，氯的固定也越充分，因而钢的淬透性随C值增加而增加，不同端淬温度下的半马氏 体距离E。也不断增加。在840℃端淬时，由于硼相溶解极少，固溶硼量极少，从而上述规律不 明显。在2号钢和3号钢当中，尽管3号钢中的A1s多于2号钢中的A1,但由于T和N的变 化而导致3号钢的C值小于2号钢，亦即3号钢中的氮固定不如2号钢中的氮固定充分，从 144
由图 4 可见 , 各端淬温度下的 E b 与参量C , 有规律性较强 的关 系 。 随几值 的增加 , 8 40 ℃ 端淬时 E b 变化不 大 ; 而 87 。 ℃ , 93 0 ℃ , 96 0 ℃端淬时 的半马氏体距离 E 、 都呈增大趋势; 当 参量 C , 值处于 14 . 5 一 2 7 。 5范 围内 , 而淬火温度在 8 70 ℃ ~ 9 60 ℃ 范围内时 , 刀 、 处于 ( 12 . 5 ~ 14 . 。 ) m m 之’lof 的高水平 。 由此可见 , C , 是控制半马氏体距离的一个重要参量 。 .2 3 剐 。 含 t 对 不 同淬火沮度下 的翻因子 的 形 2 . 1 晌 硼使 钢的淬透性提高的作用 大小 可 以用硼 .1 7 因子或硼 淬透性系数 f B来表示 。 f B 定义为 〔 “ ’ : f 。 = D : B / D : 据据上式 , 可以 求出 各 种 不 同 条 件 下 的 硼 因子 f B 。 图 5 反 映了硼 因子f B与 C , 之 间的关 系 。 由图 5 可见 , 84 0 ℃ 淬火时f B几乎不随 C , 变化 ; 8 70 ℃ , 9 3。 ℃ 和 96 。 ℃淬火时 的 f B均随 C , 的递 增 而 增 加 , 当 C , 在 1 4 . 5 一 2 7 . 5 范 围内时 , f 。 处于一个高而稳定 的水平 ( 1 . 6 ~ 户 又 - 】 片 一 , ` 一, 」l 一 一 , 甘 一 . . 口. . . . . . 曰曰. . . . . 口. . . 0 4 4 8 呀1 2 1 6 2 0 C 阵 图 5 砚因 子f B 与参量 C 口的关系 F 19 . 5 R e l a t i o o s h i P b e t w e e n b o r o n f s 益 n d P a r a m e t e r C 夕 f a e t o r 2 . 。之 间) 。 由此可见 , C , 也是控制硼 因子 f : 的一个重要参量 。 3 讨 论 高氮 1 8 C r M n B 钢半马氏体距离 ( E b ) 和硼 因子 f( 。 ) 随C , 的增加而增大的 机制 值得分析和 讨论 。 硼 钢 中总存 在着一定含量 的氮 , 而氮极易 与硼结 合而生成 B N , 从而使硼钢中的有效 硼 含量减少 , 降低其淬透性 , 所以在硼钢 中总得加人适量的固定 N 的元素 。 综 合各方面因素来 考虑 , 一般所加 的固定 N 元素为 iT 和 (或 ) A l 。 本实验用 钢为适合电炉冶炼 的 高 氮 1 SC r M n B 钢 。 为了避免形成液相析出 的粗大IT N , 采用 A l和 T i 同时加人 法来固定元素 N 。 由于 iT 和 N 的亲和力 极强 , 所以 IT N 极易形成 。 按化学计算 , 钢中除去与 iT 结合 的N 以 外所剩下的 N 量 为 : N 一 T i / 3 。 4 3 很显 然 , 参量 C , = A l 。 Z( N 一 iT / 3 。 4 3) 反映的 是酸溶铝量与除去和 iT 结合的 N 以外 的 N 含量的 比值 。 A l : 值越大 , 则 C , 值越大; 若所剩氮量越小 , 则 C , 值越大 。 由此可见 , C , 实 际 上 反映了 钢中氮 的固定情况 。 若 C , 越大 , 则钢中氮的固定越充分 。 在图 4 中 , 随 q 值不断 增加 , 氮的固 定也越充分 , 因而钢的淬透性随 C , 值增加而增加 , 不 同端淬温度下 的半马 氏 体距离E b 也不 断增加 。 在 84 0 ℃端淬时 , 由于硼相溶解极少 , 固溶硼量极少 , 从而上述规律不 明显 。 在 2 号钢和 3 号钢当中 , 尽管 3 号钢中的 A l : 多于 2 号钢中的 A l : , 但由于 iT 和N 的变 化而导 致 3 号钢 的C , 值小 于 2 号钢 , 亦即 3 号钢中的氮固定不如 2 号钢中的氮固定充分 , 从 1 4 4
而导致870℃端淬时，8号钢的E。小于2号钢的E值（参见图4)。 综上所述，在高氮ZF7钢中要加入足够数量的A1,才能够有效地固定钢中的氨，从而保 证有足够高的淬透性。在本实验用钢中只要保证C处于14,6~27.5之间，就能获得足够高的 淬透性。 为了更进一步地说明上述分析的可靠性，还对1号钢和4号钢小试样进行了模拟端淬 试验和径迹照相试验。先进行1250℃×1h固溶处理，然后再用900℃×1h:正火处理，最后 进行870℃×1h水淬。然后采用径迹照相法研究钢中硼的分布情况，其结果如图6、图7所 示。从图中可以看出，此时，因溶硼量非常少，1号钢试样中存在粗大球状BN。这主要是由 254m T 1 图6870℃端淬时1号铜中硼的分布 图7870℃端淬时4号钢中硼的分布 Fig.6 Images of fission tracks of B Fig.7 Images of fission tracks of B atoms in Steel 1 atoms in steel 4 于1号钢中的A1.不足以把钢中的氨很好地固定，因而生成大量BN,使得固溶硼数量极少， 从而1号钢的E。值很低，又由于BN极难溶解，所以，尽管端淬温度从870℃提高到960℃， 但其E。值仍增加很少。从图7可以看出，在4号钢中有大量固溶硼存在，几乎没有BN析出。 这说明4号钢中的A1g充分地固定了钢中的氯，使得4号钢在870℃淬火时有大量固溶硼，相 应地其E。值和∫。值也高。由于此时固溶硼量己接近4号钢的总硼量，所以再提高端淬温度 时，其E值增加也不多。 4结 论 (1)AI固定N的作用远不如Ti强烈，所以在高氮18 CrMnB钢中加人铝来固定氮的同时， 最好加入少量Ti。 (2)要保证高氮18 CrMnB钢有足够高的淬透性，必须加入足够数量的Al,以保证有足 够的C值。C值处于14.5~27.5之间可保证18 CrMnB钢有高而稳定的淬透性。Cg值越大， 淬透性越高。 (3)不同A1,含量的高氨18CMnB钢的淬透性，随淬火温度提高而增加的规律有所不同。 参考文献 1余柏海.钢铁，1985,20(3)：40 2治金部钢铁研究总院。硼钢研究文集。北京：治金工业出版社，1981：10 145
而 导致8 70 ℃ 端淬时 , 3 号 钢 的E b 小 于 2 号 钢的E 、 值 (参 见 图 4 ) 。 综上 所述 , 在 高氮Z F 7钢中要加人足 够数量 的 A l , 才 能够有效地 固定 钢 中的氮 , 从而保 证有足 够 高的淬透性 。 在本实验 用 钢 中只 要保证 C , 处于 14 . 6 ~ 2 7 . 5之 间 , 就能获得足 够高的 淬透性 。 为 了 更进一步地 说明 上述 分析 的可靠 性 , 还对 1 号钢 和 4 号钢小 试样进行了 模 拟 端 淬 试验 和径迹照相 试 验 。 先进 行 1 2 50 ℃ x hl 固溶处 理 , 然 后再用 9 0 ℃ x l h : 正 火 处理 , 最 后 进行 8 70 ℃ x l h 水淬 。 然后采用径迹照相法研 究钢中硼 的分 布情况 , 其结果如图 6 、 图 7 所 示 。 从图中可 以看 出 , 此 时 , 因溶硼 量非常少 , 1 号 钢 试样 中存在 粗 大球状 B N 。 这 主要 是 由 肇 图 6 87 0℃ 端淬时 1 号钢 中硼的分 布 F 19 . 6 I m a g e s o f f i s s i o n t r a e k s o f B 图 7 87 。℃ 端 淬时 4 号钢 中硼的分布 F 19 . 7 I m a g e s o f f i : s 呈o n t r a e k s o r B n t o m s i n S t e e l a t o m s i n s t e e l 于 1 号钢 中的 A l 。 不 足 以把钢 中的氮很好 地 固定 , 因而 生成 大量 B N , 使得固溶硼 数量 极少 , 从而 1 号钢 的E b 值很低 ; 又 由于 B N极难溶解 , 所以 , 尽管端 淬温度从8 70 ℃ 提高到 9 60 ℃ , 但其 E b 值仍增加 很 少 。 从 图 7 可 以 看出 , 在 4 号 钢 中有大 量 固溶硼 存在 , 几乎没 有 B N 析出 。 这说明 4 号钢中的 A I 。 充分地 固定了 钢 中的氮 , 使 得 4 号钢在 8 70 ℃ 淬火时 有大量 固溶硼 , 相 应地其 E b 值和 f 。 值 也高 。 由于此 时 固溶硼 量 己接近 4 号钢 的 总硼量 , 所 以再 提 高端淬温度 时 , 其 E b值增加 也不 多 。 4 结 论 ( 1) A l固定N 的作 用远 不如 iT 强烈 , 所 以在高氮 1 8 C r M n B 钢 中加入 铝来固定氮的同时 , 最好加人 少量 T i 。 ( 2) 要保证高氮 1 8 C r M n B 钢有足够高的淬透性 , 必须加 人 足够数量 的 lA , 以保证有足 够的 C , 值 。 仇值处 于 1 4 . 5 一 2 7 . 5 之 间可 保 证 1 8 C r M n B 钢 有高而稳 定 的淬透性 。 C , 值越大 , 淬透 性越 高 。 ( 3) 不 同 A I 。 含量 的高氮1 S C r M n B 钢 的淬透 性 , 随 淬火温度提高而 增加的规 律有所不 同 。 参 考 文 献 1 余柏 海 . 钢铁 , 1 9 8 5 , 2 0 ( 3 ) : 4 0 2 冶金 部钢铁研究总 院 . 硼 钢研究文集 . 北京 : 冶金 工业 出版社 , 19 81 : 10 王4 5