淬火工艺对中碳高硼铁合金显微组织和力学性能的影响

　　在合金中加入适量的硼，可改善其耐磨性。由于硼的价格较低，以硼为主要硬质相的耐磨材料受到了关注fs-vl。宋绪丁等研究了热处理对含Ti . V的Fe-C-B合金组织及性能的影响，但Tl . V的价格较高。本文制备低硼W,Mo,V含量的新型中碳高硼铁合金，研究其淬火后的组织和力学性能。

　　1实验方法

　　1.1中碳高硼铁合金的制备

　　在100kg中频感应炉内熔炼试验用材料，炉料为废钢、生铁、硼铁(20%B，质量分数，下同)、铬铁(55%Cr).钨铁(75%W).铝铁(59%Mo)}A钒铁(50%V)。炉前调整成分合格后，将钢水温度升至1520-一1580 0C，造渣、扒渣和铝脱氧后加入硼铁合金。中碳高硼铁合金的化学成分为(质量分数，%): C0.45-0.55, B 1.5-1.8, Cr3.8-4.0, Mo1.2-1.5, W0.6-0.8, V0.6-0.8, Si<1.0, Mn<1.0, Fe余量。按文献(10)的熔炼方法将所有的合金锭浇注成砂型基尔试块，浇注温度1450-1500℃。将基尔试块在950,1000,1050和1100℃奥氏体化后水淬，然后用线切割机直接在热处理前后的试块上截取尺寸为20mmX20mmX110mm试样。

　　1.2试样的表征

　　用Lecia金相显微镜观察和分析铸态和热处理后试样的显微组织并测定硼碳化合物的体积分数。用Bruker D8 Advance型X射线衍射仪(XRD)分析铸态和热处理后的相组成，具体参数为:Cull辐射，管流200mA，管压40kV,扫描速率1°/min, 0°-90°耦合连续扫描，步进0.020。用JB30A型冲击韧性试验机对试样进行冲击韧性试验，冲击韧性试样尺寸为20mmX20mmX110mm，无缺口试样。冲断试样经过打磨平整后，用HR150洛氏硬度计测其硬度，用HV-1000数显维氏硬度计测量显微硬度，载荷为1.96N(200gf)，保持时间为15s，测试12个点。

　　2结果与讨论

　　2.1中碳高硼铁合金铸态组织

　　如图1所示，中碳高硼铁合金的铸态组织由珠光体、硼碳化合物以及马氏体组成，其中硼碳化合物的体积分数为31.3%。

　　分析图2中的XRD谱，中碳高硼铁合金铸态组织中含有的硼碳化合物以M(B, C)为主，还含有少量的M(B, C), M,(B, C)和M (B, C)。在合金中添加硼元素之后，不含硼的碳化物中一部分碳被硼取代从而形成硼碳化合物。硼碳化合物的硬度高、热稳定性好，有利于改善中碳高硼铁合金的耐磨性。

　　2.2淬火工艺对中碳高硼铁合金显微组织的影响

　　中碳高硼铁合金在不同温度淬火后的组织如图3所示，硼碳化合物呈连续的网状分布，因硬度较高对基体有较强的割裂作用。为了发挥其优异的耐磨作用就需要改变硼碳化合物的形态，并民在热处理的同时强化基体。根据Fe-B元相图，高硼铁基合金奥氏体化的温度范围为910-1149℃。淬火温度应高于相变点温度910℃，但又要低于共晶点温度1149℃，因此选择的奥氏体化温度为950,1000.1050和1100℃，淬火冷却方式为水淬。