硼對鋼鐵強度的影響

Question

請教熟悉金屬材料及熱處理的高手，我的問題是硼對鋼鐵強度的影響。

舉例來說，螺絲業有不少人以10B21硼鋼來製作10.9級(抗拉強度1000N/mm2)的高強度螺絲，以10B21淬火回火後可以達到硬度HRC30度以上。

我的疑問是，有些教科書說一般是0.3%以上的中碳鋼才做淬火，那為何0.21%硼(低碳鋼)，卻可以做熱處理到HRC30還超過…?? 如果不含硼的S20C或S22是否也能回火到HRC30度以上??

Answer 1

硼在鋼鐵中扮演的角色是抑制肥力鐵與波來鐵形成,促進麻田散鐵的形成,因此可以增加鋼鐵的硬化能力( hardenability ).特別是當硼均勻分佈在晶粒中時,效果特別顯著,如果硼在晶界上,則效果大打折扣.

有論文曾指出,添加0.002%的硼,對硬化能力的提昇與添加1%的鎳或0.5%的鉬差不多.不過鋼鐵中碳含量愈高,則硼對硬化能力的提升就會降低,因此硼多添加於低碳鋼或中碳鋼中,您提到的10B21,就是含碳約0.21%的低碳鋼,它含硼0.0005%以上,添加硼讓它在淬火後,比一般不加硼的碳鋼,有更高比例的麻田散鐵,因此更硬.

不過硼怕氧氣與氮氣,因此在熱處理時需特別注意.