硼钢(boron steel),是以硼为主要合金化元素的钢。又称硼处理钢。能改善钢的某些性能。硼钢的种类主要有合金结构硼钢、低合金高强度硼钢、弹簧硼钢等。主要是渗碳硼钢:其碳含量低一般低于0.25%,这类钢
渗碳性能较好,
渗碳层不会形成大量
残余奥氏体因而可得到高硬度、高耐磨性和良好抗疲劳性能,而且缺口敏感性较小。
硼钢的
硬度是
普通钢材的4倍,而且
强度、
韧性和
耐磨性也都优于普通钢材。早期的坦克、装甲车和潜艇都是用它,直到后来有更轻、更坚固的材料出现,于是硼钢就被转为民用,现在被广泛运用在机床的刀头、采矿机的钻头上,而运用在汽车的底盘和车体上时,可以提高框架的刚性和硬度,减小车祸时因形变而造成车内乘员的伤亡。
最早的钢号是美国的Q-Temp系列,现在美、日、英、俄等国都有许多冷变形用硼钢牌号,热处理后巩可达到1400MPa以上,ψ>50%,韧性亦很好,已大量制造各种螺栓类零件,特别是汽车、拖拉机、建筑业等需要的高强度
螺栓。
硼在钢中的作用主要是提高钢的
淬透性,其次可提高
耐热钢的高温强度,
蠕变强度,改善高速钢的
红硬性和刀具的切削能力。硼还有很强的
中子吸收能力,故
原子能用钢也常加入硼。硼的淬透性效果(淬火时淬硬层的深浅)与钢中的含硼量、含碳量及钢的
奥氏体化温度有关。最佳含硼量约0.0010%,过低或过高均不能产生最佳效果。通常随着含碳量的增加,硼的作用降低。在最佳奥氏体化温度下,硼的淬透性效果最大。硼钢主要作为结构钢使用。此外,还可用作弹簧钢、
低合金高强度钢、
冷变形钢、
耐磨钢、耐热钢、原子能用钢等。
硼钢的种类主要有
合金结构硼钢、低合金高强度硼钢、弹簧硼钢等。合金结构硼钢主要包括调质硼钢、表面处理硼钢和冷变形硼钢。
这类钢经过淬火和
高温回火(或不
回火)处理。具有高强度、高韧性、高耐磨性等,可用于汽车、拖拉机、机床、矿山机械、电站设备等,制造各种轴类、
凸轮、键、拉杆、
转向节、
履带板、耐磨件等。这类钢的碳含量在0.25%以上,除去单独加硼的硼系外,还有锰硼、铬硼、锰钛硼、锰钒硼、铬锰硼、铬钼钒硼、镍铬钼钒硼等多种系列。典型钢号有
40MnB、40CrB、40CrMnB、40CrMnMoVB等。
主要是
渗碳硼钢,但是渗碳后淬火变形大,缺乏规律,降低渗碳件的形状、尺寸精度,影响其使用寿命,曾经妨碍渗碳硼钢在齿轮制造上的应用。这一问题已经逐渐得到解决,因而其应用也逐渐增多。如德国用16MnCr5B、20MnCr5B等硼钢制造
汽车变速箱齿轮,
淬透性带宽可控制在HRC4~5,保证齿轮精度及各项性能。美国、日本、俄罗斯等国也开发了一些新渗碳硼钢制造齿轮、这种
齿轮钢具有变形小、性能好等优点,有的还可快速渗碳、高温渗碳、
碳氮共渗等。
主要用于制造螺栓等各类紧固件,可代替原用的
中碳钢、中碳铬镍
钼钢。其优点是
冷变形抗力小,可省去变形前的
球化退火处理,提高生产率,降低成本,而且性能优良。这类钢的碳含量一般低于0.25%,除硼外还可加入其他合金元素,主要为锰硼系,还有铬硼、锰铬硼系,有的还加入钒、镍、铜等元素。最早的钢号是美国的Q-Temp系列,美、日、英、俄等国都有许多冷变形用硼钢牌号,热处理后巩可达到1400MPa以上,ψ>50%,韧性亦很好,已大量制造各种螺栓类零件,特别是汽车、拖拉机、建筑业等需要的
高强度螺栓。