Stal borowa - Boron steel
Stal borowa odnosi się do stali stopowej z niewielką ilością boru , zwykle mniejszą niż 1 procent. Dodatek boru do stali znacznie zwiększa hartowność otrzymanego stopu.
Opis
Bor jest dodawany do stali jako żelazobor (~ 12-24% B). Ponieważ dodatek żelazoboronu nie zawiera elementów ochronnych, jest on zwykle dodawany po dodaniu zmiataczy tlenu. Istnieją również firmowe dodatki ze zmiataczami tlenu / azotu - jeden z nich zawiera 2% B plus Al, Ti, Si. Tlen, węgiel i azot reagują z borem zawartym w stali, tworząc B 2 O 3 ( trójtlenek boru ); Fe 3 (CB) ( żelazo-boronementit ) i Fe 23 (CB) 6 ( żelazo-węglik-bor ); i BN ( azotek boru ).
Hartowność
Rozpuszczalny bor rozkłada się w stalach wzdłuż granic ziaren. To opóźnia przemiany γ-α (przemiana austenitu w ferryt) przez dyfuzję, a zatem zwiększa hartowność w optymalnym zakresie od ~ 0,0003 do 0,003% B. Dodatkowo stwierdzono, że Fe 2 B wytrąca się na granicach ziaren, co może również opóźniać transformacje γ-α. Uważa się, że przy wyższych wartościach B tworzy się Fe 23 (CB) 6 , co sprzyja zarodkowaniu ferrytu, a zatem niekorzystnie wpływa na hartowność.
Bor jest skuteczny w bardzo niskich stężeniach - 30 ppm B może zastąpić równoważne 0,4% Cr, 0,5% C lub 0,12% V. Wykazano również, że 30 ppm B zwiększa głębokość utwardzania (~ + 50%) w przypadku niskostopowych stal - uważa się, że jest to spowodowane opóźnieniem rozkładu austenitu do bardziej miękkich struktur bainitycznych , ferrytowych lub perlitycznych podczas chłodzenia po obróbce austenityzacyjnej.
Obecność węgla w stali zmniejsza względną skuteczność boru w zwiększaniu hartowności.
Przy powyżej 30 ppm bor zaczyna zmniejszać hartowność, zwiększa kruchość i może powodować krótkość na gorąco .
Diagram fazowy
Schemat fazowy Fe-B ma dwa punkty eutektyczne - przy 17% (mol) tt 1149 ° C; i 63,5% boru o temperaturze topnienia ~ 1500 ° C. Jest mp piku w stosunku 1: 1 Fe B i przegięcia przy 33% B, odpowiadające FeB i Fe 2 B odpowiednio.
Uważa się, że rozpuszczalność boru w stali wynosi 0,021% w 1149 ° C, spadając do 0,0021% w 906 ° C. W temperaturze 710C tylko 0,00004% boru rozpuszcza się w γ-Fe ( austenicie ).
Używa
Stale stopowe boru obejmują stale węglowe, niskostopowe, w tym HSLA , stale węglowo-manganowe i narzędziowe. Ze względu na wysoką absorpcję neutronów, bor jest dodawany do stali nierdzewnych stosowanych w przemyśle nuklearnym - do 4%, ale częściej od 0,5 do 1%.
Stale borowe znajdują zastosowanie w przemyśle samochodowym, zwykle jako elementy wzmacniające, takie jak wokół ościeżnic drzwi oraz w rozkładanych siedzeniach. Od połowy 2000 roku był w powszechnym użyciu przez europejskich producentów samochodów. Wprowadzenie elementów ze stali borowej wprowadziło problemy dla ratowników z miejsc wypadku, ponieważ jego wysoka wytrzymałość i twardość oparły się wielu stosowanym wówczas konwencjonalnym narzędziom skrawającym (nożyce hydrauliczne).
Płaska stal borowa do zastosowań motoryzacyjnych jest tłoczona na gorąco w schłodzonych formach ze stanu austentycznego (otrzymywana przez podgrzanie do 900-950C). Typowa stal 22MnB5 wykazuje 2,5-krotny wzrost wytrzymałości na rozciąganie po tym procesie, przy podstawie 600 MPa. Tłoczenie można wykonać w atmosferze obojętnej, w przeciwnym razie powstaje zgorzelina ścierna - alternatywnie można zastosować ochronną powłokę Al-Si. (patrz stal aluminiowana ). Wprowadzenie miękkiej stali manganowo-borowej o wysokiej wytrzymałości na rozciąganie (22MnB5) (do wytrzymałości na rozciąganie do 1200 MPa, ostateczna wytrzymałość na rozciąganie do 1500 MPa), wytłaczanej na gorąco na gorąco, pozwoliło na zmniejszenie masy w europejskim przemyśle samochodowym.
Stal borowa jest używana w szeklach niektórych kłódek w celu zapewnienia odporności na przecięcie Kłódki ze stali borowej o wystarczającej grubości pałąka (15 mm lub więcej) są wysoce odporne na piły do metalu, przecinaki do śrub i młoty, chociaż można je pokonać szlifierką kątową.
Zobacz też
Bibliografia
Dalsza lektura
- Taylor, T .; Fourlaris, G .; Evans, P .; Bright, G. (2014), „Nowa generacja ultra wysokiej wytrzymałości stali borowej do technologii tłoczenia na gorąco w przemyśle motoryzacyjnym”, Nauka o materiałach i technologia , 30 (7): 818–826, doi : 10.1179 / 1743284713Y.0000000409