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第9期 周新龙等：低碳微合金化含硼冷镦钢的冲击性能 ,1009 分，硼质量分数控制在0.001%~0.003%之间，钛 2 Nb、V微合金化对低碳含硼钢冲击性能的 质量分数按0.01%~0.03%控制，分别进行单独加 影响 V微合金化及同时加Nb、V微合金化，冶炼成分如 2.1 微合金化含硼钢冶炼成分 表2. 采用25kg真空炉冶炼，以低碳锰钢为基础成 表2微合金化含翻钢治炼成分（质量分数） Table 2 Composition of micro-alloyed boron steel % 编号 C Mn P Ti 9 Nb V Al, 13# 0.230 0.028 0.95 0.003 0.004 0.014 0.0022 0.056 0.051 14# 0.193 0.021 0.97 0.005 0.004 0.030 0.0030 0.052 0.017 15# 0.190 0.021 0.95 0.003 0.004 0.007 0.0010 0.052 0.050 0.016 16# 0.185 0.016 0.97 0.005 0.004 0.029 0.0021 0.054 0.048 0.009 2.2冲击性能实验结果 微合金化硼钢，只是13#成分中未含A1,16#仅含微 同样将实验钢加工成夏氏冲击试样，分别进行 量Al,15#含A1较多，说明适量Al含量有利于保证 热轧状态和热处理状态冲击实验，热处理工艺采用 硼钢的冲击性能.14#为V单独微合金化硼钢，其 950℃淬火、200℃回火，实验结果如图10和图11 热处理状态冲击性能最差，说明Nb、V复合微合金 所示，由图10可见，热轧状态各炉的冲击值相差不 化对保证硼钢的冲击性能效果最佳。15*含有 很明显，但热处理状态冲击值的差异较大，如图11 0.007%的Ti,16含Ti为0.029%，而15#的热处 所示，15#具有最佳的冲击性能，其次分别为16#和 理状态冲击性能最佳，说明较高的Ti含量不利于 13#,而14#最差，13#、15#和16均为Nb、V复合 Nb、V复合微合金化硼钢的冲击性能，这与前述含 160 ☑常温 硼钢的实验结果相一致 140 ▣低温 120 3讨论 100 80 3.1硼含量对冲击性能的影响 60 检验结果表明，微量硼可以较大地提高热处理 40 后钢的冲击性能，硼质量分数在0.0006%~ 20 0.0015%时具有最佳效果；但当硼质量分数超过 13* 14 15 16* 0.003%时，冲击性能则随硼含量的增加大为降低； 炉号 硼质量分数超过0.005%时，冲击值降低幅度减缓 图10微合金化钢热轧状态冲击性能 有文献认为加入0.0003%~0.0005%B钢的冲 Fig-10 Impact toughness of micro alloyed steel after hot-rolling 击值即可得到提高，但该资料认为B质量分数大于 0.0005%夏氏冲击值饱和没有变化，这与本研究有 140 一定差异 120 ☑常温 从机理上看，硼含量对冲击性能的影响是硼在 100 口低温 晶界上的析出，当硼含量适当时，有利于改善冲击性 80 能；当硼含量超过一定值时，则可能是由于硼在晶界 富 的过量析出或产生硼相，反而影响了晶界强度，降低 % 了冲击性能3.当淬火、回火处理后，硼在晶界替 代P、S的析出，可以减轻P、S的有害影响.文献[5] 13 14 15 16 表明，通过预先热处理工艺可改变硼钢中碳氨化物 炉号 析出相的溶解和析出行为，从而控制钢的奥氏体晶 图11微合金化铜热处理状态冲击性能 粒度和冲击韧性，经860℃油淬十200℃回火后的冲 Fig.11 Impact toughness of micro alloyed steel after heat treatment 击韧性值得到较大提高2 Nb、V 微合金化对低碳含硼钢冲击性能的 影响 2∙1 微合金化含硼钢冶炼成分 采用25kg 真空炉冶炼以低碳锰钢为基础成 分硼质量分数控制在0∙001％～0∙003％之间钛 质量分数按0∙01％～0∙03％控制分别进行单独加 V 微合金化及同时加 Nb、V 微合金化冶炼成分如 表2． 表2 微合金化含硼钢冶炼成分（质量分数） Table2 Composition of micro-alloyed boron steel ％ 编号 C Si Mn P S Ti B Nb V Als 13＃ 0∙230 0∙028 0∙95 0∙003 0∙004 0∙014 0∙0022 0∙056 0∙051 － 14＃ 0∙193 0∙021 0∙97 0∙005 0∙004 0∙030 0∙0030 － 0∙052 0∙017 15＃ 0∙190 0∙021 0∙95 0∙003 0∙004 0∙007 0∙0010 0∙052 0∙050 0∙016 16＃ 0∙185 0∙016 0∙97 0∙005 0∙004 0∙029 0∙0021 0∙054 0∙048 0∙009 2∙2 冲击性能实验结果 同样将实验钢加工成夏氏冲击试样分别进行 热轧状态和热处理状态冲击实验热处理工艺采用 950℃淬火、200℃回火实验结果如图10和图11 所示．由图10可见热轧状态各炉的冲击值相差不 很明显．但热处理状态冲击值的差异较大如图11 所示15＃具有最佳的冲击性能其次分别为16＃和 13＃而14＃最差．13＃、15＃和16＃均为 Nb、V 复合 图10 微合金化钢热轧状态冲击性能 Fig．10 Impact toughness of micro-alloyed steel after hot-rolling 图11 微合金化钢热处理状态冲击性能 Fig．11 Impact toughness of micro-alloyed steel after heat treatment 微合金化硼钢只是13＃成分中未含 Al16＃仅含微 量 Al15＃含 Al 较多说明适量 Al 含量有利于保证 硼钢的冲击性能．14＃为 V 单独微合金化硼钢其 热处理状态冲击性能最差说明 Nb、V 复合微合金 化对保证硼钢的冲击性能效果最佳．15＃ 含有 0∙007％的 Ti16＃含 Ti 为0∙029％而15＃的热处 理状态冲击性能最佳说明较高的 Ti 含量不利于 Nb、V 复合微合金化硼钢的冲击性能这与前述含 硼钢的实验结果相一致． 3 讨论 3∙1 硼含量对冲击性能的影响 检验结果表明微量硼可以较大地提高热处理 后钢 的 冲 击 性 能硼 质 量 分 数 在0∙0006％～ 0∙0015％时具有最佳效果；但当硼质量分数超过 0∙003％时冲击性能则随硼含量的增加大为降低； 硼质量分数超过0∙005％时冲击值降低幅度减缓． 有文献认为［2］加入0∙0003％～0∙0005％ B 钢的冲 击值即可得到提高但该资料认为 B 质量分数大于 0∙0005％夏氏冲击值饱和没有变化这与本研究有 一定差异． 从机理上看硼含量对冲击性能的影响是硼在 晶界上的析出当硼含量适当时有利于改善冲击性 能；当硼含量超过一定值时则可能是由于硼在晶界 的过量析出或产生硼相反而影响了晶界强度降低 了冲击性能［3－4］．当淬火、回火处理后硼在晶界替 代 P、S 的析出可以减轻 P、S 的有害影响．文献［5］ 表明通过预先热处理工艺可改变硼钢中碳氮化物 析出相的溶解和析出行为从而控制钢的奥氏体晶 粒度和冲击韧性经860℃油淬＋200℃回火后的冲 击韧性值得到较大提高． 第9期 周新龙等： 低碳微合金化含硼冷镦钢的冲击性能 ·1009·