.1480 北京科技大学学报 第35卷 40 -840 60m (a) 温度/°C (b) ·-860 36 ▲一880 900 900C1h -920 一900 31 32 ◆-940 40 28 29 30 28 24 Di +H0 A27 20 20 26 0 102030405060 7080 840860880900920940 距淬火端距离/mm 退火温度/©C 图1单次淬火条件下的Jominy曲线(a)及淬透性参数(b) Fig.1 Jominy curves (a)and hardenability parameters (b)in single quenching 次淬火的Jominy曲线明显上移，且随着二次淬火温 固溶B的含量和M23(C,B)6在一定温度范围内存 度的升高，曲线上移更为显著，在880℃时曲线上移 在此消彼长的平衡关系. 最高.此外，两次淬火获得了更高的D30和H40.当 通过俄歇电子能谱测得不同淬火工艺下B的 一次淬火温度为900℃时（图2(c)和(d),Jominy 晶界偏聚量，结果如图3.由图可见，在单一淬火条 曲线、D30和H40显示，只有在二次淬火温度为 件下，晶界B偏聚量随着淬火温度的升高而增大， 880℃时才获得比单次淬火更优的淬透性能.当一 在920℃时偏聚十分明显，并获得最大值，这与单次 次淬火温度为920℃时（图2(e)和(E),两次淬火 淬火条件下的Jominy曲线所揭示的规律一致，说 并未获得更优的淬透性能，由Jominy曲线、D30o 明提高的淬火温度可以促进B的晶界偏聚，进而 和H40可见，虽然在880℃二次淬火条件下获得了 提高钢的淬透性能.晶界B偏聚量在900~920℃之 较高的淬透性，但均不如920℃单次淬火.如前所 间的急剧增大，则表明在该温度附近M23(C,B)6急 述，无论一次淬火温度高低，880℃二次淬火后均获 剧分解，固溶B量增加，从而导致品界B偏聚量 得相对优越的淬透性.但对比各一次淬火条件下， 明显增大，这和笔者的前期研究结果P4一致.文 880℃二次淬火的淬透性数据发现（图2(g)和(h), 献[⑧也有类似结论，认为B的最佳偏聚量出现在 相对于单次淬火，两次循环淬火可以显著改善钢的 M23(C,B)6急剧分解的温度附近，存在一个最佳的 淬透性能 温度范围.温度低于这一区间，M23(C,B)6未发生分 解或分解较少，固溶B量不足，无法形成有效偏聚： 3分析与讨论 而温度高于这一区间，M23(C,B)6急剧分解，则导 3.1淬火工艺对硼的晶界偏聚及实验钢淬透性的 致钢中的固溶B过量，晶界偏聚过量易引起新的 影响 硼化物（如BN)在晶界析出，从而对钢的淬透性不 对于含B钢，其淬透性能的高低取决于钢中B 利.结合Jominy曲线及俄歇电子能谱测试结果可 的固溶及其在晶界的偏聚行为.有研究认为B-B 见，本实验钢的最佳温度范围为900920℃.此外， 在晶界的偏聚能抑制多边形铁素体的形核，推迟珠 适当延长保温时间既可以促进M23(C,B)6的分解， 光体和铁素体转变，促进马氏体、贝氏体等淬透性 提高钢中的固溶B量，又能使合金元素在奥氏体 组织的形成，从而提高钢的淬透性.但同时也应注 中溶解得更加充分，提高过冷奥氏体的稳定性.因 意，发生偏聚的B首先必须是固溶于钢中的B(有 此，900℃时延长保温时间实验钢获得更为优越的 效B),这与钢中B的总含量有所区别.Tamehiro 淬透性能. 等)的研究发现，在低碳钢中，有效B的质量分 两次淬火的结果显示，在880和900℃一次 数在0.0003%0.0005%时，可获得最为理想的淬透 淬火后，增加880℃二次淬火，晶界B的偏聚量 性能.钢中的有效B量及B的偏聚行为与钢板的受 明显提高.这与两次淬火条件下的Jominy曲线的 热历史密切相关，因此钢的淬透性势必受其热处理 所揭示的规律很吻合，说明相对于一次淬火，增加 工艺的影响.文献[8,12发现，热处理工艺主要影响 880℃二次淬火有助于B的品界偏聚和淬透性能的 钢中硼化物(M23(C,B)6)的分解和析出行为，钢中 提高.但在920℃+880℃两次淬火后，B的晶界偏· 1480 · 北 京 科 技 大 学 学 报 第 35 卷 图 1 单次淬火条件下的 Jominy 曲线 (a) 及淬透性参数 (b) Fig.1 Jominy curves (a) and hardenability parameters (b) in single quenching 次淬火的 Jominy 曲线明显上移，且随着二次淬火温 度的升高，曲线上移更为显著，在 880 ℃时曲线上移 最高. 此外，两次淬火获得了更高的 D30 和 H40. 当 一次淬火温度为 900 ℃时 (图 2(c) 和 (d))，Jominy 曲线、D30 和 H40 显示，只有在二次淬火温度为 880 ℃时才获得比单次淬火更优的淬透性能. 当一 次淬火温度为 920 ℃时 (图 2(e) 和 (f))，两次淬火 并未获得更优的淬透性能，由 Jominy 曲线、D30 和 H40 可见，虽然在 880 ℃二次淬火条件下获得了 较高的淬透性，但均不如 920 ℃单次淬火. 如前所 述，无论一次淬火温度高低，880 ℃二次淬火后均获 得相对优越的淬透性. 但对比各一次淬火条件下， 880 ℃二次淬火的淬透性数据发现 (图 2(g) 和 (h))， 相对于单次淬火，两次循环淬火可以显著改善钢的 淬透性能. 3 分析与讨论 3.1 淬火工艺对硼的晶界偏聚及实验钢淬透性的 影响 对于含 B 钢，其淬透性能的高低取决于钢中 B 的固溶及其在晶界的偏聚行为. 有研究认为 [3−4]B 在晶界的偏聚能抑制多边形铁素体的形核，推迟珠 光体和铁素体转变，促进马氏体、贝氏体等淬透性 组织的形成，从而提高钢的淬透性. 但同时也应注 意，发生偏聚的 B 首先必须是固溶于钢中的 B(有 效 B)，这与钢中 B 的总含量有所区别. Tamehiro 等 [5] 的研究发现，在低碳钢中，有效 B 的质量分 数在 0.0003%∼0.0005%时，可获得最为理想的淬透 性能. 钢中的有效 B 量及 B 的偏聚行为与钢板的受 热历史密切相关，因此钢的淬透性势必受其热处理 工艺的影响. 文献 [8,12] 发现，热处理工艺主要影响 钢中硼化物 (M23(C,B)6) 的分解和析出行为，钢中 固溶 B 的含量和 M23(C,B)6 在一定温度范围内存 在此消彼长的平衡关系. 通过俄歇电子能谱测得不同淬火工艺下 B 的 晶界偏聚量，结果如图 3. 由图可见，在单一淬火条 件下，晶界 B 偏聚量随着淬火温度的升高而增大， 在 920 ℃时偏聚十分明显，并获得最大值，这与单次 淬火条件下的 Jominy 曲线所揭示的规律一致，说 明提高的淬火温度可以促进 B 的晶界偏聚，进而 提高钢的淬透性能. 晶界 B 偏聚量在 900∼920 ℃之 间的急剧增大，则表明在该温度附近 M23(C,B)6 急 剧分解，固溶 B 量增加，从而导致晶界 B 偏聚量 明显增大，这和笔者的前期研究结果 [24] 一致. 文 献 [8] 也有类似结论，认为 B 的最佳偏聚量出现在 M23(C,B)6 急剧分解的温度附近，存在一个最佳的 温度范围. 温度低于这一区间，M23(C,B)6 未发生分 解或分解较少，固溶 B 量不足，无法形成有效偏聚； 而温度高于这一区间，M23(C,B)6 急剧分解，则导 致钢中的固溶 B 过量，晶界偏聚过量易引起新的 硼化物 (如 BN) 在晶界析出，从而对钢的淬透性不 利. 结合 Jominy 曲线及俄歇电子能谱测试结果可 见，本实验钢的最佳温度范围为 900∼920 ℃. 此外， 适当延长保温时间既可以促进 M23(C,B)6 的分解， 提高钢中的固溶 B 量，又能使合金元素在奥氏体 中溶解得更加充分，提高过冷奥氏体的稳定性. 因 此，900 ℃时延长保温时间实验钢获得更为优越的 淬透性能. 两次淬火的结果显示，在 880 和 900 ℃一次 淬火后，增加 880 ℃二次淬火，晶界 B 的偏聚量 明显提高. 这与两次淬火条件下的 Jominy 曲线的 所揭示的规律很吻合，说明相对于一次淬火，增加 880 ℃二次淬火有助于 B 的晶界偏聚和淬透性能的 提高. 但在 920 ℃ +880 ℃两次淬火后，B 的晶界偏