Wpływ mikrododatków na hartowność stali z borem

Abstract

The effect of microalloying elements ($V,Ti,Nb,Al$) on the hardenability, the microstructure and mechanical properties of low alloyed steel $30CrMo4$ with addition of boron in the range of $0-0.008 m.%$ was investigated. For investigations 10 laboratory melts were used. For investigrations different methods were applied, enabling the complex analysis of the effect of the chemical composition as well as heat treatment parameters on the hardenability, microstructure and mechanical properties of investigated steel. For analysis the content of the boron dissolved in austenite and effectively decreasing the rate of its decomposition the thermodynamic model was used. The effect of dissolved boron as well as undissolved carbonitride and nitrides BN and A1N on the hardenability and austenite grain growth were investigated. The investigations of the chemical composition of steel and heat treatment on the mechanical properties of investigated steel were carried out. Results of investigations have shown, that hardenability of low alloy steel for quenching and tempering can be significantly increased by addition of $0.003%B$ with complex addition of $0.2%\V$ and $0.04%Ti$. Addition of V below $0.2%$ is not efficient in order to increase the efficiency of B as intensifier of hardenability especially at higher nitrogen content because the relatively low chemical affinity of vanadium to nitrogen in comparison with boron. W pracy przedstawiono wyniki badań wpływu mikrododatków ($V, Ti, Nb, Al.$) na hartowność, mikrostrukturę i własności mechaniczne niskostopowej stali średniowęglowej $30CrMo4$ zawierającej zróżnicowany dodatek boru w przedziale $0 - 0.008%$. Badania prowadzono na 10 wytopach laboratoryjnych, wykorzystując szeroki zestaw technik badawczych, umożliwiających kompleksową analizę wpływu składu chemicznego i obróbki cieplnej na hartowność, mikrostrukturę i końcowe własności mechaniczne badanej stali. Do analizy ilości boru rozpuszczonego w austenicie i nierozpuszczonych związków (węglikoazotku M(C,N) i azotku boru BN) wykorzystano zmodyfikowany program komputerowy oparty na modelu termodynamicznym pozwalającym obliczać warunki równowagi termodynamicznej w stali zawierającej jednoczesny dodatek B oraz mikrododatki $V, Ti, Nb$. Badano wpływ obliczonych ilości boru rozpuszczonego w austenicie i nierozpuszczonych wydzieleń węglikoazotku M(C,N) i azotku boru na hartowność. Badania obejmowały analizę kinetyki rozrostu ziarna austenitu i wpływu nierozpuszczonych wydzieleń węglikoazotku i azotku boru na wielkość ziarn. Przeprowadzono również kompleksowe badania wpływu składu chemicznego i obróbki cieplnej na własności mechaniczne badanej stali. Badania wykazały, że hartowność stali średniowęglowej do ulepszania cieplnego można znacznie podwyższyć stosując kompleksowy dodatek $0.003%B$ z jednoczesnym dodatkiem $0.2%V$ i $0.04%Ti$. Natomiast pojedynczy dodatek wanadu w ilości poniżej 0.2 % w małym stopniu wpływa na efektywność boru jako intensyfikatora hartowności zwłaszcza przy podwyższonej zawartości azotu.