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碳結鋼的時效通常有淬火時效和應變時效兩種,都是由間隙元素作用引起的,主要是由于碳、氮、氧的重新分布所造成。淬火時效 即鋼由高溫快速冷卻后性能隨時間而變化的現(xiàn)象。鋼中含碳量、脫氧程度和含氮量對淬火時效都有很大影響。低碳鋼、脫氧不充分的沸騰鋼和含氮量較高的鋼發(fā)生淬火時效顯著。含碳約0.3%的中碳鋼,由淬火時效所引起的性能變化已大為減弱。含碳約0.6%的高碳鋼,實際上不起時效硬化作用(見金屬熱處理)。應變時效 經(jīng)冷加工變形后的性能隨時間而變化的現(xiàn)象。碳和氮對應變時效的影響,與對淬火時效的影響相似,磷也促進應變時效。低碳鋼因冷變形而消失的屈服點,隨時間的延長而逐漸恢復。應變時效比淬火時效更為復雜。如鋼材經(jīng)淬火后再進行冷加工,無論在室溫或稍高溫度下,均將加速其應變時效。
碳結鋼外來夾雜是指鋼中混入耐火材料、爐渣、鋼包渣和模內保護渣等外來物質。外來夾雜的特點是尺寸大,成分結構復雜,分布不規(guī)則,具有很大的偶然性??諝鈱︿撍亩窝趸瘯纬赏鈦韸A雜。在煉鋼過程中,外來夾雜與內生夾雜往往會形成兩者的混合物,具有兩者的共同特點,使檢驗者難以分辨其來源。非金屬夾雜按顆粒大小可分為亞顯微、顯微和大顆粒夾雜三種,其顆粒尺寸分別為<1μm、1~100μm和>100μm。大顆粒夾雜往往出現(xiàn)在鋼錠沉淀晶區(qū)和皮下位置。連鑄鋼上弧區(qū)有時也發(fā)現(xiàn)大顆粒夾雜。按非金屬夾雜本身性質,可以分為塑性夾雜和脆性夾雜兩種。 1)塑性夾雜在熱加工過程中,隨金屬一起發(fā)生變形,如MnS;而脆性夾雜,隨熱加工金屬的變彤發(fā)生破碎,如Al2O3。當非金屬夾雜熔點特別高時,在鋼中一生成就以固態(tài)形式存在,這類非金屬夾雜物在熱加工時既不變形,也不破碎,保持其原來形狀,如TiN。對于熔點很低的夾雜,從 結晶母液中排除,此時多沿初生奧氏體晶界呈網(wǎng)狀薄膜析出,如FeS。鋼中非金屬夾雜對鋼材的強度、伸長率、韌性和疲勞強度有不同程度的影響。按使用要求,根據(jù)中國 非金屬夾雜標準評定鋼材夾雜級別。鋼材中不允許存在嚴重危害鋼材性能的大顆粒夾雜。保證出鋼和澆鑄系統(tǒng)清潔,采用吹氬、渣洗、噴粉、真空處理等爐外精煉措施及保護澆鑄措施,可以減少鋼中非金屬夾雜。
碳結鋼的塑性加工工藝通常分熱加工和冷加工。經(jīng)過熱加工,鋼錠中的小氣泡、疏松等缺陷被焊合起來,使鋼的組織致密。同時,熱加工可破壞鑄態(tài)組織、細化晶粒。使鍛軋的鋼材比鑄態(tài)具有更好的力學性能。經(jīng)冷加工的鋼,隨著冷塑性變形程度增大,強度和硬度增加,塑性和韌性降低。為提高成材率,廣泛應用連續(xù)鑄鋼工藝。制造工藝碳素鋼的冶煉通常在轉爐、平爐中進行。轉爐一般冶煉普通碳素鋼,而 平爐可以冶煉各種優(yōu)質鋼。氧氣頂吹轉爐煉鋼技術發(fā)展很快,有趨勢可代替平爐煉鋼。將煉好的鋼液注入鋼錠模,就得到各種鋼錠。鋼錠經(jīng)過鍛壓或軋制后便加工成鋼板、鋼帶、鋼條和各種斷面形狀的型鋼。碳鋼一般在熱軋狀態(tài)下直接使用。當用于制造工具和各種機器零件時,則需要根據(jù)使用要求進行熱處理;至于鑄鋼件,絕大多數(shù)都要進行熱處理。
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