B元素对厚壁16mn钢管铸态组织的改性与机理研究

　  厚壁16mn钢管所用材料为经过两次真空自耗电弧熔炼得到的TA15钛合金铸锭，铸锭尺寸为Φ140mm×200mm。铸锭化学成分除B元素按试验所需进行添加，并报实测外，主元素与杂质元素含量均符合GB/T3620.1-2007中TA15牌号的要求。

　　厚壁16mn钢管电极制备所用原材料有：海绵钛、钼铝合金、钒铝合金、海绵锆、铝豆。B元素是以二硼化钛（TiB2）的形式加入自耗电极中。共制备TA15铸锭4个，B含量（质量分数，%）分别为0、0.1、0.15、0.2。

　　厚壁16mn钢管铸锭扒皮至无表面缺陷后，在铸锭纵向1/3、2/3位置处获取试样，进行化学成分分析。将铸锭沿纵向解剖观察纵向组织特征。试样经处理，通过显微镜观察合金显微组织。试验结果表明：

　　（1）厚壁16mn钢管中加入微量硼可细化铸造组织，有效防止晶粒长大，而且可降低片层组织的片层厚度，提高片层组织稳定性，从而改善合金的性能。随着B元素含量的增加，细化程度提高。

　　（2）B作为间隙元素在β相中的溶解度很低，且在凝固过程中形成TiB化合物，因此B元素可能通过成分过冷，提高非均匀形核速率以达到细化晶粒目的。同时，厚壁16mn钢管中的TiB化合物对晶界产生钉扎，抑制晶粒的进一步长大，进而细化组织晶粒