B元素对SPHC组织性能的影响

B元素对SPHC组织性能的影响
李进
【摘要】选取含B元素和不含B元素的SPHC为试验材料,通过拉伸试验、金相分析和SEM电镜扫描等方法,分析两种钢组织和力学性能差异.研究结果表明:不含B 的SPHC组织为铁素体+珠光体,析出物为MnS;含B的SPHC的组织为铁素体+贝氏体,析出物为MnS和BN的混合物;含B的SPHC内部组织偏大,强度偏低,延伸率偏低.
【期刊名称】《安徽冶金科技职业学院学报》
【年(卷),期】2018(028)003
【总页数】3页(P8-10)
【关键词】SPHC;B;组织;力学性能
【作者】李进
【作者单位】马钢股份公司技术中心安徽马鞍山 243000
【正文语种】中文
【中图分类】TG142.13
B元素是元素周期表中第二周期Ⅲ主族的元素，与氧、氮和碳都有很强的亲和力。

在钢的凝固和降温过程中，从动力学考虑，B在铁中的扩散速度快，因而先生成BN，则AlN的生成数量相对减少，说明钢中与BN结合的N比与AlN结合的N 多[1]。

现中重点介绍采用微量B元素对SPHC组织性能的影响。

1 试验材料
试验材料为两种成分体系低碳铝镇静钢SPHC：一种成分体系含B，一种成分体系不含B，其余元素含量无明显差异，如表1。

表1 试验钢卷中包化学成分 wt%钢种CMnPSAlBSPHC(加B)0.03-0.080.20-0.60<0.030<0.0300.20-0.0550.0015SPHC(不加B)0.03-0.080.20-
0.60<0.030<0.0300.20-0.055-
两种体系的炉内加热时间、出炉温度、终轧温度和卷取温度等热轧工艺相同，生产完成后，科研检测钢板显微组织和力学性能，科研样取样位置在距离热轧卷带头15 m-20 m处。

2 结果与分析
2.1 显微组织
将抛光好的样品磨光面在4%硝酸酒精溶液中腐蚀一定时间，利用德国蔡司Axio Imager A2 m金相显微镜观察试样组织形貌：不含B的SPHC组织为铁素体+少量珠光体，晶粒度为11.0级，晶粒呈等轴状，见图1；含B的SPHC的组织为铁素体+贝氏体，晶粒度级别为9.0，晶粒呈不规则状，见图2。

图1 不加B的SPHC金相图×500
图2 加B的SPHC金相图×500
利用美国FEI Quanta 450扫描电子显微镜观察基体高倍组织，并定性检测析出物能谱图：不含B的SPHC颗粒状析出物为MnS，如图3；含B的SPHC颗粒状析出物为MnS和BN的混合物。

图3 不含B的SPHC高倍组织与析出物×5000
图4 含B的SPHC高倍组织与析出物×5000
国内外普遍认为细小AlN弥散析出钉扎了晶界的迁移，细化热轧钢组织。

B是强氮化物形成元素,可以在高温奥氏体中析出粗大BN颗粒(直径约200 nm)抑制细小
AlN析出，粗化奥氏体晶粒[2]。

当冷却速度变大时，在奥氏体转变过程中含硼钢
更容易出现贝氏体。

其机理为B在低碳钢中可增加奥氏体分解的孕育期，有抑制
先共析铁素体及贝氏体形核的作用，并且抑制先共析铁素体形成的作用比抑制贝氏体形成的作用更强烈些，因此，B使贝氏体出现的倾向增加。

2.2 力学性能
根据《GB/T 228.1-2010 金属材料拉伸试验第1部分：室温试验方法》中附录
D中P14的要求加工力学试样要求加工力学试样。

Zwick/Roell 拉伸试验机拉伸试样。

利用Minitab软件统计两种成分各70卷钢卷的力学性能，见图5-图10，绘制成表格见表2。

不含B的SPHC屈服强度平均值为241 MPa，含B的SPHC屈服强度平均值为214 MPa；不含B的SPHC抗拉强度平均值为348 MPa，不含B的SPHC抗拉
强度平均值为331 MPa；不含B的SPHC断后延伸率平均值为47.0%，含B的SPHC断后延伸率平均值为46.3%。

加B后，SPHC平均值屈服强度降低27MPa，抗拉强度平均降低17 MPa，延伸率平均降低0.7%。

表2 两种成分SPHC力学性能平均值项目不加B的SPHC加B的SPHC平均值平均值屈服强度241MPa214MPa抗拉强度348 MPa331MPa断后延伸率
47.0%46.3%
图5 不含B的SPHC屈服强度过程能力
图6 含B的SPHC屈服强度过程能力
图7 不加B的SPHC抗拉强度过程能力
图8 加B的SPHC屈服强度过程能力
图9 不加B的SPHC断后延伸率过程能力
图10 加B的SPHC断后延伸率过程能力
B抑制了铁素体形核，使铁素体组织粗大，从而导致含B 的SPHC强度偏低，断
后延伸率偏低。

3 结论
(1)不含B的SPHC组织为铁素体+少量珠光体，晶粒度为11.0级含B的SPHC 的组织为铁素体+贝氏体，晶粒度级别为11.0不含B的SPHC颗粒状析出物为MnS；含B的SPHC颗粒状析出物为MnS和BN的混合物。

(2)加B后，SPHC平均值屈服强度降低27MPa，抗拉强度平均降低17 MPa，延伸率平均降低0.7%。

(3)微量B元素抑制了铁素体形核，使铁素体组织粗大，从而导致含B 的SPHC强度偏低，断后延伸率偏低。

参考文献
[1] 赵振华，陈伟庆等.硼对低碳钢晶粒尺寸的影响[J].钢铁,2006,41(3) :67-70
[2] 肖丽君，郭亚东.硼对低碳铝镇静钢中AlN、MnS析出的影响[J].材料与金属学报,2006,38(1):53-56。