硼钢是以硼为主要合金元素的钢，又称硼处理钢。在钢中只要加入极少量的硼元素，即可显著提高钢的淬透性，其作用相当于一般合金元素如锰、铬、镍的几百倍，因此可用微量硼元素代替大量合金元素。同时，硼元素还可提高耐热钢的高温强度和蠕变强度，改善高速钢的红硬性和刀具的切削能力等。由此来看，硼钢不仅增强了钢材综合性能，还降低了生产成本。近10年来，国内外钢厂不断加快硼钢的研制与生产，硼钢冶炼技术不断成熟，硼钢的品种也在不断扩大。硼钢的生产需要通过炼钢、炉外精炼、连铸、后续轧制和热处理阶段协同控制，因此技术控制就显得尤为重要。
合金结构硼钢应用领域较为广泛
硼钢的种类主要有合金结构硼钢、低合金高强度硼钢和弹簧硼钢等。其中合金结构硼钢应用较多，主要包括调质硼钢、表面处理硼钢和冷变形硼钢。调质硼钢具有高强度、高韧性、高耐磨性等特点，可用于汽车、拖拉机、机床、矿山机械、电站设备等。这类钢的碳质量分数在0.25%以上，除了单独加硼以外，还可加入锰硼、铬硼、锰钛硼、锰钒硼、铬锰硼等多种合金；表面处理硼钢主要是渗碳硼钢，其碳质量分数一般低于0.25%，这类钢渗碳性能较好，渗碳层不会形成大量的残余奥氏体，因而硬度高、耐磨性、抗疲劳性能良好，而且缺口敏感性较小。目前，国外开发了一些新渗碳硼钢制造齿轮，这种齿轮钢变形小，可快速渗碳；冷变形硼钢主要用于制造螺栓等各类紧固件，可代替原来用的中碳钢、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。这类钢的碳质量分数一般低于0.25%。目前，国外有许多冷变形用硼钢牌号，用于制造汽车、拖拉机、建筑等 行业 所需要的高强度螺栓。
含量和组织控制是提升性能的关键
硼在钢中的淬透性效果与含硼量、含碳量以及钢的奥氏体化温度有关。通常随着碳含量的增加，硼的作用逐渐降低。在最佳奥氏体化温度下，硼的淬透性效果最佳。 研究 表明，钢中硼的质量分数应为0.0010%左右，过低或过高均不能产生最佳效果。
细化钢中奥氏体晶粒，有利于发挥热塑性。外国某钢铁公司在碳钢S45C中添加Ti和B，将Ti和B按1∶2物质的量比加入钢中，以TiB2粒子形式分布在钢中二次树枝晶间能细化奥氏体晶粒。当添加TiB2的摩尔分数增大到约0.2%时，奥氏体晶粒的平均直径从1900μm减小到250μm。当提高冷却速率时，奥氏体颗粒直径减小，最小值也在250μm左右。钢水凝固过程中在内部树枝晶界位置除了TiB2以外，还存在细小的TiC和Fe2B颗粒，它们能限制奥氏体晶粒内部树枝晶界的生长，进而阻止晶粒长大。奥氏体晶粒细化后有利于最终在碳钢中形成细小的α铁素体，从而不影响钢的热塑性。
硼钢凝固时硼发生偏析，导致铸坯存在缺陷。国外 研究 机构发现，生产硼钢的困难之处在连铸阶段。他们认为，钢中即使加入微量的硼元素，铸坯也会产生表面裂纹、内部裂纹和中心偏析等，甚至出现漏钢。加入硼元素以后，连铸中凝固的钢水会再次熔化，通过原位 分析 表明，硼在晶粒边界和树枝晶区发生偏析。通过模拟建立的Fe－B相图来看，重熔后的钢水熔点低，温度可保持在1120℃～1170℃。由此可见，钢水较长时间保持熔融态而延长凝固时间是导致铸坯缺陷的主要原因。
以含硼铁水为原料生产硼钢可降低成本。东北大学 研究 以含硼铁水为原料生产硼钢，铁水经过脱硫、脱硅预处理后装入转炉中，加入造渣剂，然后供氧吹炼。精炼中根据硼钢成分的要求加入硅、锰和碳，出钢温度控制在1560℃～1610℃，随后浇铸成钢锭，最后获得硼钢。利用含硼铁水生产硼钢虽然降低了成本，但转炉吹氧时高浓度的氧会降低硼的收得率，这是采用含硼铁水生产硼钢的难点。
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