我國(guó)硼儲(chǔ)量豐富，價(jià)格低廉而且穩(wěn)定。硼在α-Fe和γ-Fe中的溶解度分別小于0.0004wt%和0.02wt%，F(xiàn)e-C合金中加入硼元素后，大部分硼在凝固過(guò)程中，將形成含硼碳化物或以硬度高、高溫穩(wěn)定性好的硼化物的形式析出。硼含量的增加可使奧氏體區(qū)減小。當(dāng)硼含量增加到一定數(shù)值，奧氏體區(qū)縮小到一定程度，在熔點(diǎn)下可能無(wú)相變發(fā)生，不能熱處理強(qiáng)化。含硼碳化物、硼化物相高抗磨性的發(fā)揮程度還依賴于基體對(duì)它的支撐與包裹作用，即基體需要一定的硬度和體積百分含量。在沖擊磨料磨損中，硬度低的基體被去除后使含硼碳化物或硼化物相突出于磨面，在磨粒的多次擠壓和撞擊下，硬而脆的含硼碳化物、硼化物就可能破裂，從而導(dǎo)致合金的抗磨料磨損性能下降。另外，如果基體的體積百分含量過(guò)少，它對(duì)硬質(zhì)相就起不到很好的包裹作用，在沖擊磨料磨損中，硬質(zhì)相就會(huì)大顆地脫落，也會(huì)導(dǎo)致合金的抗磨料磨損性能下降。因此，鑄造Fe-C-B合金要想獲得優(yōu)異的耐磨性，基體必須具有一定的含碳量和體積百分含量。已有的研究中主要針對(duì)中低碳鋼，碳含量加入量較少。為了進(jìn)一步考察較高碳含量下B對(duì)Fe-C-B合金凝固組織與性能的影響，本文擬選擇碳含量1.0wt%左右進(jìn)行初步研究。

試驗(yàn)用的Fe-C-B合金材料采用10kg中頻感應(yīng)電爐熔煉，材料包括硼鐵(B含量17.59wt%)、廢鋼、碳顆粒。熔煉時(shí)先加入廢鋼和碳顆粒，待熔清后插鋁一次脫氧后加入硼鐵，合金溶液經(jīng)造渣扒渣后1500℃以上出爐，靜置后澆鑄試樣，澆鑄溫度1430～1450℃。使用水玻璃砂鑄型。

當(dāng)碳含量增加到1.0wt%左右，仍使得砂型條件下Fe-1.0C-B合金凝固組織中硬脆相增加，從而導(dǎo)致合金硬度上升，沖擊韌度下降。當(dāng)碳含量增加到1.0wt%左右，硼含量較低時(shí)，F(xiàn)e-1.0C-B合金凝固組織與以往研究的Fe-C-B合金凝固組織類似，當(dāng)硼含量增加到2.35wt%時(shí)，其凝固組織呈現(xiàn)明顯的共晶組織形態(tài)，共晶組織由一個(gè)個(gè)共晶團(tuán)組成，每個(gè)共晶團(tuán)的含硼碳化物呈菊花狀分布。當(dāng)硼含量達(dá)到3.09wt%時(shí)，F(xiàn)e-1.0C-B合金凝固組織與Fe-0.77C-B合金凝固組織類似，只是白色大塊的Fe2B相有所增加。就綜合力學(xué)性能來(lái)講，硼含量為0.76wt%的Fe-1.0C-B合金明顯高于硼含量為0.79wt%的Fe-0.77C-B合金，甚至高于硼含量為2.23wt%時(shí)的Fe-0.77C-B合金，具有一定的工業(yè)應(yīng)用價(jià)值。硼含量小于2.35wt%時(shí)，硼含量相同，碳含量高的耐磨性好，其中在碳含量接近1.0wt%，硼含量為1.55wt%時(shí)，抗沖擊磨料磨損性能最佳。