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金属学与热处理教案
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名词解释,金属学
1、材料原子的键合特征：结构（原子结构原子的空间排列显微组织）外层电子的作用形式（稳定的八电子排布结构接受或释放额外电子共有电子）化学键 金属键：:具有正的电阻温度系数具有良好的导电性、导热性和延展性具有光泽，无方向性和饱和性；离子键：高熔点、高硬度、低塑性良好的电绝缘体共价键：键有饱和性 高熔点、高硬度、低塑性电绝缘体 短程有序原子排列从总体上是无规则的，近邻原子排列有一定的规律；长程有序在整个材料内部原子排列都是有一定规律的 晶体：内部原子呈规则排布，具有固定的熔点，具有各向异性 晶体结构=空间点阵+基元 晶格：将阵点用一系列平行直线连接起来，构成一个空间格架 晶胞：保持点阵几何特征的基本单元(最小平行六面体) 空间点阵：将原子或原子团简化成纯几何点（阵点）阵点在空间规则排列的阵列特征：每个阵点在空间分布必须具有完全相同的周围环境 晶向：晶体中任意两个原子间连线所指的方向叫晶向
晶向族&u v w&：具有等同性能的晶向归并而成 晶面：由一系列原子组成的平面叫晶面 晶带:所有平行或相交于同一直线（晶带轴）的一组晶面（共带面）构成一个晶带 复杂晶胞―附加面①体心立方：当h+k+l=奇数时；②面心立方：当h，k，l不全为奇数或不全为偶数时；③密排六方：h+2k=3n（n=1，2，3 ),l为奇数时；实际晶面距为h/2. 配位数：指晶体结构中任一原子周围最近邻且等距离的原子数 致密度：指晶体结构中原子体积占总体积的百分数 原子堆垛方式密排六方ABAB面心立方ABCABC 点缺陷(空位、间隙原子、置换原子)在空间三维方向上的尺寸都很小，约为几个原子间距，又称零维缺陷。点缺陷造成晶格畸变，使金属屈服强度升高，电阻增大，体积膨胀等；加速了金属中的扩散过程，凡与扩散有关的相变、化学热处理、高温下塑性变形和断裂等都与点缺陷的存在和运动密切相关。 线缺陷就是各种类型的位错。它是指晶体中的原子发生了有规律的错排现象。其特点是原子发生错排的范围只在一维方向上很大，是一个直径为3～5个原子间距，长数百个原子间距以上的管状原子畸变区。刃型位错：有一额外半原子面；位错线是一个具有一定宽度的细长的晶格畸变管道，其中既有正应变，又有切应变。对于正刃型位错，滑移面之上晶格受到压应力；负刃型位错与之相反；位错线与晶体滑移方向垂直，即位错运动方向垂直于位错线。螺型位错无额外半原子面；螺型位错线是一个具有一定宽度的细长的晶格畸变管道，其中只有切应变，没有正应变。位错线与滑移方向平行，位错线运动方向与位错线垂直。 晶体的面缺陷包括晶体的外表面（表面或自由界面）和内界面两类，其中的内界面又有晶界、亚晶界、孪晶界、堆垛层错和相界等 单晶体――若材料的晶体结构和空间取向都相同，则称该材料为单晶体；多晶体――由许多晶粒组成，每个晶粒可以看作一个微小的单晶体。晶界：晶体结构相同但位向不同的晶粒之间的界面称为晶粒间界。相界：在多相组织中，具有不同晶体结构的两相之间的分界面。
2、凝固：金属由液态转变为固态的过程，由于凝固后的固态金属通常是晶体，所以又将这一转变过程称之为结晶。相起伏：液态金属中，时聚时散，起伏不定，不断变化着的近程排列的原子集团，也就是晶核的胚芽，称为晶胚。过冷度：金属的理论结晶温度Tm与实际结晶温度Tn之差，过冷度越大，实际结晶温度越低，金属的纯度越高，则过冷度越大，过冷度的大小主要取决于冷却速度。相变潜热：1mol物质从一个相转变为另一个相时，伴随着放出或吸收的热量称为相变潜热。理论结晶温度：两条曲线必然在某一温度相交，此时的液、固两相自由能相等，它表示两相可以同时共存，具有同样的稳定性，既不熔化，也不结晶，处于热力学平衡状态的这一温度。（要获得结晶过程所必需的驱动力，一定要使实际结晶温度低于理论结晶温度）。 均匀形核：液相中各个区域出现新相晶核的几率是相同的形核方式。非均匀形核：新相优先出现于液相中的某些区域。均匀形核是指液态金属绝对纯净，无任何杂质，也不和型壁接触，只是依靠液态金属的能量变化，由晶胚直接生核的过程。相起伏和能量起伏是形核的基础。形核率：在单位时间单位体积液相中形成的晶核数目。影响形核率的因素：一方面是随着过冷度的增加，临界晶核半径和形核功都随之减小，形核率增加；另一方面，无论是临界形核半径的形成，还是临界晶核的长大，都必须伴随着液态原子向晶核的扩散迁移，没有液态原子向晶核上的迁移，临界晶核就不可能形成，但是增加液态金属的过冷度，就会使形核率减小。开始形核率随过冷度增加而增大，当超过极大值后，形核率随之增加而减小，当过冷度非常大时，形核率接近零。非均匀形核的形核率受过冷度的影响、固体杂质结构的影响、固体杂质形貌的影响、过冷度的影响和其他物理因素的影响。金属的结晶形核有以下特点：1.液态金属的结晶必须在过冷的液体中进行，液态金属的过冷度必须大于临界过冷度，晶胚尺寸必须大于临界晶核半径2.rk值大小与晶核的表面能成正比，与过冷度成正比3.均匀形核既需要结构起伏，也需要能量起伏，二值皆是液体本身存在的自然想象4.晶核的形成过程是原子的扩散迁移过程，因此结晶必须在一定的温度下进行5.在工业生产中，液态金属的凝固总是以非均匀形核方式进行。晶核长大的条件：1.要求液相能继续不断地向晶体扩散供应原子，这就要求液相有足够高的温度，以使液态金属原子具有足够的扩散能力2.要求晶体表面能够不断而牢靠地接纳这些原子，晶体表面接纳这些原子的位置多少及难易程度与晶体的表面结构有关。（决定晶体长大方式和长大速度的主要因素是晶核的界面结构和界前沿液体中的温度梯度。二维晶核长大机制：依靠液相中的结构起伏和能量起伏，使一定大小的原子集团差不多同时降落到光滑界面上，形成具有一个原子厚度并且有一定宽度的平面原子集团。螺型位错长大机制。连续长大机制。光滑界面: 易于形成具有规则形状的晶体。简单立方晶体中：(100)密排面，长大速度慢，(101)非密排面，长大速度快，最终外表面为密排面。多为小平面树枝状晶体，有时为规则外形晶体。粗糙界面：“平面长大”方式――平面晶。长出细长的主干，为一次晶轴或一次晶枝，然后主干上会突出尖端长大成为新的晶枝，成为二次晶枝，最后长成树枝晶，成树枝状。晶体长大的要点：1）具有粗糙界面的金属，其长大机制为连续长大，长大速度大，所需过冷度小。2）具有光滑界面的界面化合物，半金属或非金属等，其长大机制可能有两种方式，其一为二维晶核长大方式，其二为螺型位错长大方式，它们的长大速度都很慢，所需的过冷度较大。3)晶体成长的界面形态与界面前沿的温度梯度和界面的微观结构有关，在正的温度梯度下长大时，光滑界面的一些小晶面互成一定角度，呈锯齿状，粗糙界面的状态为平行于Tm等温面的平直的平直界面，成平面长大方式。在负的温度梯度下长大时，一般金属和半金属的界面都呈树枝状，只有那些杰克逊因子值较高的物质仍然保持着光滑界面形态。晶粒大小对材料性能的影响：常温下，金属的晶粒越细小，强度和硬度越高，塑性和韧性也越好。但高温下晶界为弱区，晶粒细小强度反而下降，但晶粒过于粗大会降低塑性 。此时须采用适当粗晶粒度。铸造中晶粒大小的控制：形核率越大，长大速度越
3 / 4小，则单位体积中的晶粒数目越多，晶粒越细小。单位体积中的晶粒数目为：ZV=0.9（N / G）细化晶粒：提高形核率N，降低晶核长大速度G。变质处理：在浇铸前往液态金属中加
入形核剂，促使形成大量的非均匀形核，以细化晶粒的方法。铸锭三晶区：1表层细晶区2中间柱状晶区3中心等轴晶区。表层细晶区形成原因：（1）过冷度ΔT大。（2）模壁作为非均匀形核的位置。特点：――晶粒细小，组织致密， 机械性能好，――薄，无实用意义。柱状晶区形成原因：(1) 细晶区形成后，模壁温度升高，结晶前沿过冷度ΔT较低，不易形成新的晶核；(2) 细晶区中某些取向有利的晶粒可以显著长大；(3)晶体沿垂直于模壁 (散热最快)相反方向择优生长成柱状晶。特点：组织粗大而致密；为“铸造织构”；铸造织构：铸造过程中形成的一种晶体学位向一致的铸态组织。――又称“结晶织构”细晶区中：晶粒的&001&无序取向；柱状晶区中：晶粒的&001&一致取向。中心等轴粗晶区形成原因：（1）液体温度全部降到结晶温度以下，可同时形核。（2）未熔杂质、冲断的枝晶分枝可作为非均匀形核的核心。（3）散热失去了方向性，各方向长大速度相差不大。――长成等轴晶。由于过冷度ΔT不大，晶粒较粗大。金属铸锭组织缺陷： 缩孔 、气孔 、偏析、夹杂物 。缩孔：缩孔是由于液态金属结晶时体积收缩且补缩不足造成的。可通过改变结晶时冷却条件和加冒口等来进行控制。钢锭出现缩孔在锻轧前应切除。气孔：气孔是指液态金属中溶解的气体或反应生成的气体在结晶时未逸出而存留于铸锭(件)中的气泡。偏析：合金中各部分化学成分不均匀的现象称为偏析。铸锭在结晶时,由于各部位结晶先后顺序不同，合金中的低熔点元素偏聚于最终结晶区，造成宏观上的成分不均匀，称宏观偏析。适当控制浇注温度和结晶速度可减轻宏观偏析。
是表明合金系中各种合金相的平衡条件和相与相之间关系的一种简明示图 平衡:
是指在一定条件下合金系中参与相变过程的各相的成分和质量分数不再变化所达到的一种状态。影响相结构的因素：1、负电性因素 2、原子尺寸因素 3、电子浓度因素 建立相图的方法：热分析法，金相组织法，X射线分析法，硬度法，电阻法，热膨胀法， 相律：热力学平衡条件下，系统的组元数、相数和自由度数之间的关系。表达式：f=c-p+2; 压力为常数时，f=c-p+1。有序固溶体: 又称为超点阵，溶质原子按适当比例并按一定顺序和一定方向围绕溶剂原子分布时就形成有序固溶体。置换固溶体：指溶质原子位于溶剂晶格的某些节点位置所形成的固溶体。 间隙固溶体：溶质原子填入溶剂原子间的一些间隙中形成的固溶体。 晶格畸变：由于异类原子的溶入或塑性变形等原因造成的点阵中的原子偏离其正常平衡位置的现象。 影响固溶度的因素：1、原子尺寸因素 2、负电性因素 3、电子浓度因素 4 、晶体结构因素 5、温度因素 只有r溶质 / r溶剂&0.59 时，才有可能形成间隙固溶体。 金属间化合物一般具有高熔点、高硬度、和脆性大。分类：1、正常价化合物 2、电子化合物 3、间隙相合间隙化合物。 固溶体合金结晶两大特点：1 异分结晶－结晶时结晶出的固相与液相成分不同，也称为选择性结晶。2变温结晶－固溶体合金的结晶需要在一定温度范围内进行。 晶内偏析：一个晶粒内部化学成分不均匀现象。枝晶偏析：树枝晶的枝干和枝间化学成分不均匀的现象。消除枝晶偏析：扩散退火或均匀化退火 对偏析的影响：1.与分别配系数K0有关（k0大于1，k0值越小偏析越大；k0大于1，k0越大偏析越大）2.原子扩散（成反比）3.冷却速度（一般冷却速度越大偏析越严重）成分过冷：液界面前沿液相中的成分有所差别，导致固液界面前沿的熔体的温度低于实际液相线温度，从而产生的过冷。共晶反应式为Ld←→αc+βe共晶反应的特点是发生共晶反应时三相共存，它们各自的成分是确定的，反应在恒温下平衡的进行。匀晶相图：两组元不但在液态无限互溶，而且在固态也无限互溶的二元合金系所形成的相图；匀晶转变：洁净时从液相结晶出单相的固溶体的结晶过程；平衡结晶：合金在极缓慢冷却条件下进行结晶的过程；固溶体结晶条件：结构起伏满足其晶粒大小超过一定临界值的要求，能量起伏满足形成新相对形核功的要求，成分起伏满足固液两相成分不同；成分起伏：由于原子运动的结果，在任一瞬间，液相中总会有某些微小体积可能偏离液相的平均成分，这些微笑体积的成分大小和位置都是在不断地变化着，就是成分起伏；过冷度越大，固溶体合金的形核率越大，越容易获得细小的晶粒组织；固溶体合金的结晶不同于纯金属的特点：异分结晶，固溶体合金的结晶需要一定得温度范围；异分结晶：又称选择结晶，固溶体合金结晶时所结晶出的固相成分与液相的成分不同，这种结晶出的晶体与母相化学成分不同的结晶；同分结晶：纯金属结晶时，所结晶出的晶体与母相的化学成分完全一样；平衡分配系数k0:在一定温度下，固液两平衡相中的溶质浓度之比值。当液相线和固相线随着溶质浓度的增加而降低时，k小于1，反之k大于1。当k小于一时，越小则液相线和固相线之间的水平距离越大，k大于一时越大液相线和固相线之间的水平距离也越大。其大小实际上反映了溶质组元重新分配的强弱程度；固溶体的结晶过程：固溶体晶核的形成（或原晶体的长大），造成相内（液相或固相）的浓度梯度，从而引起相内的扩散过程，这就破坏了相界面处的平衡（造成不平衡），因此，晶体必须长大，才能使相界面处重新达到平衡。即平衡、不平衡、平衡、不平衡的辩证发展过程；晶内偏析（枝晶偏析）：先结晶的部分含高熔点组元较多，后结晶的部分含低熔点组元较多，在晶粒内部存在着浓度差别，这种在一个晶粒内部化学成分不均匀的现象。由于固溶体晶体通常呈树枝状，使枝干和枝间的化学成分不同，所以又称为枝晶偏析；影响偏析程度的因素：分配系数，即与液相线和固相先间的水平距离或成分间隔有关、溶质原子，结晶温度越高，溶质原子扩散能力又大，则偏析程度较小，反之则偏析程度较大、冷却速度，越大越严重；消除晶内偏析：均匀化退火；区域偏析：在大范围内化学成分不均匀的现象；区域提纯：将金属棒从一端向另一端顺序的进行局部熔化，凝固的过程也随之进行。由于固溶体是有选择的结晶，先结晶的晶体将溶质（杂质）排入熔化部分的液体中。如此当熔化区域走过一遍以后，圆棒的杂质就会富集与另一端，重复几次即可达到目的；稳定化合物：具有一定熔点，在熔点以下保持其固有结构而不发生分解的化合物；不稳定化合物：加热时发生分解的那些金属化合物；偏晶转变：某些合金冷却到一定温度时，由一定成分的液相分解为一定成分的固相和另一个一定成分的液相；熔晶相图：某些合金冷却到一定温度时，会从一个已经结晶完毕的固相转变为一个液相和另一个固相的转变；合晶相图：由两个一定成分的液相相互作用，形成一个固相的恒温转变；共析转变：一定成分的固相，在一定温度下分解为另外两个一定成分的固相；包析转变：两个一定成分的固相在恒温转变下转变为一个新的一定成分固相的过程；组元：组成合金最基本的,独立的物质叫做组元. 二元合金：由两个组元组成的合金. 三元合金：有三个组元组成的合金 多元合金：由三个以上组元组成的合金. 合金系：有给定的组元可以以不同的比例配制成一系列成分不同的合金，这一系列合金就构成一个合金系统. 相：指合金中结构相同、成分和性能均一并以界面相互分开的组成部分.单相合金：由一种固相组成的合金. 多相合金：由几种不同固相组成的合金. 固溶体：合金的组元之间以不同比例相互混合后形成的固相，其晶体结构与组成合金的某一组元的相同,这种相就称为固溶体. 置换固溶体：指溶质原子位于溶剂晶格的某些结点位置所形成的固溶体. 间隙固溶体：溶质原子不是占据溶剂晶格的正常结点位置,而是填入溶剂原子间的一些间隙中.有限固溶体：在一定的条件下，溶质组元在固溶体中的浓度有一定的限度，超过这个限度就不再溶解了，这一限度称为溶解度或固溶度，这种固溶体就称为有限固溶体.无限固溶体：若溶质可以任意比例溶入溶剂，即溶质的溶解度可达100%，则固溶体称为无限固溶体.无序固溶体：溶质原子统计的或随机的分布于溶剂的晶格中,这类固溶体称为无序固溶体. 有序固溶体：当溶质原子按适当比例并按一定的顺序和一定方向,围绕着溶剂原子分布时,称为有序固溶体. 固溶体的有序化温度：当有序固溶体加热到某一温度时,将转变为无序固溶体,而在缓慢冷却至这一温度时,有转变为有序固溶体,这一转变称为有序化,发生有序化的临界温度称为固溶体的有序化温度. 固溶强化：在固溶体中,随着溶质浓度的增加,固溶体的强度、硬度提高，塑性、韧性下降,这种现象称为固溶强化. 金属化合物：合金组元间发生相互作用而形成一种具有金属特性的物质称为金属化合物,晶体结构和性能不同于任一组元.正常价化合物：正常价化合物是指严格遵守化合价规律的化合物。通常由金属与第三四五族的非金属或类金属组成，正常价化合物成分固定，可用化学式表. 电子化合物：主要指电子浓度决定其晶体结构的一类化合物。由第一族或过渡族元素与第二至第四族元素构成的化合物，不遵守化合价规律.间隙相：当rx/rm&0.59时，形成的具有简单结构的化合物.间隙化合物：当rx/rm&0.59时，形成的具有复杂晶体结构的化合物.相律：表示在平衡条件下，系统的自由度数、组元数和相数之间的关系,是系统的平衡条件的数学表达式.自由度数：平衡系统的独立可变因素的数目. 糊状凝固：具有宽的成分间隔和温度间隔时,固液界面前沿的液体中很容易产生宽的成分过冷区,使整个液体都可以成核,并呈枝晶向四周均匀生长,形成宽的液固两相混合区的结晶方式.壳装凝固或逐层凝固：结晶自铸件的表面开始后向心部推进,使固液之间的界限分明,已结晶固体表面比较光滑,对液体流动阻力小的结晶方式
4、铁碳相图：三种重要的二元相图：匀晶相图、共晶相图、包晶相图；纯铁：塑性韧性好，强度低；铁素体：碳溶于α-Fe中的间隙固溶体，体心立方，F或α；奥氏体：碳溶于γ-Fe中的间隙固溶体，面心立方，A或γ，塑性好，顺磁性；δ铁素体：碳溶于体心立方晶格δ-Fe中的间隙固溶体；渗碳体：铁与碳形成的间隙化合物Fe3C，正交晶系，硬度好，塑性差；一次渗碳体：从液相中直接析出的；二次渗碳体：从奥氏体中析出的；三次渗碳体：从铁素体中析出的；共晶渗碳体：由液态铁碳合金中直接结晶出来的；共析渗碳体：由固态下（奥氏体中）形成的；珠光体：共析转变的产物，较高强度和硬度，塑性差，P；莱氏体：共晶转变所形成的奥氏体和渗碳体的混合物，Ld；Fe-Fe3C相图：HJB包晶线，ECF共晶线，PSK共析线，ESγ相（C在奥氏体中）的溶解度曲线，PQα相（C在铁素体中）的溶解度曲线，GS先共析α相析出线（加热过程中铁素体融入奥氏体的终了线），J包晶点，C共晶点，S共析点；
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工艺条件对铬系口铸铁组织性能的影响.pdf 58页
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工艺条件对铬系口铸铁组织性能的影响
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--------------------------Page1------------------------------西安建筑科技大学硕士学位论文工艺条件对铬系白口铸铁组织性能的影响专业：钢铁冶金研究生：刘玉高指导教师：马幼平教授摘要本文采用过热处理、复合变质处理等手段对不同系列的铬系自口铸铁凝固过程的热力学、动力学条件进行一定程度的控制，力求有效控制铬系白口铸铁基体组织相结构、碳化物的尺寸、形态和分布，获得具有较高强韧性的新型铬系耐磨合金。研究结果表明：(1)经过热处理和复合变质处理后，铬系耐磨白口铸铁中基体组织和碳化物均得以细化，碳化物呈孤立分布，补偿了其尖角效应对韧性造成的负面影响，使铬系白口铸铁的韧性获得大幅提高。(2)当含铬量保持在12％时，随含碳量的增加，初生奥氏体数量减少，固溶在初生奥氏体中的含铬量相应降低，奥氏体的稳定性下降：当含碳量为2．2％、2．4％时，铸态组织均为多量的奥氏体+少量的共晶组织(奥氏体+碳化物)组成，当含碳量为2．6％时，铸态下初生奥氏体开始向马氏体转变，当含碳量为2．8％、3．0％时，铸态组织为马氏体拱晶组织(马氏体+碳化物)；在相同含碳量的条件下，随含铬量由12％增)jll至1]15％，固溶在初生奥氏体中的含铬量提高，初生奥氏体的稳定性增强，铸态下残余奥氏体量增加，在较高的含碳量时(&2．6％)初生奥氏体才发生向马氏体的明显转变。(3)铬系过共晶白口铸铁经过热处理和复合变质处理后，过共晶程度明显减弱，伪共晶程度明显加剧，亦即凝固过程是在热力学深过冷条件下进行的，热力学深过冷对初生碳化物的动力学长大造成阻碍，促使初生碳化物趋于棒状、孤立分布；同时，伪共晶程度的加剧及伪共晶组织的形成有利于共晶碳化物的细化，从而对韧性的提高有利。(4)铬系过共晶自口铸铁经过热处理和复合孕育处理后，铸铁熔液局部微区Cr／C的升高有利于碳化物的改性，使碳化物趋于棒状、细小且孤立分布。当碳含量为3．8％，铬含量为12％时，碳化物形貌改善效果尤其显著，而当铬含量为15％时，碳化物形貌改善效果不大。关键词：铬系自口铸铁，碳化物，热力学过冷，复合变质处理--------------------------Page2------------------------------西安建筑科技大学硕士学位论文EffectofConditionsonandTechnologicalofChromiumCastIronsPropertiesSpecialty：MetallurgyEngineeringName：LiuYugaoInstructor：ProfessorMaYoupingABSTRACTtreatmentandmodificationweretotreataseriesofSuperheatingcompoundappliedchromiumwhiteironsandcontroltheandkineticoftherraodymicsprocesstocontrolthestructureofandaimingeffectivelyphaseTheresultshavebeenshowntreatmentandthat：(1)Aftercompoundsuperheateffectofrefinementofmatrixandcarbidesinchromiumwhiteironsismodification，thegrainevidentwiththesize．Thecarbidesarefinedtobeisolatedandverycomparedordinarygraincounteracttheadverseeffectofonofchromiumsharpangletoughness，thereforetoughnesswhiteironsincreasedthechromiumwhitechromiumgreatly．(2)Forhypoeutecticirons，whencontentat12％andwiththeincreaseofcarboncontent-theamountofkeepsproeutecticaustenitecontentinanstenitereduced，chromiumproeutecticdropedofaustenitedescended：whencarboncontentisstructurestability2．2％，2。4％respectively，castisofaustenite+asmallmountofcomposedmainlycarboncontentistransformanstenitetotocarbon2．6％，proeutectic
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内容简介：&&&> 【毕业设计】含硼铸态铁素体不锈钢1Cr17的点蚀行为研究.doc文档44页在线阅读 部分内容简介：&&&&&&&&界的扩散过程。&&&&&&&&硼能抑制晶界片层状、胞状析出相以及改善碳化物不均匀分布的状态，改善了晶界状态。&&&&&&&&硼对晶粒尺寸的影响在低碳钢中随硼的质量分数增加，奥氏体晶粒尺寸明显增大。&&&&&&&&由于钢中B与N形成BN，减少了AlN的生成数量，在升温过程中，BN先溶解于奥氏体，而AlN数量很少，所以奥氏体晶粒长大... 部分内容简介：
界的扩散过程。
硼能抑制晶界片层状、胞状析出相以及改善碳化物不均匀分布的状态，改善了晶界状态。
硼对晶粒尺寸的影响在低碳钢中随硼的质量分数增加，奥氏体晶粒尺寸明显增大。
由于钢中B与N形成BN，减少了AlN的生成数量，在升温过程中，BN先溶解于奥氏体，而AlN数量很少，所以奥氏体晶粒长大不受阻碍。
提高奥氏体化温度，B对奥氏体晶粒长大的作用会更加明显。
在～℃范围内，Fe(B,C)会在γ晶界析出，如奥氏体化温度较低时，Fe(B,C)没有完全溶解于奥氏体，残留的非连续的Fe(B,C)会阻碍γ晶粒长大；当提高奥氏体化温度时，Fe(B,C)会完全溶解，消除了其阻碍作用，使得γ晶粒迅速长大。
为了保证B元素的有利作用，减少有害作用，须添加合金元素Ti来固定杂质元素O、N，从而使B处于固溶态，并偏聚于晶界以发挥其长处；并且形成的TiN、TiO能有效的起到细化晶粒的作用；同时Ti能抑制加热时奥氏体晶粒的长大，并且微量的Ti也有利于改善焊接热影响区的韧性。
单位体积内晶粒的平均数量用Z表示，则在均匀条件下形核和成长时，Z与N和G的关系为：Z=K(N/G)/，其中K为比例常数，约为。
因此，在结晶过程中凡是减小N而增大G，即：使N/G减小的方法，都可以使晶粒变粗大。
硼钢中固溶硼在降温过程中能够在奥氏体晶界偏聚，降低了晶界能，可以阻碍先共析铁素体在奥氏体晶界形核，因而在奥氏体向铁素体转变时，形核率N降低；而且，硼对晶粒的长大速度没有影响，则平均长大速度G不变，从而使N/G变小，晶粒数Z小，平均晶粒尺寸大。
硼对钢性能的影响硼对钢淬透性的影响硼对增加钢的淬透性有重要意义，在钢中加入主﹪～﹪的硼所达到的增加淬透性的作用，相当于加入﹪的Mn、Cr或Mo。
硼对淬透性的贡献，主要在于硼在奥氏体晶界的偏聚，是奥氏体分解的新相在奥氏体晶界处形核困难，从而造成奥氏体分解的孕育期增长，使淬透性提高。
根据相变理论，珠光体转变属于扩散型转变，新相的形核一般首先在母相奥氏体的晶界处形成，这是因为晶界处最容易满足三大起伏条件，即能量起伏、成分起伏和结构起伏。
如果破坏了其中某些条件，都有可能使形核发生困难，从而造成奥氏体分解的孕育期增长。
硼对钢淬硬性的影响微量硼能够明显提高不锈钢的淬硬性，主要与不锈钢的化学成分和夹杂物元素如氧、氮有关。
钢的化学成分一定时，淬硬性随着淬火温度的变化具有一个峰值特征。
微量的硼能够明显地提高不锈钢的淬硬性，随冷却速度的加大，硬度逐渐提高。
硼对钢生产工艺的影响硼钢的生产工艺具有一系列特点，必须对冶炼、加工及热处理工艺给予注意，才能保证使硼钢获得理想的组织和性能。
冶炼由于硼的化学性质极为活泼，很容易与钢中的氧、氮结合，使硼失去作用，而且钢中的硼含量又极少，所以在硼钢的冶炼中如何保证稳定地获得适量的酸溶硼而且均匀地分布在钢中是非常重要的。
硼钢可以用电炉、转炉冶炼。
为了保护硼，在加硼前应先行加入与氧、氮结合力比硼更强的铝、钛、锆等，即先加铝脱氧，再加钛等定氮，最后向炉中或钢包中加入硼，这就是所谓的经典法。
也可将含有硼和铝、钛、锆、锰、硅等多种保护元素的复合硼铁合金一次加入。
常用的一种复合合金的成分(质量分数)是：钛、铝、锆、锰、硅、硼，余为Fe。
但是用钛定氮保护硼形成的TiN也很容易使钢的韧性、疲劳性能甚至机加工性能变坏。
而且TiN很稳定，一旦形成就几乎不再变化，难以进一步起到平衡、稳定酸溶硼含量的作用，所以日本的土生隆
一、法国Urgine厂都研究了只用铝不用钛的保硼冶炼方法，实际应用效果很好。
压力加工硼钢以微量硼代替大量其他合金元素，故与淬透性相同的其他合金钢相比合金含量大大降低，在高温时的变形抗力减小，容易塑性变形，其氧化皮也较松散、易脱落，所以硼钢易于锻、轧热加工，对加工设备、工具的磨损、破坏也较小。
但是硼钢的热加工工艺仍有认真选择和控制的必要。
比如加热温度不宜过高，加热时间尽量缩短，以尽量减少脱硼，同时也是为了减小晶界硼相的析出浓度。
在较低温度下变形，对硼钢获得较高淬透性和较小晶粒度是有帮助的。
另外热加工变形量对硼钢冲击韧性有较大影响，变形程度越高，硼在钢中的分布越均匀，晶界硼相的链状分布容易被破坏，对钢的性能越有好...
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