您是否需要检查碳钢中的硼?

硼是一种具有巨大影响的轻量元素。作为人体必需的矿物质,硼被添加至许多材料中以改变其特性。在这篇文章中,我们研究了碳钢中硼所产生的影响,硼的存在可能是把双刃剑。

 

硼所带来的益处

向钢中添加硼主要对其淬硬性有益,微量硼可显著提高钢的硬度。根据钢的类型及碳含量,低至3ppm的硼就能产生影响。虽然也可向钢中添加其他物质以改变其特性,但在其他元素上使用硼可以在相对较低的回火温度下提高钢的特性,有助于降低能源成本。与具有相似硬度的钢相比,硼的另一个好处是其可提供更好的可加工性。

 

这些特性意味着含硼碳钢可用于满足基础钢的大多数特性(如耐磨性),但淬硬性过低。在这种情况下,选用硼比选用其它合金的成本更低。硼钢的主要用途之一为汽车行业,尤其是在欧洲市场。安全杆、内柱及仪表板均使用了含硼钢。

 

硼所导致的问题

正如我们先前所言,微量硼会产生显著影响。当硼含量增加或者当钢用于承重结构时,就会出现问题。如果硼含量过多,硼会从钢中分离出来并沉淀在晶界上,从而降低淬硬性、降低韧性并导致脆化。此外,其也可能导致焊接问题。由于硼的熔点较低,因此其会在冷却时聚集在焊缝中心并导致偏析裂纹。

 

焊接问题、弹性降低和大型结构的潜在变形可能导致桥梁、建筑物及钻井平台倒塌。因此,已制定法规明确规定特定类型钢中硼的含量。例如,在欧盟,低合金结构钢的硼含量不得超过8ppm,而对于某些应用,硼含量可降至5ppm。

 

由此可知,在某些情况下,硼是必需的,而在某些情况下,硼是绝对不允许存在的。问题在于,不一定会在原钢合格证书上公布硼的情况。如果硼钢用于错误的应用中,简单的材料混合可能会产生可怕后果。如今复杂的供应链更有可能促使硼最终成为错误材料。

 

最安全的解决方案是自己检查所采购的碳钢。

 

钢中的硼含量分析

过去,一直较难分析硼。其含量很少,难以检测,且必须依靠破坏性技术来打磨和溶解样品。直读光谱仪(OES)是一种相对简单的技术,它允许您直接测量钢而无需做出大量准备工作或使用刺激性强的化学物质。唯一需要做的准备工作是在测量前确保样品表面完全平整。

 

日立分析仪器推出的FOUNDRY-MASTER Pro2是一款OES光谱仪,非常适合测量碳钢中的硼。新型检测器技术可为硼提供1ppm的检出限,确保采购的钢符合应用所需的牌号。其还能够测量低合金和超低碳钢中的氮和其他痕量元素,其功能齐全,仅一台仪器便可满足各项检测需求。

 

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参考资料:

https://www.researchgate.net/publication/225350103_Effect_of_boron_contents_on_weldability_in_high_strength_steel

‘Influence  of Boron Additions on Mechanical Properties of Carbon Steel’ Saedd N. Ghali  et al, Journal of Minerals and  Materials Characterisation and Engineering, 2012, 11, 995 - 999

https://www.totalmateria.com/page.aspx?ID=CheckArticle&site=kts&NM=214




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日期: 22 October 2019

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