3.2.3、硼鋼
硼鋼的特點：
（1）具有良好的冷變形能力，可以省去冷變形前的退火處理；
（2）淬火脆性傾向低，可以用水淬；
（3）微量硼的加人可部分替代昂貴的合金元素的添加；
（4）低碳鋼的延遲斷裂敏感性相對較低。
硼鋼成分設計的基本原則是降低含碳量，改善鋼的冷變形能力；加入質量分數(shù)為0.0005% ~0.003 5%的微量硼以彌補因降碳造成的強度和淬透性的損失。另外還可根據(jù)需要加入Cr，Mn，Ti等合金元素，進一步提高淬透性。
通常8.8級螺栓用與SAE10B23相當?shù)牡吞己i系硼鋼制造，9.8級和10.9級螺栓用與SAE10B35相當?shù)闹刑己i系硼鋼制造，或者用與ML40Cr，ML35CrMo 相當?shù)腗L35MnB，ML370B硼鋼制造。但由于硼鋼的抗回火軟化能力小，其回火溫度要比SCM435，ML40Cr低60 ~ 80，因此用硼鋼制造的10.9級高強度螺栓的延遲斷裂敏感性大。
國內解決這一問題的途經是通過提高硼鋼中V含量，同時降低P，S和C含量，從而改善硼鋼的綜合力學性能。國內于1992年成功研制了ML15MnVB，ML20MnVB鋼，并列入GB/T 6478-2001《冷鐓和冷擠壓用鋼》，用于制造發(fā)動機連桿螺栓、缸蓋螺栓以及摩托車用高強度螺栓，品質甚優(yōu)，在1000 ~1200MPa的抗拉強度范圍內的耐延遲斷裂性能相當于或優(yōu)于SCM435鋼。
日本大同特殊鋼新近開發(fā)出一種10.9級耐延遲斷裂的螺栓用砸鋼，其成分為：w（C）=0.25 %，w（Si）=0.03%，w（Mn）=1%，w（P）=0.01%，w（S）=0.002%，w（Cr）=0.3%，w（Ti）=0.05%， w（Nb）=0.025%，w（B）=0.002%，軋態(tài)組織為低硬度的鐵素體+珠光體，由于降低了雜質元素P，S含量，并添加Ti，Nb細化晶粒，該鋼種在1000-1300 MPa強度范圍內的耐延遲斷裂性能相當或優(yōu)于SCM435鋼，已用于制造10.9級汽車螺栓。
國內安陽鋼廠也已經按美標成功開發(fā)生產10B21系列硼鋼，其w（N）為 0.0022% -0.0054%，平均值0.0038% ；w（0）為 0.0016% -0.0036%，平均值0.0028%。熱軋態(tài)組織為鐵素體+珠光體，總脫碳層深度小于0.15 mm，盤條晶粒度級別均在8級以上，1/2冷頂鍛合格率100 %。但此鋼種在連鑄拉坯期間有時出現(xiàn)密集的角部小橫裂，對應盤條表面則產生大量結疤，成品率不高，因此10B21系列硼鋼在安陽鋼廠大規(guī)模生產還有待時日。
3.2.4、耐延遲斷裂的高強度鋼
延遲斷裂是指材料在靜止應力作用下，經過一定時間后突然脆性破壞，是材料-環(huán)境-應力相互作用而發(fā)生的一種環(huán)境脆化，是氫致材質惡化的一種形態(tài)。當強度超過1200MPa時，高強度螺栓鋼延遲斷裂變得十分突出，由此造成的事故屢屢發(fā)生。因此，耐延遲斷裂高強度螺栓鋼的開發(fā)是近年來國內外研究的工作熱點之一。
髙強度螺栓大多采用回火馬氏體制造，此類鋼對延遲斷裂的敏感性較大。應從組織因素對高強度螺栓耐延遲斷裂性能的影響考慮，可采用適當?shù)牡葴靥幚砉に囈垣@得下貝氏體及適量的馬氏體、殘余奧氏體的復相組織，利用馬氏體組織的高強度和貝氏體、奧氏體組織良好的延遲斷裂抗力來實現(xiàn)髙強度下良好的耐延遲斷裂性能。或通過適當?shù)臒崽幚砉に嚝@得無晶界或晶界碳化物較少的微細馬氏體組織，同樣可以具有良好的耐延遲斷裂性能。
國內外在耐延遲斷裂鋼種開發(fā)時常采取以下措施：
（1）減少晶界偏析。盡可能降低雜質元素P，S 含量，同時降低Mn含量，防止晶界脆化（P降低晶界結合強度，S在腐蝕環(huán)境下促進氫的吸收，Mn易導致P，S共偏析）。
（2）細化晶粒。加人Ti，Nb，V，Al等元素，生成彌散析出的碳氮化物以細化奧氏體晶粒，提高強度，改善鋪性。
（3）提高回火溫度。加入抗回火軟化能力強的元素Mo，V等，提髙回火溫度以避開容易引起晶界脆化的回火溫度區(qū)域，并可使碳化物細小均勻。
（4）調整合金元素。如添加Ni、降Mn，以獲得較高的缺口韌性。
（5）盡可能減少鋼表面侵人的氫量，即添加抑制腐蝕坑生成的合金元素，如Mo。
（6）使侵入的氫無害化。加人適量的微合金元素Ti，Nb，V，形成細小的碳氮化物，從而使氫均勻分布并抑制氫的擴散。
近年來國內外已先后成功開發(fā)出了一系列耐延遲斷裂性能優(yōu)良的高強度螺栓鋼，如日本住友金屬的ADS系列、神戶制鐵的KNDS系列，都是通過添加微合金化元素并調節(jié)其含量和配比，以得到髙強度和優(yōu)良的耐延遲斷裂性能，其使用效果均明顯好于SCM440鋼。
中國大連鋼廠在鋼鐵研究總院的指導下，在42CrMo鋼的基礎上，通過降低S，P，Si， Mn含量，成功開發(fā)出1 300 MPa級的髙強度螺栓鋼 42CrMoVNb（ADF1），其綜合力學性能有較大幅度提高，制作的13.9 ~ 14.9級高強度螺栓已在依維柯汽車和康明斯發(fā)動機上使用。
4、結語
中國汽車行業(yè)的快速發(fā)展給國內汽車緊固件用鋼帶來了巨大的市場機遇，而汽車緊固件用鋼的高強度化已經成為市場發(fā)展的必然趨勢，有條件的中國鋼鐵企業(yè)應加快汽車緊固件用鋼的研發(fā)和生產，借鑒國內外先進的生產工藝和已經取得的成果，提高汽車緊固件用鋼的國產化率。
