硼钢(
硼 steel),是含有
微量元素硼的
合金结构钢。微量硼(bor)的作用是:可使初生
晶粒细化,有效地脱氧、去氮,从而提高钢的透性,改善钢的
断裂韧性,强化晶界和提高钢的热强性等。所以,可用硼钢代替含铬、等元素的
合金钢,制造汽车、
拖拉机齿轮和其它零件。如用牌号为20MnVB的硼钢制造
变速器、
驱动桥齿轮,其使用寿命比常用的
渗碳铬
镍钢(18CrMnTi)齿轮还要高,且工艺性也好。
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。
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
切削刀具的
数控刀具能力。硼还有很强的
中子俘获能力,故
核能用钢也常加入硼。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\u003e50%,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。