,872 北京科技大学学报 第35卷 样中B元素优先与N元素结合析出BN粒子，严 所示为BN与A12O3复合夹杂物.由于Al2O3在液 重抑制AN的析出，本实验冶炼试样中未发现AN 相中析出，当BN在凝固过程中析出时常以A2O3 夹杂物.在实际生产中，微合金元素B可以在高温 为形核核心.图2(d)所示为BN、MnS与Al2O3复 奥氏体中优先与自由N结合形成粗大BN颗粒，且 合夹杂物.BN、MnS共同以Al2O3为形核核心.钢 当MnS存在时，晶内BN的析出优先于晶界，因此 中氧化物质点如A12O3、SiO2等对刀具起磨料磨损 BN常与MS复合析出22-23].本实验冶炼试样中 作用，将严重降低刀具寿命24，BN可以在A2O3 BN经常与Al2O3和MnS复合析出. 周围形成包表，在切削时避免刀具与A2O3硬质点 2.3钢中典型BN夹杂物形貌 直接接触，从而减轻超硬夹杂物质点的磨损，使钢 锻造处理前BNI~BN3试样中典型BN夹杂物 的可切削性得到改善. 形貌如图2所示.从图2可以看出，BN1~BN3试样 由于BN具有与石墨相似的六方结构，其硬度 中主要有单独BN夹杂物和与Al2O3、MnS等复合 与石墨相当.将试样锻造处理后，试样BN1~BN3 的BN夹杂物，试样中BN夹杂物尺寸大约为5~10 中BN夹杂物的形态发生了明显的变化，如图3所 um.锻造处理前试样中单独BN夹杂物一般为球 示.由图3(a)可以看到，由于BN夹杂物质地较软， 形，复合BN夹杂物形状多变，主要有球形，不规 经锻造后，变形行为严重，沿锻造方向变为长条状， 则多边形和块状.图2(a)所示为单独BN夹杂物，图 其尺寸为50100m.由图3(b)和3(d)可以看到， 2(b)所示为BN与MnS复合夹杂物.BN与MnS均 由于MS夹杂物塑性较好，经锻造后其形态也发 在凝固末端析出，其析出温度相差很小，因此两者 生变化.由图3(c)和(d)可以看到，A2O3夹杂物 复合析出时，不存在任意一方为形核核心.图2(c) 在热加工条件下不变形 (b] (d) nS 10m 10m 10m 10m 图2锻造处理前试样BN1~BN3中典型BN夹杂物形貌.(a)单独BN夹杂物：(b)与MnS复合的BN夹杂物：(c)与Al2O3复 合的BN夹杂物：(d)与Al2O3、MnS复合析出的BN夹杂物 Fig.2 Morphology of typical BN type inclusions in samples BN1,BN2 and BN3 before forging processing:(a)single BN type inclusions;(b)composite BN type inclusions(with MnS);(c)composite BN type inclusions(with Al2O3);(d)composite BN type inclusions (with Al2Og and MnS) a (b) (d) MnS BN BN BN A10 10m 10m 10μm 10m 图3锻造处理后试样BN1BN3中典型BN夹杂物形貌.(a)单独BN夹杂物：(b)与MnS复合的BN夹杂物：(c)与Al2Os复 合的BN夹杂物：(d)与Al2O3、MnS复合析出的BN夹杂物 Fig.3 Morphology of typical BN type inclusions in samples BN1,BN2 and BN3 after forging processing:(a)single BN type inclusions;(b)composite BN type inclusions(with MnS):(c)composite BN type inclusions(with Al2Os);(d)composite BN type inclusions (with Al203 and MnS) 2.4力学性能测试结果 2.5切削实验结果与分析 从BN1~BN3试样中选取BN2试样与对比试 在相同切削条件下（切削时间和长度相同）将 样(YF40MnV-4)的力学性能进行比较，结果如表3 实验钢切削后，测量刀具后刀面平均磨损宽度以及 所示.由表3可知，钢中添加BN后，对其力学性 观察实验材料的切屑形态来评价易切削钢的切削性 能没有损害. 能，采用四次平行实验并取其平均值.试样BN2和· 872 · 北 京 科 技 大 学 学 报 第 35 卷 样中 B 元素优先与 N 元素结合析出 BN 粒子，严 重抑制 AlN 的析出，本实验冶炼试样中未发现 AlN 夹杂物. 在实际生产中，微合金元素 B 可以在高温 奥氏体中优先与自由 N 结合形成粗大 BN 颗粒，且 当 MnS 存在时，晶内 BN 的析出优先于晶界，因此 BN 常与 MnS 复合析出[22−23] . 本实验冶炼试样中 BN 经常与 Al2O3 和 MnS 复合析出. 2.3 钢中典型 BN 夹杂物形貌 锻造处理前 BN1∼BN3 试样中典型 BN 夹杂物 形貌如图 2 所示. 从图 2 可以看出，BN1∼BN3 试样 中主要有单独 BN 夹杂物和与 Al2O3、MnS 等复合 的 BN 夹杂物，试样中 BN 夹杂物尺寸大约为 5∼10 µm. 锻造处理前试样中单独 BN 夹杂物一般为球 形，复合 BN 夹杂物形状多变，主要有球形，不规 则多边形和块状. 图 2(a) 所示为单独 BN 夹杂物，图 2(b) 所示为 BN 与 MnS 复合夹杂物. BN 与 MnS 均 在凝固末端析出，其析出温度相差很小，因此两者 复合析出时，不存在任意一方为形核核心. 图 2(c) 所示为 BN 与 Al2O3 复合夹杂物. 由于 Al2O3 在液 相中析出，当 BN 在凝固过程中析出时常以 Al2O3 为形核核心. 图 2(d) 所示为 BN、MnS 与 Al2O3 复 合夹杂物. BN、MnS 共同以 Al2O3 为形核核心. 钢 中氧化物质点如 Al2O3、SiO2 等对刀具起磨料磨损 作用，将严重降低刀具寿命[24]，BN 可以在 Al2O3 周围形成包裹，在切削时避免刀具与 Al2O3 硬质点 直接接触，从而减轻超硬夹杂物质点的磨损，使钢 的可切削性得到改善. 由于 BN 具有与石墨相似的六方结构，其硬度 与石墨相当. 将试样锻造处理后，试样 BN1∼BN3 中 BN 夹杂物的形态发生了明显的变化，如图 3 所 示. 由图 3(a) 可以看到，由于 BN 夹杂物质地较软， 经锻造后，变形行为严重，沿锻造方向变为长条状， 其尺寸为 50∼100 µm. 由图 3(b) 和 3(d) 可以看到， 由于 MnS 夹杂物塑性较好，经锻造后其形态也发 生变化. 由图 3(c) 和 (d) 可以看到，Al2O3 夹杂物 在热加工条件下不变形. 图 2 锻造处理前试样 BN1∼BN3 中典型 BN 夹杂物形貌. (a) 单独 BN 夹杂物；(b) 与 MnS 复合的 BN 夹杂物；(c) 与 Al2O3 复 合的 BN 夹杂物；(d) 与 Al2O3、MnS 复合析出的 BN 夹杂物 Fig.2 Morphology of typical BN type inclusions in samples BN1, BN2 and BN3 before forging processing: (a) single BN type inclusions; (b) composite BN type inclusions (with MnS); (c) composite BN type inclusions (with Al2O3); (d) composite BN type inclusions (with Al2O3 and MnS) 图 3 锻造处理后试样 BN1∼BN3 中典型 BN 夹杂物形貌. (a) 单独 BN 夹杂物；(b) 与 MnS 复合的 BN 夹杂物；(c) 与 Al2O3 复 合的 BN 夹杂物；(d) 与 Al2O3、MnS 复合析出的 BN 夹杂物 Fig.3 Morphology of typical BN type inclusions in samples BN1, BN2 and BN3 after forging processing: (a) single BN type inclusions; (b) composite BN type inclusions (with MnS); (c) composite BN type inclusions (with Al2O3); (d) composite BN type inclusions (with Al2O3 and MnS) 2.4 力学性能测试结果 从 BN1∼BN3 试样中选取 BN2 试样与对比试 样 (YF40MnV-4) 的力学性能进行比较，结果如表 3 所示. 由表 3 可知，钢中添加 BN 后，对其力学性 能没有损害. 2.5 切削实验结果与分析 在相同切削条件下 (切削时间和长度相同) 将 实验钢切削后，测量刀具后刀面平均磨损宽度以及 观察实验材料的切屑形态来评价易切削钢的切削性 能，采用四次平行实验并取其平均值. 试样 BN2 和