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低碳鋼的時(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。
碳素鋼的時(shí)效常給工業(yè)生產(chǎn)帶來很大危害，例如沸騰鋼焊接后，由于時(shí)效使焊接接頭熱影響區(qū)出現(xiàn)細(xì)小裂紋，嚴(yán)重影響焊接結(jié)構(gòu)的性。但由于近代冶金技術(shù)的發(fā)展，和在工業(yè)生產(chǎn)中的應(yīng)用，尤其是氧氣轉(zhuǎn)爐煉鋼能獲得更低的氮、氧含量，因此時(shí)效問題有所減輕。
缺陷
碳素鋼在冶煉和軋制（鍛造）加工過程中，由于設(shè)備、工藝和操作等原因造成鋼的欠缺。主要包括結(jié)疤、裂紋、縮孔殘余、分層、白點(diǎn)、偏析、非金屬夾雜、疏松和帶狀組織等。
結(jié)疤
鋼材表面未與基體焊合的金屬或非金屬疤塊。有的部分與基體相連，呈舌狀；有的與基體不連接，呈鱗片狀。后者有時(shí)在加工時(shí)脫落，形成凹坑。煉鋼（澆鑄）造成的結(jié)疤，疤下一般有肉眼可見的非金屬夾雜。軋鋼造成的結(jié)疤一般稱“軋疤”，疤下一般僅有氧化鐵皮。
彈簧鋼是指由于在淬火和回火狀態(tài)下的彈性，而專門用于制造彈簧和彈性元件的鋼。鋼的彈性取決于其彈性變形的能力，即在規(guī)定的范圍之內(nèi)，彈性變形的能力使其承受一定的載荷，在載荷去除之后不出現(xiàn)變形。彈簧鋼應(yīng)具有優(yōu)良的綜合性能，如力學(xué)性能（特別是彈性極限、強(qiáng)度極限、屈強(qiáng)比）、抗彈減性能（即抗彈性減退性能，又稱抗松弛性能）、疲勞性能、淬透性、物理化學(xué)性能（耐熱、耐低溫、抗氧化、耐腐蝕等）。為了滿足上述性能要求，彈簧鋼具有優(yōu)良的冶金質(zhì)量（高的純潔度和均勻性）、良好的表面質(zhì)量（嚴(yán)格控制表面缺陷和脫碳）、的外形和尺寸。根據(jù)GB/T 13304《鋼分類》標(biāo)準(zhǔn)，按照基本性能及使用特性一，彈簧鋼屬于機(jī)械結(jié)構(gòu)用鋼；按照質(zhì)量等級(jí)，屬于特殊質(zhì)量鋼，即在生產(chǎn)過程中需要特別嚴(yán)格控制質(zhì)量和性能的鋼。按照中國(guó)習(xí)慣，彈簧鋼屬于特殊鋼，制作彈簧鋼的時(shí)候技術(shù)要求比較高，過硬的技術(shù)直接決定品質(zhì)的高低。按照化學(xué)成分分類根據(jù)GB/T 13304 標(biāo)準(zhǔn)，彈簧鋼按照其化學(xué)成分分為非合金彈簧鋼（碳素彈簧鋼）和合金彈簧鋼。碳素彈簧鋼碳素彈簧鋼的碳含量（質(zhì)量分?jǐn)?shù)）一般在0.62%~0.90%。按照其錳含量又分為一般錳含量（質(zhì)量分?jǐn)?shù)） （0.50%~0.80%）如65、70、85和較高錳含量（質(zhì)量分?jǐn)?shù)） （0.90~1.20%），如65Mn兩類。合金彈簧鋼合金彈簧鋼是在碳素鋼的基礎(chǔ)上，通過適當(dāng)加入一種或幾種合金元素來提高鋼的力學(xué)性能、淬透性和其他性能，以滿足制造各種彈簧所需性能的鋼。合金彈簧鋼的基本組成系列有，硅錳彈簧鋼、硅鉻彈簧鋼、鉻錳彈簧鋼、鉻釩彈簧鋼、鎢鉻釩彈簧鋼等。在這些系列的基礎(chǔ)上，有一些牌號(hào)為了提高其某些方面的性能而加入了鉬、釩或硼等合金元素。此外，還從其他鋼類，如優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼、碳素工具鋼、高速工具鋼、不銹鋼，選擇一些牌號(hào)作為彈簧用鋼。
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鋼材基體上出現(xiàn)的互不結(jié)合的兩層結(jié)構(gòu)。分層一般都平行于壓力加工表面，在縱、橫向斷面低倍試片上均有黑線。分層嚴(yán)重時(shí)有裂縫發(fā)生，在裂縫中往往有氧化鐵、非金屬夾雜和嚴(yán)重的偏析物質(zhì)。
鎮(zhèn)靜鋼鋼錠的縮孔和沸騰鋼錠的氣囊及尾孔經(jīng)軋制（鍛造）不能焊合產(chǎn)生分層。鋼中大型夾雜和嚴(yán)重成分偏析也能產(chǎn)生分層。分層是鋼材中不允許存在的缺陷，嚴(yán)重影響鋼材的使用。
防止分層缺陷的措施有：
(1）煉鋼方面，要凈化鋼質(zhì)，減少偏析、縮孔、氣囊和大型非金屬夾雜，防止連鑄坯產(chǎn)生中間裂紋。
(2）軋鋼方面，在鋼錠加熱時(shí)要嚴(yán)防內(nèi)裂，初軋坯要切凈縮孔和尾孔。
白點(diǎn)
在鋼材縱、橫斷面酸浸試片上，出現(xiàn)的不同長(zhǎng)度無規(guī)則的發(fā)紋。它在橫向低倍試片上呈放射狀、同心圓或不規(guī)則分布，多距鋼件中心或與表面有一定距離。型鋼在橫向或縱向斷口上，呈圓形或橢圓形白亮點(diǎn)。直徑一般為3～10mm。
板鋼在縱向、橫向斷口上白點(diǎn)特征不明顯，而在z向斷口上呈現(xiàn)長(zhǎng)條狀或橢圓狀白色斑點(diǎn)。采用斷口檢查白點(diǎn)時(shí)，把試樣先進(jìn)行淬火和調(diào)質(zhì)處理。
鋼坯上出現(xiàn)白點(diǎn)，經(jīng)壓力加工后可變形或延伸，壓下率較大時(shí)也能焊合。
白點(diǎn)缺陷對(duì)鋼材力學(xué)性能（韌性和塑性）影響很大，當(dāng)白點(diǎn)平面垂直方向受應(yīng)力作用時(shí)，會(huì)導(dǎo)致鋼件突然斷裂。因此，鋼材不允許白點(diǎn)存在。
白點(diǎn)產(chǎn)生的原因，一般認(rèn)為是鋼中氫含量偏高和組織應(yīng)力共同作用的結(jié)果。奧氏體中溶解的氫，在冷卻相變過程中，其溶解度顯著降低，所析出的氫原子聚集在鋼材微孔中或晶間偏析區(qū)或夾雜物周圍，結(jié)合成氫分子，產(chǎn)生巨大局部壓力，當(dāng)這種壓力與相變組織應(yīng)力相結(jié)合超過鋼的強(qiáng)度時(shí)，則產(chǎn)生裂紋，形成白點(diǎn)。
白點(diǎn)多在高碳鋼，馬氏體鋼和貝氏體鋼中出現(xiàn)。奧氏體鋼和低碳鐵素體鋼一般不出現(xiàn)白點(diǎn)。
白點(diǎn)的措施主要是改進(jìn)冶煉操作，采用真空處理，降低鋼水氫含量和采用鋼坯（鋼材）緩冷工藝。
碳素結(jié)構(gòu)鋼
生產(chǎn)工藝
根據(jù)鋼種和鋼的質(zhì)量要求，合金結(jié)構(gòu)鋼的冶煉，可采用氧氣頂吹轉(zhuǎn)爐、平爐、電弧爐；或再加電渣重熔、真空除氣。鑄錠可采用連鑄或模鑄。鋼錠應(yīng)緩慢冷卻或熱送鍛造、軋制。鋼錠加熱時(shí)，應(yīng)力求溫度均勻并有足夠的保溫時(shí)間，以改善偏析缺陷和避免鍛、軋時(shí)變形不均勻；鍛、軋后的鋼材，尺寸小的、特別是含碳0.2%左右的滲碳鋼，在600℃以上時(shí)應(yīng)快速冷卻，以免加重帶狀組織；截面較大的鍛件，應(yīng)采取措施內(nèi)應(yīng)力和白點(diǎn)。調(diào)質(zhì)鋼應(yīng)盡可能淬火成馬氏體組織，然后回火成索氏體組織；滲碳鋼在滲碳過程中，滲層濃度梯度不宜過大，以免在滲層晶界上出現(xiàn)連續(xù)網(wǎng)狀碳化物；氮化鋼必需先經(jīng)熱處理得到所需的性能，再經(jīng)后精加工才能進(jìn)行氮化。氮化處理后除將脆薄的“白層”研磨除去外，不再加工。分類 碳素鋼的一種。含碳量約0.05%～0.70%，個(gè)別可高達(dá)0.90%。可分為普通碳素結(jié)構(gòu)鋼和優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼兩類。前者含雜質(zhì)較多，價(jià)格低廉，用于對(duì)性能要求不高的地方，它的含碳量多數(shù)在0.30%以下，含錳量不超過0.80%，強(qiáng)度較低，但塑性、韌性、冷變形性能好。除少數(shù)情況外，一般不作熱處理，直接使用。多制成條鋼、異型鋼材、鋼板等。用途很多，用量很大，主要用于鐵道、橋梁、各類建筑工程，制造承受靜載荷的各種金屬構(gòu)件及不重要不需要熱處理的機(jī)械零件和一般焊接件。優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼鋼質(zhì)純凈，雜質(zhì)少，力學(xué)性能好，可經(jīng)熱處理后使用。根據(jù)含錳量分為普通含錳量（小于0.80%）和較高含錳量（0.80%～1.20%）兩組。含碳量在0.25%以下，多不經(jīng)熱處理直接使用，或經(jīng)滲碳、碳氮共滲等處理，制造中小齒輪、軸類、活塞銷等；含碳量在0.25%～0.60%，典型鋼號(hào)有40，45，40Mn，45Mn等，多經(jīng)調(diào)質(zhì)處理，制造各種機(jī)械零件及緊固件等；含碳量超過0.60%，如65，70，85，65Mn，70Mn等，多作為彈簧鋼使用。
力學(xué)性能
這類鋼主要保證力學(xué)性能，故其牌號(hào)體現(xiàn)其力學(xué)性能，用Q+數(shù)字表示，其中“Q”為屈服點(diǎn)“屈”字的漢語拼音字首，數(shù)字表示屈服點(diǎn)數(shù)值，例如Q275表示屈服點(diǎn)為275Mpa。若牌號(hào)后面標(biāo)注字母A、B、C、D，則表示鋼材質(zhì)量等級(jí)不同，含S、P的量依次降低，鋼材質(zhì)量依次提高。若在牌號(hào)后面標(biāo)注字母“F”則為沸騰鋼，標(biāo)注“b”為半鎮(zhèn)靜鋼，不標(biāo)注“F”或“b”者為鎮(zhèn)靜鋼。例如Q235-A·F表示屈服點(diǎn)為235Mpa的A級(jí)沸騰鋼，Q235-C表示屈服點(diǎn)為235Mpa的C級(jí)鎮(zhèn)靜鋼。
質(zhì)量分?jǐn)?shù)
碳素結(jié)構(gòu)鋼一般情況下都不經(jīng)熱處理，而在供應(yīng)狀態(tài)下直接使用。通常Q195、Q215、Q235鋼碳的質(zhì)量分?jǐn)?shù)低，焊接性能好，塑性、韌性好，有一定強(qiáng)度，常軋制成薄板、鋼筋、焊接鋼管等，用于橋梁、建筑等結(jié)構(gòu)和制造普通螺釘、螺母等零件。Q255和Q275鋼碳的質(zhì)量分?jǐn)?shù)稍高，強(qiáng)度較高，塑性、韌性較好，可進(jìn)行焊接，通常軋制成型鋼、條鋼和鋼板作結(jié)構(gòu)件以及制造簡(jiǎn)單機(jī)械的連桿、齒輪、聯(lián)軸節(jié)、銷等零件。
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