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碳結(jié)鋼的時(shí)效通常有淬火時(shí)效和應(yīng)變時(shí)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(shí)效 即鋼由高溫快速冷卻后性能隨時(shí)間而變化的現(xiàn)象。鋼中含碳量、脫氧程度和含氮量對(duì)淬火時(shí)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(shí)效顯著。含碳約0.3%的中碳鋼,由淬火時(shí)效所引起的性能變化已大為減弱。含碳約0.6%的高碳鋼,實(shí)際上不起時(shí)效硬化作用(見金屬熱處理)。應(yīng)變時(shí)效 經(jīng)冷加工變形后的性能隨時(shí)間而變化的現(xiàn)象。碳和氮對(duì)應(yīng)變時(shí)效的影響,與對(duì)淬火時(shí)效的影響相似,磷也促進(jìn)應(yīng)變時(shí)效。低碳鋼因冷變形而消失的屈服點(diǎn),隨時(shí)間的延長(zhǎng)而逐漸恢復(fù)。應(yīng)變時(shí)效比淬火時(shí)效更為復(fù)雜。如鋼材經(jīng)淬火后再進(jìn)行冷加工,無論在室溫或稍高溫度下,均將加速其應(yīng)變時(shí)效。




碳結(jié)鋼外來夾雜是指鋼中混入耐火材料、爐渣、鋼包渣和模內(nèi)保護(hù)渣等外來物質(zhì)。外來夾雜的特點(diǎn)是尺寸大,成分結(jié)構(gòu)復(fù)雜,分布不規(guī)則,具有很大的偶然性??諝鈱?duì)鋼水的二次氧化會(huì)形成外來夾雜。在煉鋼過程中,外來夾雜與內(nèi)生夾雜往往會(huì)形成兩者的混合物,具有兩者的共同特點(diǎn),使檢驗(yàn)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(shí)也發(fā)現(xiàn)大顆粒夾雜。按非金屬夾雜本身性質(zhì),可以分為塑性?shī)A雜和脆性?shī)A雜兩種。 1)塑性?shī)A雜在熱加工過程中,隨金屬一起發(fā)生變形,如MnS;而脆性?shī)A雜,隨熱加工金屬的變彤發(fā)生破碎,如Al2O3。當(dāng)非金屬夾雜熔點(diǎn)特別高時(shí),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(shí)既不變形,也不破碎,保持其原來形狀,如TiN。對(duì)于熔點(diǎn)很低的夾雜,從 結(jié)晶母液中排除,此時(shí)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(duì)鋼材的強(qiáng)度、伸長(zhǎng)率、韌性和疲勞強(qiáng)度有不同程度的影響。按使用要求,根據(jù)中國(guó) 非金屬夾雜標(biāo)準(zhǔn)評(píng)定鋼材夾雜級(jí)別。鋼材中不允許存在嚴(yán)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(hù)澆鑄措施,可以減少鋼中非金屬夾雜。



碳結(jié)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(shí),熱加工可破壞鑄態(tài)組織、細(xì)化晶粒。使鍛軋的鋼材比鑄態(tài)具有更好的力學(xué)性能。經(jīng)冷加工的鋼,隨著冷塑性變形程度增大,強(qiáng)度和硬度增加,塑性和韌性降低。為提高成材率,廣泛應(yīng)用連續(xù)鑄鋼工藝。制造工藝碳素鋼的冶煉通常在轉(zhuǎn)爐、平爐中進(jìn)行。轉(zhuǎn)爐一般冶煉普通碳素鋼,而 平爐可以冶煉各種優(yōu)質(zhì)鋼。氧氣頂吹轉(zhuǎn)爐煉鋼技術(shù)發(fā)展很快,有趨勢(shì)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(dāng)用于制造工具和各種機(jī)器零件時(shí),則需要根據(jù)使用要求進(jìn)行熱處理;至于鑄鋼件,絕大多數(shù)都要進(jìn)行熱處理。




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