什么是碳素钢？有哪些特性特点

什 什 么 么 是 是 碳 碳 素 素 钢 钢 ？ ？ 有 有 哪 哪 些 些 特 特 性 性 特 特 点 点 ？ ？
Via 常 州 精 密 钢 管 博 客
什 什 么 么 是 是 碳 碳 素 素 钢 钢 ？ ？ 有 有 哪 哪 些 些 特 特 性 性 特 特 点 点 ？ ？
碳 素 钢 是 近 代 工 业 中 使 用 最 早 、 用 量 最 大 的 基 本 材 料 。 世 界 各 工 业 国 家 ， 在 努 力 增 加 低 合 金 高 强 度 钢 和 合 金 钢 产 量
的 同 时 ， 也 非 常 注 意 改 进 碳 素 钢 质 量 ， 扩 大 品 种 和 使 用 范 围 。
目 前 碳 素 钢 的 产 量 在 各 国 钢 总 产 量 中 的 比 重 ， 约 保 持 在80% 左 右 ， 它 不 仅 广 泛 应 用 于 建 筑 、 桥 梁 、 铁 道 、 车 辆 、 船
舶 和 各 种 机 械 制 造 工 业 ， 而 且 在 近 代 的 石 油 化 学 工 业 、 海 洋 开 发 等 方 面 ， 也 得 到 大 量 使 用 。
含 碳 量 小 于2.11% ， 除 铁 、 碳 和 限 量 以 内 的 硅 、 锰 、 磷 、 硫 等 杂 质 外 ， 不 含 其 他 合 金 元 素 的 铁 碳 合 金 。 工 业 用 碳 钢
的 含 碳 量 一 般 为0.05%~1.35% 。 碳 素 钢 的 性 能 主 要 取 决 于 含 碳 量 。 含 碳 量 增 加 ， 钢 的 强 度 、 硬 度 升 高 ， 塑 性 、 韧 性 和 可
焊 性 降 低 。 与 其 他 钢 类 相 比 ， 碳 素 钢 使 用 最 早 ， 成 本 低 ， 性 能 范 围 宽 ， 用 量 最 大 。 适 用 于 公 称 压 力PN≤32.0MPa ， 温 度
为-30-425 ℃ 的 水 、 蒸 汽 、 空 气 、 氢 、 氨 、 氮 及 石 油 制 品 等 介 质 。 常 用 牌 号 有WC1 、WCB 、ZG25 及 优 质 钢20 、25 、30
及 低 合 金 结 构 钢16Mn 。
命 命 名 名 方 方 法 法
1 、 、 碳 碳 素 素 结 结 构 构 钢 钢
主 要 用 途 ： 各 类 工 程 。 通 常 热 轧 后 空 冷 供 货 ， 用 户 一 般 不 需 进 行 热 处 理 而 直 接 使 用 。 这 类 钢 按 其 屈 服 强 度 等 级 共 分
五 个 等 级 。
命 名 ： 标 志 符 号Q+ 最 小σS 值— 等 级 符 号+ 脱 氧 程 度 符 号 如 ：Q235AF
等 级 符 号 ：A 、B 、C 、D （D 级 达 到 了 优 质 钢 水 平 ）
2 、 、 优 优 质 质 碳 碳 素 素 结 结 构 构 钢 钢
主 要 用 途 ： 重 要 机 件 。 可 以 通 过 热 处 理 调 整 零 件 的 力 学 性 能 。 出 厂 状 态 可 以 是 热 轧 后 空 冷 ， 也 可 以 是 退 火 、 正 火 等
状 态 。 按 国 家 标 准 （GB/T699-1999 的 规 定 ， 分 为 优 质 钢 、 高 级 优 质 钢A 和 特 级 优 质 钢E 三 个 质 量 等 级 。
命 名 ： 用 两 位 数 字 表 示 ， 两 位 数 字 表 示 钢 中 含 碳 量 的 万 分 之 几 。 如 ：45 钢 WC=0.45%
常 用 牌 号 ：08F 、10# 、15# 、20# 、35# 、45# 、60# 等 。
3 、 、 碳 碳 素 素 工 工 具 具 钢 钢 （WC=0.65%~1.35% 属 高 碳 钢 ）
主 要 用 途 ： 制 作 各 种 小 型 工 具 。 可 进 行 淬 火 、 低 温 回 火 处 理 获 得 高 硬 度 高 耐 磨 性 。 分 为 优 质 级 和 高 级 优 质 级 两 大
类 。
命 名 ： 标 志 符 号T+ 含 碳 量 的1000 倍 。 如 ：T10 WC=1.0%
高 级 优 质 级 在 钢 号 尾 部 加A ， 如T10A
4 、 、 一 一 般 般 工 工 程 程 用 用 铸 铸 造 造 碳 碳 素 素 钢 钢 件 件 （ 铸 钢 ）主 要 用 途 ： 难 用 锻 压 等 方 法 成 型 的 复 杂 零 件 且 力 学 性 能 要 求 较 高 ；
命 名 ： 标 志 符 号ZG+ 最 低σS 值— 最 低σb 值 如 ：ZG340-640
表 表 示 示 方 方 法 法
编 号 ：Q+ 数 字+ 质 量 等 级 符 号· 脱 氧 方 法 符 号
例 如 ：Q235A·F
其 中Q 表 示 屈 服 强 度 ，235 表 示 屈 服 强 度 的 数 值 ，A 表 示 质 量 等 级 为A 级 ，F 表 示 沸 腾 钢 。
Q235A·F― 表 示 屈 服 强 度 为235N/mm2 ； ，A 等 级 质 量 沸 腾 钢 。
化 化 学 学 影 影 响 响
碳 素 钢 的 性 能 主 要 取 决 于 钢 的 含 碳 量 和 显 微 组 织 。 在 退 火 或 热 轧 状 态 下 ， 随 含 碳 量 的 增 加 ， 钢 的 强 度 和 硬 度 升 高 ，
而 塑 性 和 冲 击 韧 性 下 降 （ 见 图 ） 。 焊 接 性 和 冷 弯 性 变 差 。 所 以 工 程 结 构 用 钢 ， 常 限 制 含 碳 量 。 　 碳 素 钢 中 的 残 余 元 素 和
杂 质 元 素 如 锰 、 硅 、 镍 、 磷 、 硫 、 氧 、 氮 等 ， 对 碳 素 钢 的 性 能 也 有 影 响 。 这 些 影 响 有 时 互 相 加 强 ， 有 时 互 相 抵 销 。 例
如 ： ① 硫 、 氧 、 氮 都 能 增 加 钢 的 热 脆 性 ， 而 适 量 的 锰 可 减 少 或 部 分 抵 销 其 热 脆 性 。 ② 残 余 元 素 除 锰 、 镍 外 都 降 低 钢 的 冲
击 韧 性 ， 增 加 冷 脆 性 。 ③ 除 硫 和 氧 降 低 强 度 外 ， 其 他 杂 质 元 素 均 在 不 同 程 度 上 提 高 钢 的 强 度 。 ④ 几 乎 所 有 的 杂 质 元 素 都
能 降 低 钢 的 塑 性 和 焊 接 性 。
氢 在 钢 中 能 造 成 很 多 严 重 缺 陷 ， 如 产 生 白 点 、 点 状 偏 析 、 氢 脆 、 表 面 鼓 泡 和 焊 缝 热 影 响 区 内 的 裂 缝 等 。 为 保 证 钢 的
质 量 ， 必 须 尽 可 能 降 低 钢 中 氢 的 含 量 （ 见 应 力 腐 蚀 断 裂 和 氢 脆 ） 。 脱 氧 带 入 的 残 余 元 素 如 铝 ， 可 减 小 低 碳 钢 的 时 效 倾
向 ， 还 可 以 细 化 晶 粒 ， 提 高 钢 在 低 温 下 的 韧 性 ， 但 余 量 不 宜 过 多 。 由 炉 料 中 带 入 的 残 余 元 素 如 镍 、 铬 、 钼 、 铜 等 ， 含 量
高 时 可 提 高 钢 的 淬 透 性 ， 但 对 要 求 具 有 高 塑 性 的 专 用 钢 ， 如 深 冲 用 钢 板 ， 则 是 不 利 的 。
加 加 工 工 性 性 能 能
碳 素 钢 大 都 采 用 氧 气 转 炉 和 平 炉 冶 炼 ， 优 质 碳 素 钢 也 采 用 电 弧 炉 生 产 。 根 据 炼 钢 过 程 脱 氧 程 度 的 不 同 ， 碳 素 钢 可 分
为 镇 静 钢 、 沸 腾 钢 和 介 于 两 者 之 间 的 半 镇 静 钢 。 冶 炼 方 法 对 钢 的 性 能 影 响 ， 主 要 是 通 过 钢 的 纯 净 度 而 起 作 用 的 。 人 们 通
过 真 空 处 理 、 炉 外 精 炼 和 喷 吹 技 术 等 ， 都 可 获 得 更 高 纯 净 度 的 钢 ， 从 而 显 著 改 善 了 碳 素 钢 的 品 质 。
碳 素 钢 的 塑 性 加 工 工 艺 通 常 分 热 加 工 和 冷 加 工 。 经 过 热 加 工 ， 钢 锭 中 的 小 气 泡 、 疏 松 等 缺 陷 被 焊 合 起 来 ， 使 钢 的 组
织 致 密 。 同 时 ， 热 加 工 可 破 坏 铸 态 组 织 、 细 化 晶 粒 。 使 锻 轧 的 钢 材 比 铸 态 具 有 更 好 的 力 学 性 能 。 经 冷 加 工 的 钢 ， 随 着 冷
塑 性 变 形 程 度 增 大 ， 强 度 和 硬 度 增 加 ， 塑 性 和 韧 性 降 低 。 为 提 高 成 材 率 ， 广 泛 应 用 连 续 铸 钢 工 艺 。
制 制 造 造 工 工 艺 艺
碳 素 钢 的 冶 炼 通 常 在 转 炉 、 平 炉 中 进 行 。 转 炉 一 般 冶 炼 普 通 碳 素 钢 ， 而 平 炉 可 以 冶 炼 各 种 优 质 钢 。 氧 气 顶 吹 转 炉 炼
钢 技 术 发 展 很 快 ， 有 趋 势 可 代 替 平 炉 炼 钢 。 将 炼 好 的 钢 液 注 入 钢 锭 模 ， 就 得 到 各 种 钢 锭 。 钢 锭 经 过 锻 压 或 轧 制 后 便 加 工
成 钢 板 、 钢 带 、 钢 条 和 各 种 断 面 形 状 的 型 钢 。 碳 钢 一 般 在 热 轧 状 态 下 直 接 使 用 。 当 用 于 制 造 工 具 和 各 种 机 器 零 件 时 ， 则
需 要 根 据 使 用 要 求 进 行 热 处 理 ； 至 于 铸 钢 件 ， 绝 大 多 数 都 要 进 行 热 处 理 。
产 产 地 地 运 运 输 输主 主 要 要 生 生 产 产 及 及 输 输 往 往 国 国 家 家 、 、 地 地 区 区
一 般 碳 素 钢 多 加 工 成 型 材 ， 如 角 钢 、 扁 钢 、 工 字 钢 等 输 往 日 本 、 香 港 、 东 南 亚 、 中 东 等 国 家 和 地 区 。
主 主 要 要 进 进 口 口 生 生 产 产 国 国 家 家
中 国 主 要 从 日 本 、 俄 罗 斯 、 德 国 、 东 欧 等 国 家 进 口 。 与 其 他 钢 类 相 比 ， 碳 素 钢 进 口 数 量 最 多 。 进 口 到 货 后 缺 重 问 题
较 为 突 出 。 收 用 货 部 门 要 加 强 到 货 后 重 量 的 验 收 。
碳 碳 素 素 钢 钢 的 的 应 应 用 用
含 碳 量 在0.1%-1.2% 的 碳 素 钢 、 碳 素 工 具 钢 、 弹 簧 钢 及 其 各 种 下 脚 料 ， 都 可 以 用 作 冶 金 钢 时 配 碳 和 增 碳 用 钢 料 。 选
用 碳 素 钢 返 回 料 时 应 注 意 以 下 几 点 。
　 　1. 钢 锭 冒 口 、 热 轧 锻 切 头 料 等 ， 其 中 磷 、 硫 含 量 较 高 。 冶 炼 低 磷 、 硫 合 金 钢 时 应 控 制 用 量 。
　 　2. 车 屑 、 废 丝 带 材 、 废 次 钢 材 等 成 分 不 准 确 ， 选 用 时 应 慎 重 ， 最 好 重 熔 （ 洗 炉 ） 后 使 用 。
　 　3. 使 用 碳 素 钢 废 旧 钢 材 时 应 进 行 火 花 鉴 定 ， 分 类 使 用 。
用 用 途 途
Q195 用 于 制 造 承 载 较 小 的 零 件 、 铁 丝 、 铁 圈 、 垫 铁 、 开 口 销 、 拉 杆 、 冲 压 件 以 及 焊 接 件 等 。
Q215 A 用 于 制 造 拉 杆 、 套 圈 、 垫 圈 、 渗 圈 、 渗 碳 零 件 以 及 焊 接 件 等 。
Q235 A A 、B 级 用 于 制 造 金 属 结 构 件 、 心 部 强 度 要 求 不 高 的 渗 碳 件 或 碳 氮 共 渗 件 、 拉 杆 、 连 杆 、 吊 钩 、 车 钩 、 螺
栓 、 螺 母 、 套 筒 、 轴 以 及 接 件 ；C 、D 级 用 于 制 造 重 要 的 焊 接 结 构 件 。
Q255 A 用 于 制 造 转 轴 、 心 轴 、 吊 钩 、 拉 杆 、 摇 杆 、 楔 等 强 度 要 求 不 高 的 零 件 。 此 负 焊 接 性 尚 可 。
Q275 用 于 制 造 轴 类 、 链 轮 、 齿 轮 、 吊 钩 等 强 度 要 求 高 的 零 件 。
规 规 格 格 质 质 量 量
碳 素 钢 的 品 种 主 要 有 圆 钢 、 扁 钢 、 方 钢 、 钢 管 、 精 密 钢 管 、 无 缝 钢 管 等 。 经 冷 、 热 加 工 后 钢 材 的 表 面 不 得 有 裂 缝 、
结 疤 、 夹 杂 、 折 叠 和 发 纹 等 缺 陷 。
尺 寸 和 允 许 公 差 必 须 符 合 相 应 品 种 国 家 标 准 的 要 求 。
具 具 体 体 分 分 类 类
按 按 化 化 学 学 成 成 分 分 分 分 类 类
碳 素 钢 按 化 学 成 分 （ 即 以 含 碳 量 ） 可 分 为 低 碳 钢 、 中 碳 钢 和 高 碳 钢 。
(1) 低 低 碳 碳 钢 钢
又 称 软 钢 ， 含 碳 量 从0.10% 至0.25% 低 碳 钢 易 于 接 受 各 种 加 工 如 锻 造 ， 焊 接 和 切 削 ， 常 用 于 制 造 链 条 ， 铆 钉 ， 螺
栓 ， 轴 等 。(2) 中 中 碳 碳 钢 钢
碳 量0.25% ～0.60% 的 碳 素 钢 。 有 镇 静 钢 、 半 镇 静 钢 、 沸 腾 钢 等 多 种 产 品 。 除 碳 外 还 可 含 有 少 量 锰 （0.70% ～
1.20% ） 。 按 产 品 质 量 分 为 普 通 碳 素 结 构 钢 和 优 质 碳 素 结 构 钢 。 热 加 工 及 切 削 性 能 良 好 ， 焊 接 性 能 较 差 。 强 度 、 硬 度 比
低 碳 钢 高 ， 而 塑 性 和 韧 性 低 于 低 碳 钢 。 可 不 经 热 处 理 ， 直 接 使 用 热 轧 材 、 冷 拉 材 ， 亦 可 经 热 处 理 后 使 用 。 淬 火 、 回 火 后
的 中 碳 钢 具 有 良 好 的 综 合 力 学 性 能 。 能 够 达 到 的 最 高 硬 度 约 为 HRC55(HB538 ） ，σb 为600 ～1100MPa 。 所 以 在 中 等 强
度 水 平 的 各 种 用 途 中 ， 中 碳 钢 得 到 最 广 泛 的 应 用 ， 除 作 为 建 筑 材 料 外 ， 还 大 量 用 于 制 造 各 种 机 械 零 件 。
（ （3 ） ） 高 高 碳 碳 钢 钢
常 称 工 具 钢 ， 含 碳 量 从0.60% 至1.70% ， 可 以 淬 硬 和 回 火 。 锤 ， 撬 棍 等 由 含 碳 量0.75% 的 钢 制 造 ； 切 削 工 具 如 钻
头 ， 丝 攻 ， 铰 刀 等 由 含 碳 量0.90% 至1.00% 的 钢 制 造 。
按 按 钢 钢 的 的 品 品 质 质 分 分 类 类
按 钢 的 品 质 可 分 为 普 通 碳 素 钢 和 优 质 碳 素 钢 。
（ （1 ） ） 普 普 通 通 碳 碳 素 素 结 结 构 构 钢 钢 又 称 普 通 碳 素 钢 ， 对 含 碳 量 、 性 能 范 围 以 及 磷 、 硫 和 其 他 残 余 元 素 含 量 的 限 制 较 宽 。 在 中 国
和 某 些 国 家 根 据 交 货 的 保 证 条 件 又 分 为 三 类 ： 甲 类 钢 （A 类 钢 ） 是 保 证 力 学 性 能 的 钢 。 乙 类 钢 （B 类 钢 ） 是 保 证 化 学 成 分
的 钢 。 特 类 钢(C 类 钢 ） 是 既 保 证 力 学 性 能 又 保 证 化 学 成 分 的 钢 ， 常 用 于 制 造 较 重 要 的 结 构 件 。 中 国 目 前 生 产 和 使 用 最 多
的 是 含 碳 量 在0.20% 左 右 的A3 钢 （ 甲 类3 号 钢 ） ， 主 要 用 于 工 程 结 构 。
有 的 碳 素 结 构 钢 还 添 加 微 量 的 铝 或 铌 （ 或 其 他 碳 化 物 形 成 元 素 ） 形 成 氮 化 物 或 碳 化 物 微 粒 ， 以 限 制 晶 粒 长 大 ， 使 钢
强 化 ， 节 约 钢 材 。 在 中 国 和 某 些 国 家 ， 为 适 应 专 业 用 钢 的 特 殊 要 求 ， 对 普 通 碳 素 结 构 钢 的 化 学 成 分 和 性 能 进 行 调 整 ， 从
而 发 展 了 一 系 列 普 通 碳 素 结 构 钢 的 专 业 用 钢 （ 如 桥 梁 、 建 筑 、 钢 筋 、 压 力 容 器 用 钢 等 ） 。
（ （2 ） ） 优 优 质 质 碳 碳 素 素 结 结 构 构 钢 钢 和 普 通 碳 素 结 构 钢 相 比 ， 硫 、 磷 及 其 他 非 金 属 夹 杂 物 的 含 量 较 低 。 根 据 含 碳 量 和 用 途 的 不
同 ， 这 类 钢 大 致 又 分 为 三 类 ： ① 小 于0.25%C 为 低 碳 钢 ， 其 中 尤 以 含 碳 低 于0.10% 的08F,08Al 等 ， 由 于 具 有 很 好 的 深 冲 性
和 焊 接 性 而 被 广 泛 地 用 作 深 冲 件 如 汽 车 、 制 罐…… 等 。20G 则 是 制 造 普 通 锅 炉 的 主 要 材 料 。 此 外 ， 低 碳 钢 也 广 泛 地 作 为
渗 碳 钢 ， 用 于 机 械 制 造 业 。 ②0.25 ～0.60%C 为 中 碳 钢 ， 多 在 调 质 状 态 下 使 用 ， 制 作 机 械 制 造 工 业 的 零 件 。 ③ 大 于0.6%C
为 高 碳 钢 ， 多 用 于 制 造 弹 簧 、 齿 轮 、 轧 辊 等 。 根 据 含 锰 量 的 不 同 ， 又 可 分 为 普 通 含 锰 量 （0.25 ～0.8% ） 和 较 高 含 锰 量
（0.7 ～1.0% 和0.9 ～1.2% ） 两 钢 组 。 锰 能 改 善 钢 的 淬 透 性 ， 强 化 铁 素 体 ， 提 高 钢 的 屈 服 强 度 、 抗 拉 强 度 和 耐 磨 性 。 通 常
在 含 锰 高 的 钢 的 牌 号 后 附 加 标 记“Mn” ， 如15Mn 、20Mn 以 区 别 于 正 常 含 锰 量 的 碳 素 钢 。
按 按 用 用 途 途 分 分 类 类
按 用 途 则 又 可 分 为 碳 素 结 构 钢 、 碳 素 工 具 钢 。
碳 素 工 具 钢 含 碳 量 在0.65 ～1.35% 之 间 ， 经 热 处 理 后 可 得 到 高 硬 度 和 高 耐 磨 性 ， 主 要 用 于 制 造 各 种 工 具 、 刃 具 、 模
具 和 量 具 （ 见 工 具 钢 ） 。
碳 素 结 构 钢 按 照 钢 材 屈 服 强 度 分 为5 个 牌 号 ：
Q195 、Q215 、Q235 、Q255 、Q275 （Q345 是 是 低 低 合 合 金 金 钢 钢 ）
每 个 牌 号 由 于 质 量 不 同 分 为A 、B 、C 、D 等 级 ， 最 多 的 有 四 种 ， 有 的 只 有
一 ； 另 外 还 有 钢 材 冶 炼 的 脱 氧 方 法 区 别 。脱 氧 方 法 符 号 ：
F—— 沸 腾 钢
b—— 半 镇 静 钢
Z—— 镇 静 钢
TZ—— 特 殊 镇 静 钢
杂 杂 质 质 影 影 响 响
Mn 元 元 素 素 的 的 影 影 响 响
钢 中 常 在 杂 质 有 ：Si 、Mn 、S 、P 和 氧 、 氢 、 氮 等 气 体 。
Mn 是 炼 钢 时 用 锰 铁 给 钢 液 脱 氧 后 而 残 余 在 钢 中 的 元 素 。
锰 有 较 强 的 脱 氧 能 力 ， 锰 大 部 分 溶 于F ， 使 钢 强 化 ， 锰 对 钢 有 益 。
锰 能 降 低S 对 钢 的 危 害 。
一 般 碳 素 钢 中 把 锰 控 制 在0.25%~0.8% 范 围 内 。
Si 元 元 素 素 的 的 影 影 响 响
Si 主 要 来 自 原 料 生 铁 和 硅 铁 脱 氧 剂 。
Si 比 锰 脱 氧 能 力 强 ， 硅 溶 于F ， 提 高 钢 的 强 度 和 硬 度 ， 但 会 使 塑 性 和 韧 性 降 低 。
硅 促 进Fe3C 分 解 成 石 墨 ， 若 钢 中 出 现 石 墨 会 使 钢 的 韧 性 严 重 下 降 ， 产 生 所 谓 的“ 黑 脆” 。
硅 在 碳 素 钢 中 一 般 控 制 在0.17~0.37% 范 围 内
S 元 元 素 素 的 的 影 影 响 响
S 可 使 钢 的“ 热 脆” 性 增 加 。 （S 不 溶 于α-Fe ， 而 以 化 合 物FeS 的 形 式 存 在 ， 其 熔 点 为1190 ℃ ， 而FeS 又 能 于Fe 形 成 共
晶 体 分 布 于 晶 界 上 ， 其 熔 点 仅 为985 ℃ 。 ）
S 对 钢 的 焊 接 性 能 也 有 不 良 影 响 ， 容 易 导 致 焊 缝 热 裂 。 所 以 ，S 在 钢 中 是 有 害 杂 质 ， 其 含 量 一 般 要 求 不 大 于0.05% 。
但 是 ，S 能 改 善 钢 材 的 切 削 性 能 。
P 元 元 素 素 的 的 影 影 响 响
P 会 引 起 钢 的“ 冷 脆” 。 （P 在 钢 中 全 部 溶 于α-Fe 中 ， 使 钢 的 强 度 和 硬 度 增 高 ， 同 时 ， 塑 性 和 韧 性 显 著 降 低 。 当 钢 中 含
P 量 达0.3% 时 ， 钢 完 全 变 脆 ， 这 种 脆 性 现 象 在 低 温 时 更 为 严 重 。 ）
P 还 降 低 钢 的 焊 接 性 能 。 所 以 ，P 在 钢 中 是 有 害 杂 质 ， 其 含 量 一 般 要 求 不 大 于0.045% 。 但 是 ，P 能 改 善 钢 材 的 切 削 性
能 和 耐 腐 蚀 性 能 。气 气 体 体 的 的 影 影 响 响
氧 会 降 低 钢 的 力 学 性 能 ， 尤 其 是 疲 劳 强 度 。 对 钢 无 益 ， 越 少 越 好 。
N 会 以 氮 化 物 的 形 式 析 出 ， 增 加 钢 的 强 度 和 硬 度 ， 但 会 降 低 钢 的 塑 性 和 韧 性 ， 使 钢 变 脆 。
H 会 使 钢 的 脆 性 显 著 增 加 ， 称 为“ 氢 脆” 。
H 会 使 钢 中 产 生 裂 纹 ， 称 为“ 白 点” 。
时 时 效 效 处 处 理 理
低 碳 钢 的 时 效 通 常 有 淬 火 时 效 和 应 变 时 效 两 种 ， 都 是 由 间 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 时 效 即 钢 由 高 温 快 速 冷 却 后 性 能 随 时 间 而 变 化 的 现 象 。 钢 中 含 碳 量 、 脱 氧 程 度 和 含 氮 量 对 淬 火 时 效 都 有 很 大 影
响 。 低 碳 钢 、 脱 氧 不 充 分 的 沸 腾 钢 和 含 氮 量 较 高 的 钢 发 生 淬 火 时 效 最 显 著 。 含 碳 约0.3% 的 中 碳 钢 ， 由 淬 火 时 效 所 引 起 的
性 能 变 化 已 大 为 减 弱 。 含 碳 约0.6% 的 高 碳 钢 ， 实 际 上 不 起 时 效 硬 化 作 用 （ 见 金 属 热 处 理 ） 。
应 变 时 效 经 冷 加 工 变 形 后 的 性 能 随 时 间 而 变 化 的 现 象 。 碳 和 氮 对 应 变 时 效 的 影 响 ， 与 对 淬 火 时 效 的 影 响 相 似 ， 磷 也
促 进 应 变 时 效 。 低 碳 钢 因 冷 变 形 而 消 失 的 屈 服 点 ， 随 时 间 的 延 长 而 逐 渐 恢 复 。 应 变 时 效 比 淬 火 时 效 更 为 复 杂 。 如 钢 材 经
淬 火 后 再 进 行 冷 加 工 ， 无 论 在 室 温 或 稍 高 温 度 下 ， 均 将 加 速 其 应 变 时 效 。
碳 素 钢 的 时 效 常 给 工 业 生 产 带 来 很 大 危 害 ， 例 如 沸 腾 钢 焊 接 后 ， 由 于 时 效 使 焊 接 接 头 热 影 响 区 出 现 细 小 裂 纹 ， 严 重
影 响 焊 接 结 构 的 安 全 性 。 但 由 于 近 代 冶 金 技 术 的 发 展 ， 和 在 工 业 生 产 中 的 应 用 ， 尤 其 是 氧 气 转 炉 炼 钢 能 获 得 更 低 的 氮 、
氧 含 量 ， 因 此 时 效 问 题 有 所 减 轻 。
缺 缺 陷 陷
碳 素 钢 在 冶 炼 和 轧 制 （ 锻 造 ） 加 工 过 程 中 ， 由 于 设 备 、 工 艺 和 操 作 等 原 因 造 成 钢 的 欠 缺 。 主 要 包 括 结 疤 、 裂 纹 、 缩
孔 残 余 、 分 层 、 白 点 、 偏 析 、 非 金 属 夹 杂 、 疏 松 和 带 状 组 织 等 。
结 结 疤 疤
钢 材 表 面 未 与 基 体 焊 合 的 金 属 或 非 金 属 疤 块 。 有 的 部 分 与 基 体 相 连 ， 呈 舌 状 ； 有 的 与 基 体 不 连 接 ， 呈 鳞 片 状 。 后 者
有 时 在 加 工 时 脱 落 ， 形 成 凹 坑 。 炼 钢 （ 浇 铸 ） 造 成 的 结 疤 ， 疤 下 一 般 有 肉 眼 可 见 的 非 金 属 夹 杂 。 轧 钢 造 成 的 结 疤 一 般
称“ 轧 疤” ， 疤 下 一 般 仅 有 氧 化 铁 皮 。
炼 炼 钢 钢 （ （ 浇 浇 铸 铸 ） ） 造 造 成 成 结 结 疤 疤 的 的 主 主 要 要 原 原 因 因 有 有 ： ：
(1 ） 上 铸 锭 未 采 取 防 溅 措 施 或 下 铸 锭 开 铸 过 猛 造 成 飞 溅 结 疤 。
(2 ） 下 铸 锭 保 护 渣 性 能 不 佳 或 模 子 不 清 洁 、 不 干 燥 ， 造 成 钢 锭 （ 连 铸 坯 ） 表 面 或 皮 下 夹 杂 、 气 泡 和 重 皮 。
(3 ） 模 壁 严 重 缺 陷 或 铸 温 过 高 造 成 凸 疤 和 粘 模 ， 经 轧 制 或 锻 压 加 工 演 变 为 结 疤 。
轧 轧 钢 钢 方 方 面 面 造 造 成 成 结 结 疤 疤 的 的 原 原 因 因 有 有 ： ：(1 ） 成 品 前 某 道 （ 架 ） 轧 辊 或 导 卫 装 置 缺 陷 或 操 作 不 当 造 成 轧 件 凸 包 、 耳 子 、 划 疤 ， 经 再 轧 形 成 结 疤 。
(2 ） 钢 坯 火 焰 清 理 清 痕 过 陡 或 残 渣 未 除 净 ， 外 物 落 在 钢 坯 上 被 轧 成 结 疤 。
结 疤 缺 陷 直 接 影 响 钢 材 外 观 质 量 和 力 学 性 能 。 在 成 品 钢 材 上 不 允 许 结 疤 存 在 。 对 结 疤 部 位 可 进 行 磨 修 ， 磨 修 后 钢 材
尺 寸 应 符 合 标 准 规 定 。 为 了 减 少 和 消 除 结 疤 ， 一 是 炼 钢 、 轧 钢 要 改 进 有 关 工 艺 和 操 作 ， 二 是 对 钢 坯 表 面 缺 陷 部 位 进 行 重
点 清 理 或 全 面 扒 皮 清 理 。
裂 裂 纹 纹
按 裂 纹 形 状 和 形 成 原 因 有 多 种 名 称 ， 如 拉 裂 、 横 裂 、 裂 缝 、 裂 纹 、 发 纹 、 炸 裂 （ 响 裂 ） 、 脆 裂 （ 矫 裂 ） 、 轧 裂 和 剪
裂 等 。 从 炼 钢 、 轧 钢 到 钢 材 深 加 工 几 乎 每 道 工 序 都 有 造 成 裂 纹 的 因 素 。
(1 ） ） 炼 炼 钢 钢 方 方 面 面
钢 中 硫 、 磷 含 量 高 ， 钢 的 强 度 、 塑 性 低 ； 铸 锭 浇 铸 （ 模 铸 、 连 铸 ） 温 度 过 高 ， 浇 铸 速 度 过 快 ， 铸 流 不 正 ； 钢 锭 模 、
结 晶 器 设 计 不 合 理 ； 冷 却 强 度 不 足 或 冷 却 不 均 ， 造 成 激 冷 层 薄 或 局 部 应 力 过 大 ； 钢 锭 模 有 严 重 缺 陷 或 保 温 帽 安 装 不 良 造
成 钢 锭 凝 固 过 程 悬 挂 ； 保 护 渣 性 能 不 佳 ， 模 子 潮 和 各 种 浇 铸 操 作 不 良 都 能 造 成 钢 锭 表 面 质 量 不 佳 ， 在 钢 材 上 形 成 裂 纹 。
(2 ） ） 轧 轧 钢 钢 （ （ 锻 锻 造 造 ） ） 方 方 面 面
钢 锭 、 钢 坯 加 热 温 度 不 均 或 过 烧 造 成 裂 纹 ； 高 碳 钢 加 热 或 冷 却 过 快 ， 火 焰 清 理 或 火 焰 切 割 钢 材 温 度 过 低 造 成 炸 裂 ；
钢 材 矫 直 应 力 过 大 ， 矫 直 次 数 过 多 而 又 未 进 行 适 当 热 处 理 时 易 产 生 矫 裂 ； 冷 拔 管 、 线 钢 料 热 处 理 不 良 或 过 酸 洗 造 成 裂
纹 ； 钢 件 在 蓝 脆 区 剪 切 易 剪 裂 ； 焊 接 工 艺 不 当 造 成 焊 缝 或 热 影 响 区 裂 纹 。
裂 纹 直 接 影 响 钢 材 的 力 学 性 能 和 耐 腐 蚀 性 能 ， 成 品 钢 材 不 允 许 裂 纹 存 在 。 对 于 裂 纹 可 以 进 行 磨 修 ， 磨 修 后 钢 材 尺 寸
应 符 合 标 准 规 定 。 为 了 防 止 或 减 少 钢 材 裂 纹 ， 一 是 要 改 进 炼 钢 、 轧 钢 和 钢 材 深 加 工 及 有 关 工 序 工 艺 操 作 ； 二 是 对 钢 坯 缺
陷 部 位 要 进 行 重 点 清 理 ， 对 重 要 用 途 钢 坯 可 以 进 行 扒 皮 处 理 。
缩 缩 孔 孔 残 残 余 余
钢 水 凝 固 过 程 中 ， 由 于 体 积 收 缩 ， 在 钢 锭 或 连 铸 坯 心 部 未 能 得 到 充 分 填 充 而 形 成 的 管 状 或 分 散 孔 洞 。 在 热 加 工 前 ，
因 为 切 头 量 过 小 或 缩 孔 较 深 ， 造 成 切 除 不 尽 ， 其 残 留 部 分 称 为 缩 孔 残 余 。
缩 孔 残 余 分 布 在 钢 锭 上 部 中 心 处 ， 并 与 钢 锭 顶 部 贯 通 的 叫 一 次 缩 孔 。 由 于 设 计 的 钢 锭 模 细 长 或 上 小 下 大 ， 在 浇 铸 凝
固 过 程 中 ， 钢 锭 截 口 以 下 锭 中 心 仍 有 未 凝 固 的 钢 水 ， 凝 固 后 期 不 能 充 分 填 充 ， 形 成 的 孔 洞 叫 二 次 缩 孔 。 一 次 缩 孔 和 二 次
缩 孔 有 本 质 差 别 ， 前 者 只 出 现 在 钢 锭 头 部 ， 后 者 在 钢 锭 上 、 中 、 下 部 位 都 有 可 能 出 现 。 一 次 缩 孔 酸 洗 试 片 中 心 区 域 呈 不
规 则 的 折 皱 裂 缝 或 空 洞 。 在 其 上 或 附 近 常 伴 有 严 重 的 夹 渣 、 成 分 偏 析 和 疏 松 。 二 次 缩 孔 孔 洞 中 或 附 近 没 有 夹 渣 ， 但 有 偏
析 生 成 碳 物 。 一 次 缩 孔 残 余 和 空 气 贯 通 的 二 次 缩 孔 在 轧 制 （ 锻 造 ） 过 程 中 不 能 焊 合 ， 与 空 气 隔 绝 的 二 次 缩 孔 和 连 铸 坯 缩
孔 在 轧 制 时 一 般 能 够 焊 合 ， 不 影 响 钢 材 使 用 性 能 。
缩 孔 残 余 严 重 地 破 坏 钢 材 的 连 续 性 ， 是 钢 材 不 允 许 存 在 的 缺 陷 ， 轧 制 （ 锻 造 ） 时 必 然 在 钢 坯 上 产 生 裂 纹 。 为 了 防 止
缩 孔 的 产 生 ， 要 求 正 确 设 计 钢 锭 模 和 保 温 帽 尺 寸 ， 并 采 用 性 能 优 良 的 保 护 渣 、 保 温 剂 （ 发 热 剂 ） 和 绝 热 板 ， 把 缩 孔 控 制
在 钢 锭 头 部 ， 以 保 证 在 开 坯 时 切 掉 。 控 制 浇 铸 速 度 不 要 太 快 ， 温 度 不 要 过 高 可 以 防 止 缩 孔 产 生 。
分 分 层 层钢 材 基 体 上 出 现 的 互 不 结 合 的 两 层 结 构 。 分 层 一 般 都 平 行 于 压 力 加 工 表 面 ， 在 纵 、 横 向 断 面 低 倍 试 片 上 均 有 黑 线 。
分 层 严 重 时 有 裂 缝 发 生 ， 在 裂 缝 中 往 往 有 氧 化 铁 、 非 金 属 夹 杂 和 严 重 的 偏 析 物 质 。
镇 静 钢 钢 锭 的 缩 孔 和 沸 腾 钢 锭 的 气 囊 及 尾 孔 经 轧 制 （ 锻 造 ） 不 能 焊 合 产 生 分 层 。 钢 中 大 型 夹 杂 和 严 重 成 分 偏 析 也 能
产 生 分 层 。 分 层 是 钢 材 中 不 允 许 存 在 的 缺 陷 ， 严 重 影 响 钢 材 的 使 用 。
防 防 止 止 分 分 层 层 缺 缺 陷 陷 的 的 措 措 施 施 有 有 ： ：
(1 ） 炼 钢 方 面 ， 要 净 化 钢 质 ， 减 少 偏 析 、 缩 孔 、 气 囊 和 大 型 非 金 属 夹 杂 ， 防 止 连 铸 坯 产 生 中 间 裂 纹 。
(2 ） 轧 钢 方 面 ， 在 钢 锭 加 热 时 要 严 防 内 裂 ， 初 轧 坯 要 切 净 缩 孔 和 尾 孔 。
白 白 点 点
在 钢 材 纵 、 横 断 面 酸 浸 试 片 上 ， 出 现 的 不 同 长 度 无 规 则 的 发 纹 。 它 在 横 向 低 倍 试 片 上 呈 放 射 状 、 同 心 圆 或 不 规 则 分
布 ， 多 距 钢 件 中 心 或 与 表 面 有 一 定 距 离 。 型 钢 在 横 向 或 纵 向 断 口 上 ， 呈 圆 形 或 椭 圆 形 白 亮 点 。 直 径 一 般 为3 ～10mm 。
板 钢 在 纵 向 、 横 向 断 口 上 白 点 特 征 不 明 显 ， 而 在z 向 断 口 上 呈 现 长 条 状 或 椭 圆 状 白 色 斑 点 。 采 用 断 口 检 查 白 点 时 ， 最
好 把 试 样 先 进 行 淬 火 和 调 质 处 理 。
钢 坯 上 出 现 白 点 ， 经 压 力 加 工 后 可 变 形 或 延 伸 ， 压 下 率 较 大 时 也 能 焊 合 。
白 点 缺 陷 对 钢 材 力 学 性 能 （ 韧 性 和 塑 性 ） 影 响 很 大 ， 当 白 点 平 面 垂 直 方 向 受 应 力 作 用 时 ， 会 导 致 钢 件 突 然 断 裂 。 因
此 ， 钢 材 不 允 许 白 点 存 在 。
白 点 产 生 的 原 因 ， 一 般 认 为 是 钢 中 氢 含 量 偏 高 和 组 织 应 力 共 同 作 用 的 结 果 。 奥 氏 体 中 溶 解 的 氢 ， 在 冷 却 相 变 过 程
中 ， 其 溶 解 度 显 著 降 低 ， 所 析 出 的 氢 原 子 聚 集 在 钢 材 微 孔 中 或 晶 间 偏 析 区 或 夹 杂 物 周 围 ， 结 合 成 氢 分 子 ， 产 生 巨 大 局 部
压 力 ， 当 这 种 压 力 与 相 变 组 织 应 力 相 结 合 超 过 钢 的 强 度 时 ， 则 产 生 裂 纹 ， 形 成 白 点 。
白 点 多 在 高 碳 钢 ， 马 氏 体 钢 和 贝 氏 体 钢 中 出 现 。 奥 氏 体 钢 和 低 碳 铁 素 体 钢 一 般 不 出 现 白 点 。
消 除 白 点 的 措 施 主 要 是 改 进 冶 炼 操 作 ， 采 用 真 空 处 理 ， 降 低 钢 水 氢 含 量 和 采 用 钢 坯 （ 钢 材 ） 缓 冷 工 艺 。
偏 偏 析 析
钢 材 成 分 的 严 重 不 均 匀 。 这 种 现 象 不 仅 包 括 常 见 的 元 素 （ 如 碳 、 锰 、 硅 、 硫 、 磷 ） 分 布 的 不 均 匀 性 ， 还 包 括 气 体 和
非 金 属 夹 杂 分 布 的 不 均 匀 性 。
偏 析 产 生 的 原 因 是 钢 水 在 凝 固 过 程 中 ， 由 于 选 分 结 晶 造 成 的 。 首 先 结 晶 出 来 的 晶 核 纯 度 较 高 ， 杂 质 遗 留 在 后 结 晶 的
钢 水 中 。 因 此 ， 结 晶 前 沿 的 钢 水 为 碳 、 硫 、 磷 等 杂 质 富 集 。 随 着 温 度 降 低 ， 杂 质 凝 固 在 树 枝 晶 间 ， 或 形 成 不 同 程 度 的 偏
析 带 。 此 外 ， 随 着 温 度 降 低 ， 气 体 在 钢 水 中 溶 解 度 下 降 ， 在 结 晶 前 沿 析 出 并 形 成 气 泡 上 浮 ， 富 集 杂 质 的 钢 水 沿 上 山 轨 迹
形 成 条 状 偏 析 带 。 由 于 偏 析 在 钢 锭 上 出 现 部 位 不 同 和 在 低 倍 试 片 上 表 现 出 形 式 各 异 ， 偏 析 可 分 为 方 形 偏 析 、“V” 、“^” 形 偏
析 、 点 状 偏 析 、 中 心 偏 析 和 晶 间 偏 析 等 。
另 外 ， 脱 氧 合 金 化 工 艺 操 作 不 当 ， 可 以 造 成 严 重 的 成 分 不 均 。 保 护 渣 卷 入 到 钢 水 中 造 成 局 部 增 碳 。 这 些 因 素 使 钢 材
产 生 偏 析 的 程 度 往 往 超 过 由 于 选 分 结 晶 造 成 的 偏 析 。
偏 析 影 响 钢 材 的 力 学 性 能 和 耐 蚀 性 能 。 严 重 偏 析 可 能 造 成 钢 材 脆 断 ， 冷 加 工 时 还 会 损 坏 机 械 ， 故 超 过 允 许 级 别 的 偏析 是 不 允 许 存 在 的 。
偏 析 程 度 往 往 与 锭 型 、 钢 种 、 冶 炼 操 作 和 浇 铸 条 件 有 关 。 合 金 元 素 、 杂 质 和 气 体 的 偏 析 ， 随 浇 铸 温 度 升 高 和 浇 铸 速
度 加 快 ， 偏 析 程 度 愈 严 重 。 连 铸 钢 采 用 电 磁 搅 拌 可 以 减 轻 偏 析 程 度 。 另 外 ， 增 加 钢 水 洁 净 度 是 减 轻 偏 析 的 重 要 措 施 。
非 非 金 金 属 属 夹 夹 杂 杂
钢 中 含 有 与 基 体 金 属 成 分 不 同 的 非 金 属 物 质 。 它 破 坏 了 金 属 基 体 的 连 续 性 和 各 向 同 性 性 能 。
按 按 非 非 金 金 属 属 夹 夹 杂 杂 的 的 来 来 源 源 可 可 分 分 为 为 内 内 生 生 夹 夹 杂 杂 、 、 外 外 来 来 夹 夹 杂 杂 及 及 两 两 者 者 混 混 合 合 物 物 。 。
（1 ） 内 生 夹 杂 是 由 脱 氧 和 结 晶 时 进 行 的 各 种 物 理 化 学 反 应 形 成 的 ， 主 要 是 钢 中 氧 、 硫 、 氮 同 其 他 成 分 间 的 反 应 产
物 ， 如Al2O3 等 。 内 生 夹 杂 的 特 点 是 颗 粒 小 ， 在 钢 内 分 布 均 匀 ， 它 与 脱 氧 方 法 和 化 学 成 分 有 密 切 关 系 。
(2) 外 来 夹 杂 是 指 钢 中 混 入 耐 火 材 料 、 炉 渣 、 钢 包 渣 和 模 内 保 护 渣 等 外 来 物 质 。 外 来 夹 杂 的 特 点 是 尺 寸 大 ， 成 分 结 构
复 杂 ， 分 布 不 规 则 ， 具 有 很 大 的 偶 然 性 。 空 气 对 钢 水 的 二 次 氧 化 会 形 成 外 来 夹 杂 。 在 炼 钢 过 程 中 ， 外 来 夹 杂 与 内 生 夹 杂
往 往 会 形 成 两 者 的 混 合 物 ， 具 有 两 者 的 共 同 特 点 ， 使 检 验 者 难 以 分 辨 其 来 源 。 非 金 属 夹 杂 按 颗 粒 大 小 可 分 为 亚 显 微 、 显
微 和 大 颗 粒 夹 杂 三 种 ， 其 颗 粒 尺 寸 分 别 为<1μm 、1 ～100μm 和>100μm 。 大 颗 粒 夹 杂 往 往 出 现 在 钢 锭 沉 淀 晶 区 和 皮 下 位
置 。 连 铸 钢 上 弧 区 有 时 也 发 现 大 颗 粒 夹 杂 。
按 按 非 非 金 金 属 属 夹 夹 杂 杂 本 本 身 身 性 性 质 质 ， ， 可 可 以 以 分 分 为 为 塑 塑 性 性 夹 夹 杂 杂 和 和 脆 脆 性 性 夹 夹 杂 杂 两 两 种 种 。 。
(1 ） 塑 性 夹 杂 在 热 加 工 过 程 中 ， 随 金 属 一 起 发 生 变 形 ， 如MnS ； 而 脆 性 夹 杂 ， 随 热 加 工 金 属 的 变 彤 发 生 破 碎 ， 如
Al2O3 。 当 非 金 属 夹 杂 熔 点 特 别 高 时 ， 在 钢 中 一 生 成 就 以 固 态 形 式 存 在 ， 这 类 非 金 属 夹 杂 物 在 热 加 工 时 既 不 变 形 ， 也 不
破 碎 ， 保 持 其 原 来 形 状 ， 如TiN 。 对 于 熔 点 很 低 的 夹 杂 ， 从 最 后 结 晶 母 液 中 排 除 ， 此 时 多 沿 初 生 奥 氏 体 晶 界 呈 网 状 薄 膜 析
出 ， 如FeS 。
钢 中 非 金 属 夹 杂 对 钢 材 的 强 度 、 伸 长 率 、 韧 性 和 疲 劳 强 度 有 不 同 程 度 的 影 响 。 按 使 用 要 求 ， 根 据 中 国 国 家 非 金 属 夹
杂 标 准 评 定 钢 材 夹 杂 级 别 。 钢 材 中 不 允 许 存 在 严 重 危 害 钢 材 性 能 的 大 颗 粒 夹 杂 。
保 证 出 钢 和 浇 铸 系 统 清 洁 ， 采 用 吹 氩 、 渣 洗 、 喷 粉 、 真 空 处 理 等 炉 外 精 炼 措 施 及 保 护 浇 铸 措 施 ， 可 以 减 少 钢 中 非 金
属 夹 杂 。
疏 疏 松 松
钢 材 截 面 热 酸 蚀 试 片 上 组 织 不 致 密 的 现 象 。 在 钢 材 横 断 面 热 酸 蚀 试 片 上 ， 存 在 许 多 孔 隙 和 小 黑 点 子 ， 呈 现 组 织 不 致
密 现 象 ， 当 这 些 孔 隙 和 小 黑 点 子 分 布 在 整 个 试 片 上 时 叫 一 股 疏 松 ， 集 中 分 布 在 中 心 的 叫 做 中 心 疏 松 。 在 纵 向 热 酸 蚀 试 片
上 ， 疏 松 表 现 为 不 同 长 度 的 条 纹 ， 但 仔 细 观 察 或 用8 ～10 倍 放 大 镜 观 察 ， 条 纹 没 有 深 度 。 用 扫 描 电 子 显 微 镜 观 察 孔 隙 或 条
纹 ， 可 以 发 现 树 枝 晶 末 梢 有 金 属 结 晶 的 自 由 表 面 特 征 。
疏 松 的 成 因 与 钢 水 冷 凝 收 缩 和 选 分 结 晶 有 关 。 钢 水 在 结 晶 时 ， 先 结 晶 的 树 枝 晶 晶 轴 比 较 纯 净 ， 而 枝 晶 问 富 集 偏 析 元
素 、 气 体 、 非 金 属 夹 杂 和 少 量 未 凝 固 的 钢 水 ， 最 后 凝 固 时 ， 不 能 够 全 部 充 满 枝 晶 间 ， 因 而 形 成 一 些 细 小 微 孔 。
钢 材 在 热 加 工 过 程 中 ， 疏 松 可 大 大 改 善 ， 但 当 钢 锭 疏 松 严 重 时 ， 压 缩 比 不 足 或 孔 型 设 计 不 当 时 ， 热 加 工 后 疏 松 还 会
存 在 。 严 重 的 疏 松 视 为 钢 材 缺 陷 ， 当 疏 松 严 重 时 ， 钢 材 的 力 学 性 能 会 受 到 一 定 影 响 。 但 根 据 钢 材 使 用 要 求 ， 可 以 按 标 准
图 片 评 定 钢 材 疏 松 级 别 。采 用 提 高 钢 水 纯 净 度 、 加 快 冷 却 速 度 、 连 铸 用 电 磁 搅 拌 和 减 少 枝 晶 等 措 施 ， 可 以 减 少 疏 松 。
带 带 状 状 组 组 织 织
热 加 工 后 的 低 碳 结 构 钢 ， 其 显 微 组 织 铁 素 体 和 珠 光 体 沿 轧 向 平 行 排 列 ， 呈 带 状 分 布 ， 形 成 钢 材 带 状 组 织 。
带 状 组 织 形 成 的 机 制 一 般 有3 种 ：
(1 ） 通 常 ， 在 低 碳 钢 中 ， 当 树 枝 晶 间 富 集 磷 、 硫 等 杂 质 ， 钢 材 经 热 加 工 后 ， 非 金 属 夹 杂 被 拉 长 。 如 硫 化 物 ， 而 奥 氏
体 在 冷 却 过 程 中 先 共 析 铁 素 体 沿 硫 化 物 夹 杂 形 核 和 长 大 ， 形 成 铁 素 体 条 带 。 同 时 ， 铁 素 体 形 成 时 向 铁 素 体 条 带 两 侧 排
碳 ， 也 形 成 了 珠 光 体 条 带 。
(2 ） 当 低 碳 钢 中 含 锰 较 高 时 ， 先 凝 固 的 树 枝 晶 晶 干 成 分 较 纯 ， 形 成 铁 素 体 条 带 。 而 枝 晶 间 含 锰 、 碳 、 硫 、 磷 等 杂
质 ， 而 且 铁 素 体 条 带 也 向 枝 晶 间 排 碳 ， 形 成 珠 光 体 条 带 。
(3 ） 当 热 加 工 终 轧 温 度 较 低 时 ， 在 双 相 区 轧 制 也 能 形 成 带 状 组 织 。
带 状 组 织 实 质 上 是 钢 材 组 织 不 均 匀 的 一 种 表 现 ， 影 响 钢 材 性 能 ， 产 生 备 向 异 性 。 带 状 组 织 降 低 钢 材 塑 性 、 冲 击 韧 性
和 断 面 收 缩 率 ， 特 别 是 对 横 向 力 学 性 能 影 响 较 大 。
根 据 钢 材 的 使 用 要 求 ， 可 以 按 中 国 国 家 带 状 组 织 评 级 标 准 图 片 来 评 定 钢 材 带 状 组 织 的 级 别 。
降 低 钢 中 夹 杂 和 树 枝 晶 成 分 偏 析 是 减 轻 钢 中 带 状 组 织 的 主 要 措 施 。
碳 素 钢 淬 火 时 通 常 采 用 水 冷 ， 但 对 小 尺 寸 的 中 碳 钢 ， 尤 其 是 直 径 为8―12mm 的45 号 钢 淬 火 时 容 易 产 生 裂 纹 ， 这 是 一
个 较 为 复 杂 的 问 题 。 采 取 的 措 施 是 淬 火 时 试 样 在 水 中 快 速 搅 动 ， 或 者 采 用 油 冷 ， 可 避 免 出 现 裂 纹 。 包 装 ， 裸 装 ， 国 产 钢
按 钢 号 在 端 部 进 行 涂 色 ， 详 见GB/T699 标 准 规 定 。
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碳 碳 素 素 钢 钢(carbon steel)
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