1基本參數(shù)
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簡要介紹
含碳量小于1.35%(0.1%-1.2%),，除鐵、碳和*以內(nèi)的硅,、錳,、磷、硫等雜質(zhì)外,，不含其他合金元素的鋼,。碳素鋼的性能主要取決于含碳量。含碳量增加,，鋼的強(qiáng)度,、硬度升高，塑性,、韌性和可焊性降低,。與其他鋼類相比，碳素鋼使用 早,，成本低,，性能范圍寬 ，用量 大,。適用于公稱壓力PN≤32.0MPa,，溫度為-30-425℃的水、蒸汽,、空氣,、氫、氨,、氮及石油制品等介質(zhì),。常用牌號有WC1、WCB,、ZG25及鋼20,、25,、30及低合金結(jié)構(gòu)鋼16Mn
依客思電氣“碳素鋼"材質(zhì)命名方法
1、碳素結(jié)構(gòu)鋼
主要用途：各類工程,。通常熱軋后空冷供貨,，用戶一般不需進(jìn)行熱處理而直接使用。這類鋼按其屈服強(qiáng)度等級共分五個等級,。
命名：標(biāo)志符號Q+ 小σS值—等級符號+脫氧程度符號 如：Q23F
等級符號：A,、B、C,、D（D級達(dá)到了鋼水平）
2,、碳素結(jié)構(gòu)鋼
主要用途：重要機(jī)件?？梢酝ㄟ^熱處理調(diào)整零件的力學(xué)性能,。出廠狀態(tài)可以是熱軋后空冷，也可以是退火,、正火等狀態(tài),。按國家標(biāo)準(zhǔn)（GB/T699-1999的規(guī)定，分為鋼,、鋼A和特級鋼E三個質(zhì)量等級,。
命名：用兩位數(shù)字表示，兩位數(shù)字表示鋼中含碳量的萬分之幾,。 如：45鋼 WC=0.45%
常用牌號：08F,、15、45,、60,、60Mn等。
3,、碳素工具鋼（WC=0.65%~1.35% 屬高碳鋼）
主要用途：制作各種小型工具,。可進(jìn)行淬火,、低溫回火處理獲得高硬度高耐磨性,。分為級和級兩大類。
命名：標(biāo)志符號T+含碳量的1000倍,。 如：T10 WC=1.0%
級在鋼號尾部加A，如T10A
4,、一般工程用鑄造碳素鋼件（鑄鋼）
主要用途：難用鍛壓等方法成型的復(fù)雜零件且力學(xué)性能要求較高,；
命名：標(biāo)志符號ZG+ 低σS值— 低σb值 如：ZG340-640[1]
依客思電氣“碳素鋼"材質(zhì)表示方法
編號：Q+數(shù)字+質(zhì)量等級符號·脫氧方法符號
例如：Q23·F
其中Q表示屈服強(qiáng)度，235表示屈服強(qiáng)度的數(shù)值,，A表示質(zhì)量等級為*,，F(xiàn)表示沸騰鋼,。
Q23·F―表示屈服強(qiáng)度為235N/mm2；,，A等級質(zhì)量沸騰鋼,。
化學(xué)影響
碳素鋼的性能主要取決于鋼的含碳量和顯微組織。在退火或熱軋狀態(tài)下,，隨含碳量的增加,，鋼的強(qiáng)度和硬度升高，而塑性和沖擊韌性下降（見圖）,。焊接性和冷彎性變差,。所以工程結(jié)構(gòu)用鋼，常限制含碳量,。 碳素鋼中的殘余元素和雜質(zhì)元素如錳,、硅、鎳,、磷,、硫、氧,、氮等,，對碳素鋼的性能也有影響。這些影響有時互相加強(qiáng),，有時互相抵銷,。例如：①硫、氧,、氮都能增加鋼的熱脆性,，而適量的錳可減少或部分抵銷其熱脆性。②殘余元素除錳,、鎳外都降低鋼的沖擊韌性,，增加冷脆性。③除硫和氧降低強(qiáng)度外,，其他雜質(zhì)元素均在不同程度上提高鋼的強(qiáng)度,。④幾乎所有的雜質(zhì)元素都能降低鋼的塑性和焊接性。
氫在鋼中能造成很多嚴(yán)重缺陷,，如產(chǎn)生白點(diǎn),、點(diǎn)狀偏析、氫脆,、表面鼓泡和焊縫熱影響區(qū)內(nèi)的裂縫等,。為保證鋼的質(zhì)量，必須盡可能降低鋼中氫的含量（見應(yīng)力腐蝕斷裂和氫脆）。脫氧帶入的殘余元素如鋁,，可減小低碳鋼的時效傾向,，還可以細(xì)化晶粒，提高鋼在低溫下的韌性,，但余量不宜過多,。由爐料中帶入的殘余元素如鎳、鉻,、鉬,、銅等，含量高時可提高鋼的淬透性,，但對要求具有高塑性的鋼,，如深沖用鋼板，則是不利的,。
加工性能
碳素鋼大都采用氧氣轉(zhuǎn)爐和平爐冶煉,，碳素鋼也采用電弧爐生產(chǎn),。根據(jù)煉鋼過程脫氧程度的不同,，碳素鋼可分為鎮(zhèn)靜鋼,、沸騰鋼和介于兩者之間的半鎮(zhèn)靜鋼,。冶煉方法對鋼的性能影響，主要是通過鋼的純凈度而起作用的,。人們通過真空處理,、爐外精煉和噴吹技術(shù)等,，都可獲得更高純凈度的鋼,，從而顯著改善了碳素鋼的品質(zhì)。
碳素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(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,。
2結(jié)構(gòu)分類
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規(guī)格質(zhì)量
碳素鋼的品種主要有圓鋼,、扁鋼,、方鋼等,。經(jīng)冷,、熱加工后鋼材的表面不得有裂縫、結(jié)疤、夾雜,、折疊和發(fā)紋等缺陷,。尺寸和允許公差必須符合相應(yīng)品種國家標(biāo)準(zhǔn)的要求。
依客思電氣“碳素鋼"材質(zhì)具體分類
按化學(xué)成分分類
碳素鋼按化學(xué)成分（即以含碳量）可分為低碳鋼,、中碳鋼和高碳鋼,。
(1) 低碳鋼
又稱軟鋼,，含碳量從0.10%至0.25%低碳鋼易于接受各種加工如鍛造,，焊接和切削,，常用于制造鏈條,，鉚釘,，螺栓，軸等,。
(2) 中碳鋼
碳量0.25%～0.60%的碳素鋼。有鎮(zhèn)靜鋼,、半鎮(zhèn)靜鋼,、沸騰鋼等多種產(chǎn)品,。除碳外還可含有少量錳（0.70%～1.20%）,。按產(chǎn)品質(zhì)量分為普通碳素結(jié)構(gòu)鋼和碳素結(jié)構(gòu)鋼,。熱加工及切削性能良好,，焊接性能較差,。強(qiáng)度,、硬度比低碳鋼高,，而塑性和韌性低于低碳鋼,?？刹唤?jīng)熱處理,，直接使用熱軋材、冷拉材,，亦可經(jīng)熱處理后使用,。淬火,、回火后的中碳鋼具有良好的綜合力學(xué)性能。能夠達(dá)到的 高硬度約為 HRC55(HB538）,，σb為600～1100MPa,。所以在中等強(qiáng)度水平的各種用途中，中碳鋼得到 廣泛的應(yīng)用,，除作為建筑材料外,，還大量用于制造各種機(jī)械零件。
（3）高碳鋼
常稱工具鋼,，含碳量從0.60%至1.70%,，可以淬硬和回火。錘,，撬棍等由含碳量0.75%的鋼制造,； 切削工具如鉆頭，絲攻,，鉸刀等由含碳量0.90% 至1.00% 的鋼制造,。
按鋼的品質(zhì)分類
按鋼的品質(zhì)可分為普通碳素鋼和碳素鋼。
（1）普通碳素結(jié)構(gòu)鋼又稱普通碳素鋼,，對含碳量,、性能范圍以及磷、硫和其他殘余元素含量的限制較寬,。在中國和某些國家根據(jù)交貨的保證條件又分為三類：甲類鋼（A類鋼）是保證力學(xué)性能的鋼。乙類鋼（B類鋼）是保證化學(xué)成分的鋼,。特類鋼(C類鋼）是既保證力學(xué)性能又保證化學(xué)成分的鋼,，常用于制造較重要的結(jié)構(gòu)件。中國目前生產(chǎn)和使用 多的是含碳量在0.20%左右的A3鋼（甲類3號鋼）,，主要用于工程結(jié)構(gòu),。
有的碳素結(jié)構(gòu)鋼還添加微量的鋁或鈮（或其他碳化物形成元素）形成氮化物或碳化物微粒，以限制晶粒長大,，使鋼強(qiáng)化,，節(jié)約鋼材。在中國和某些國家,，為適應(yīng)專業(yè)用鋼的特殊要求,，對普通碳素結(jié)構(gòu)鋼的化學(xué)成分和性能進(jìn)行調(diào)整，從而發(fā)展了一系列普通碳素結(jié)構(gòu)鋼的專業(yè)用鋼（如橋梁,、建筑,、鋼筋、壓力容器用鋼等）,。
（2）碳素結(jié)構(gòu)鋼和普通碳素結(jié)構(gòu)鋼相比,，硫,、磷及其他非金屬夾雜物的含量較低。根據(jù)含碳量和用途的不同,，這類鋼大致又分為三類：①小于0.25%C為低碳鋼,，其中尤以含碳低于0.10%的08F,08Al等，由于具有很好的深沖性和焊接性而被廣泛地用作深沖件如汽車,、制罐……等,。20G則是制造普通鍋爐的主要材料。此外,，低碳鋼也廣泛地作為滲碳鋼,，用于機(jī)械制造業(yè)。②0.25～0.60%C為中碳鋼,，多在調(diào)質(zhì)狀態(tài)下使用,，制作機(jī)械制造工業(yè)的零件。③大于0.6%C為高碳鋼,，多用于制造彈簧,、齒輪、軋輥等,。根據(jù)含錳量的不同,，又可分為普通含錳量（0.25～0.8%）和較高含錳量（0.7～1.0%和0.9～1.2%）兩鋼組。錳能改善鋼的淬透性,，強(qiáng)化鐵素體,，提高鋼的屈服強(qiáng)度、抗拉強(qiáng)度和耐磨性,。通常在含錳高的鋼的牌號后附加標(biāo)記“Mn",，如15Mn、20Mn以區(qū)別于正常含錳量的碳素鋼,。
按用途分類
按用途則又可分為碳素結(jié)構(gòu)鋼,、碳素工具鋼。
碳素工具鋼 含碳量在0.65～1.35%之間,，經(jīng)熱處理后可得到高硬度和高耐磨性,，主要用于制造各種工具、刃具,、模具和量具（見工具鋼）,。
碳素結(jié)構(gòu)鋼按照鋼材屈服強(qiáng)度分為5個牌號：
Q195、Q215,、Q235,、Q255、Q275
每個牌號由于質(zhì)量不同分為A、B,、C,、D等級， 多的有四種
,，有的只有一,；另外還有鋼材冶煉的脫氧方法區(qū)別。
脫氧方法符號：
F——沸騰鋼
b——半鎮(zhèn)靜鋼
Z——鎮(zhèn)靜鋼
TZ——特殊鎮(zhèn)靜鋼
3用途應(yīng)用
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 平爐可以冶煉各種鋼,。氧氣頂吹轉(zhuǎn)爐煉鋼技術(shù)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(dāng)用于制造工具和各種機(jī)器零件時,，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,。
產(chǎn)地運(yùn)輸
主要生產(chǎn)及輸往國家,、地區(qū)
中國的鞍鋼、寶鋼,、上海鋼廠,、太原鋼廠、重慶鋼廠,、天津鋼廠、保定普瑞商貿(mào)（鋼材）有限公司等是出口碳素鋼的主要產(chǎn)地,。一般碳素鋼多加工成型材,，如角鋼、扁鋼,、工字鋼等輸往日本,、香港、東南亞,、中東等國家和地區(qū),。
主要進(jìn)口生產(chǎn)國家
中國主要從日本、俄羅斯、德國,、東歐等國家進(jìn)口,。與其他鋼類相比，碳素鋼進(jìn)口數(shù)量 多,。進(jìn)口到貨后缺重問題較為突出,。收用貨部門要加強(qiáng)到貨后重量的驗(yàn)收。
碳素鋼的應(yīng)用
含碳量在0.1%-1.2%的碳素鋼,、碳素工具鋼,、彈簧鋼及其各種下腳料，都可以用作冶金鋼時配碳和增碳用鋼料,。選用碳素鋼返回料時應(yīng)注意以下幾點(diǎn),。
1.鋼錠冒口、熱軋鍛切頭料等,，其中磷,、硫含量較高。冶煉低磷,、硫合金鋼時應(yīng)控制用量,。
2.車屑、廢絲帶材,、廢次鋼材等成分不準(zhǔn)確,，選用時應(yīng)慎重,， 好重熔（洗爐）后使用,。
3.使用碳素鋼廢舊鋼材時應(yīng)進(jìn)行火花鑒定，分類使用,。
用途
Q195 用于制造承載較小的零件,、鐵絲、鐵圈,、墊鐵,、開口銷、拉桿,、沖壓件以及焊接件等,。
Q215 A 用于制造拉桿、套圈,、墊圈、滲圈,、滲碳零件以及焊接件等,。
Q235 A A、B級用于制造金屬結(jié)構(gòu)件,、心部強(qiáng)度要求不高的滲碳件或碳氮共滲件、拉桿,、連桿、吊鉤,、車鉤、螺栓,、螺母,、套筒、軸以及接件,；C,、D級用于制造重要的焊接結(jié)構(gòu)件,。
Q255 A 用于制造轉(zhuǎn)軸、心軸,、吊鉤,、拉桿,、搖桿、楔等強(qiáng)度要求不高的零件,。此負(fù)焊接性尚可。
Q275 用于制造軸類,、鏈輪、齒輪,、吊鉤等強(qiáng)度要求高的零件。
4注意問題
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雜質(zhì)影響
Mn的影響
鋼中常在雜質(zhì)有：Si,、Mn,、S,、P和氧、氫、氮等氣體,。
Mn是煉鋼時用錳鐵給鋼液脫氧后而殘余在鋼中的元素。
錳有較強(qiáng)的脫氧能力,，錳大部分溶于F，使鋼強(qiáng)化,，錳對鋼有益,。
錳能降低S對鋼的危害,。
一般碳素鋼中把錳控制在0.25%~0.8%范圍內(nèi),。
Si的影響
Si主要來自原料生鐵和硅鐵脫氧劑。
Si比錳脫氧能力強(qiáng),，硅溶于F，提高鋼的強(qiáng)度和硬度,，但會使塑性和韌性降低。
硅促進(jìn)Fe3C分解成石墨,，若鋼中出現(xiàn)石墨會使鋼的韌性嚴(yán)重下降，產(chǎn)生所謂的“黑脆",。
硅在碳素鋼中一般控制在0.17~0.37%范圍內(nèi)
S的影響
S可使鋼的“熱脆"性增加。（S不溶于α-Fe,，而以化合物FeS的形式存在，其熔點(diǎn)為1190℃,，而FeS又能于Fe形成共晶體分布于晶界上，其熔點(diǎn)僅為985℃,。）
S對鋼的焊接性能也有不良影響，容易導(dǎo)致焊縫熱裂,。所以，S在鋼中是有害雜質(zhì),，其含量一般要求不大于0.05%,。但是，S能改善鋼材的切削性能,。
P的影響
P會引起鋼的“冷脆"。（P在鋼中全部溶于α-Fe中,，使鋼的強(qiáng)度和硬度增高，同時,，塑性和韌性顯著降低,。當(dāng)鋼中含P量達(dá)0.3%時，鋼*變脆,，這種脆性現(xiàn)象在低溫時更為嚴(yán)重,。）
P還降低鋼的焊接性能。所以,，P在鋼中是有害雜質(zhì)，其含量一般要求不大于0.045%,。但是,，P能改善鋼材的切削性能和耐腐蝕性能,。
氣體的影響
氧會降低鋼的力學(xué)性能，尤其是疲勞強(qiáng)度,。對鋼無益,，越少越好,。
N會以氮化物的形式析出，增加鋼的強(qiáng)度和硬度,，但會降低鋼的塑性和韌性，使鋼變脆,。
H會使鋼的脆性顯著增加，稱為“氫脆",。
H會使鋼中產(chǎn)生裂紋，稱為“白點(diǎn)",。[1]
時效處理
低碳鋼的時效通常有淬火時效和應(yīng)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(shí)際上不起時效硬化作用（見金屬熱處理）,。
應(yīng)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(yīng)變時效的影響,，與對淬火時效的影響相似，磷也促進(jìn)應(yīng)變時效,。低碳鋼因冷變形而消失的屈服點(diǎn)，隨時間的延長而逐漸恢復(fù),。應(yīng)變時效比淬火時效更為復(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)變時效,。
碳素鋼的時效常給工業(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)的安全性。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。后者有時在加工時脫落,，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。
煉鋼（澆鑄）造成結(jié)疤的主要原因有：
(1）上鑄錠未采取防濺措施或下鑄錠開鑄過猛造成飛濺結(jié)疤,。
(2）下鑄錠保護(hù)渣性能不佳或模子不清潔,、不干燥，造成鋼錠（連鑄坯）表面或皮下夾雜,、氣泡和重皮。
(3）模壁嚴(yán)重缺陷或鑄溫過高造成凸疤和粘模,，經(jīng)軋制或鍛壓加工演變?yōu)榻Y(jié)疤。
軋鋼方面造成結(jié)疤的原因有：
(1）成品前某道（架）軋輥或?qū)l(wèi)裝置缺陷或操作不當(dāng)造成軋件凸包,、耳子、劃疤,，經(jīng)再軋形成結(jié)疤,。
(2）鋼坯火焰清理清痕過陡或殘?jiān)闯齼?，外物落在鋼坯上被軋成結(jié)疤,。
結(jié)疤缺陷直接影響鋼材外觀質(zhì)量和力學(xué)性能,。在成品鋼材上不允許結(jié)疤存在,。對結(jié)疤部位可進(jìn)行磨修,，磨修后鋼材尺寸應(yīng)符合標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定。為了減少和消除結(jié)疤,，一是煉鋼,、軋鋼要改進(jìn)有關(guān)工藝和操作,，二是對鋼坯表面缺陷部位進(jìn)行重點(diǎn)清理或全面扒皮清理。
裂紋
按裂紋形狀和形成原因有多種名稱,，如拉裂,、橫裂,、裂縫,、裂紋、發(fā)紋,、炸裂（響裂）、脆裂（矯裂）,、軋裂和剪裂等。從煉鋼,、軋鋼到鋼材深加工幾乎每道工序都有造成裂紋的因素。
(1）煉鋼方面
鋼中硫,、磷含量高，鋼的強(qiáng)度,、塑性低,；鑄錠澆鑄（模鑄,、連鑄）溫度過高,，澆鑄速度過快,，鑄流不正；鋼錠模,、結(jié)晶器設(shè)計不合理,；冷卻強(qiáng)度不足或冷卻不均,，造成激冷層薄或局部應(yīng)力過大；鋼錠模有嚴(yán)重缺陷或保溫帽安裝不良造成鋼錠凝固過程懸掛,；保護(hù)渣性能不佳,，模子潮和各種澆鑄操作不良都能造成鋼錠表面質(zhì)量不佳,，在鋼材上形成裂紋,。
(2）軋鋼（鍛造）方面
鋼錠、鋼坯加熱溫度不均或過燒造成裂紋,；高碳鋼加熱或冷卻過快，火焰清理或火焰切割鋼材溫度過低造成炸裂；鋼材矯直應(yīng)力過大，矯直次數(shù)過多而又未進(jìn)行適當(dāng)熱處理時易產(chǎn)生矯裂,；冷拔管、線鋼料熱處理不良或過酸洗造成裂紋,；鋼件在藍(lán)脆區(qū)剪切易剪裂,；焊接工藝不當(dāng)造成焊縫或熱影響區(qū)裂紋,。
裂紋直接影響鋼材的力學(xué)性能和耐腐蝕性能,，成品鋼材不允許裂紋存在,。對于裂紋可以進(jìn)行磨修，磨修后鋼材尺寸應(yīng)符合標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定,。為了防止或減少鋼材裂紋,，一是要改進(jìn)煉鋼、軋鋼和鋼材深加工及有關(guān)工序工藝操作,；二是對鋼坯缺陷部位要進(jìn)行重點(diǎn)清理,，對重要用途鋼坯可以進(jìn)行扒皮處理,。
縮孔殘余
鋼水凝固過程中,，由于體積收縮,，在鋼錠或連鑄坯心部未能得到充分填充而形成的管狀或分散孔洞。在熱加工前,，因?yàn)榍蓄^量過小或縮孔較深,，造成切除不盡，其殘留部分稱為縮孔殘余,。
縮孔殘余分布在鋼錠上部中心處,，并與鋼錠頂部貫通的叫一次縮孔。由于設(shè)計的鋼錠模細(xì)長或上小下大,，在澆鑄凝固過程中,，鋼錠截口以下錠中心仍有未凝固的鋼水，凝固后期不能充分填充,，形成的孔洞叫二次縮孔,。一次縮孔和二次縮孔有本質(zhì)差別，前者只出現(xiàn)在鋼錠頭部,，后者在鋼錠上、中,、下部位都有可能出現(xiàn)。一次縮孔酸洗試片中心區(qū)域呈不規(guī)則的折皺裂縫或空洞,。在其上或附近常伴有嚴(yán)重的夾渣、成分偏析和疏松,。二次縮孔孔洞中或附近沒有夾渣,，但有偏析生成碳物,。一次縮孔殘余和空氣貫通的二次縮孔在軋制（鍛造）過程中不能焊合，與空氣隔絕的二次縮孔和連鑄坯縮孔在軋制時一般能夠焊合,，不影響鋼材使用性能,。
縮孔殘余嚴(yán)重地破壞鋼材的連續(xù)性,，是鋼材不允許存在的缺陷，軋制（鍛造）時必然在鋼坯上產(chǎn)生裂紋,。為了防止縮孔的產(chǎn)生,，要求正確設(shè)計鋼錠模和保溫帽尺寸,，并采用性能優(yōu)良的保護(hù)渣,、保溫劑（發(fā)熱劑）和絕熱板，把縮孔控制在鋼錠頭部,，以保證在開坯時切掉?？刂茲茶T速度不要太快，溫度不要過高可以防止縮孔產(chǎn)生,。
分層
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)長條狀或橢圓狀白色斑點(diǎn)。采用斷口檢查白點(diǎn)時,， 好把試樣先進(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,，壓下率較大時也能焊合,。
白點(diǎn)缺陷對鋼材力學(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,，會導(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,，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)。
消除白點(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。
偏析
鋼材成分的嚴(yán)重不均勻,。這種現(xiàn)象不僅包括常見的元素（如碳,、錳、硅,、硫,、磷）分布的不均勻性，還包括氣體和非金屬夾雜分布的不均勻性,。
偏析產(chǎn)生的原因是鋼水在凝固過程中,，由于選分結(jié)晶造成的。首先結(jié)晶出來的晶核純度較高,，雜質(zhì)在后結(jié)晶的鋼水中,。因此，結(jié)晶前沿的鋼水為碳,、硫,、磷等雜質(zhì)富集。隨著溫度降低,，雜質(zhì)凝固在樹枝晶間,，或形成不同程度的偏析帶。此外,，隨著溫度降低,，氣體在鋼水中溶解度下降，在結(jié)晶前沿析出并形成氣泡上浮，富集雜質(zhì)的鋼水沿上山軌跡形成條狀偏析帶,。由于偏析在鋼錠上出現(xiàn)部位不同和在低倍試片上表現(xiàn)出形式各異,，偏析可分為方形偏析、“V",、“^"形偏析,、點(diǎn)狀偏析、中心偏析和晶間偏析等,。
另外,，脫氧合金化工藝操作不當(dāng)，可以造成嚴(yán)重的成分不均,。保護(hù)渣卷入到鋼水中造成局部增碳,。這些因素使鋼材產(chǎn)生偏析的程度往往超過由于選分結(jié)晶造成的偏析。
偏析影響鋼材的力學(xué)性能和耐蝕性能,。嚴(yán)重偏析可能造成鋼材脆斷,，冷加工時還會損壞機(jī)械，故超過允許級別的偏析是不允許存在的,。
偏析程度往往與錠型,、鋼種、冶煉操作和澆鑄條件有關(guān),。合金元素,、雜質(zhì)和氣體的偏析，隨澆鑄溫度升高和澆鑄速度加快,，偏析程度愈嚴(yán)重,。連鑄鋼采用電磁攪拌可以減輕偏析程度。另外,，增加鋼水潔凈度是減輕偏析的重要措施,。
非金屬夾雜
鋼中含有與基體金屬成分不同的非金屬物質(zhì)。它破壞了金屬基體的連續(xù)性和各向同性性能,。
按非金屬夾雜的來源可分為內(nèi)生夾雜,、外來夾雜及兩者混合物。
（1）內(nèi)生夾雜是由脫氧和結(jié)晶時進(jìn)行的各種物理化學(xué)反應(yīng)形成的,，主要是鋼中氧,、硫、氮同其他成分間的反應(yīng)產(chǎn)物,，如Al2O3等,。內(nèi)生夾雜的特點(diǎn)是顆粒小，在鋼內(nèi)分布均勻,，它與脫氧方法和化學(xué)成分有密切關(guān)系,。
(2) 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︿撍亩窝趸瘯纬赏鈦韸A雜,。在煉鋼過程中，外來夾雜與內(nèi)生夾雜往往會形成兩者的混合物,，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(dāng)非金屬夾雜熔點(diǎn)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(diǎn)很低的夾雜，從 后結(jié)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(qiáng)度,、伸長率,、韌性和疲勞強(qiáng)度有不同程度的影響。按使用要求，根據(jù)中國國家非金屬夾雜標(biāo)準(zhǔn)評定鋼材夾雜級別,。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,。
疏松
鋼材截面熱酸蝕試片上組織不致密的現(xiàn)象。在鋼材橫斷面熱酸蝕試片上,，存在許多孔隙和小黑點(diǎn)子,，呈現(xiàn)組織不致密現(xiàn)象，當(dāng)這些孔隙和小黑點(diǎn)子分布在整個試片上時叫一股疏松,，集中分布在中心的叫做中心疏松,。在縱向熱酸蝕試片上，疏松表現(xiàn)為不同長度的條紋,，但仔細(xì)觀察或用8～10倍放大鏡觀察,，條紋沒有深度。用掃描電子顯微鏡觀察孔隙或條紋,，可以發(fā)現(xiàn)樹枝晶末梢有金屬結(jié)晶的自由表面特征,。
疏松的成因與鋼水冷凝收縮和選分結(jié)晶有關(guān)。鋼水在結(jié)晶時,，先結(jié)晶的樹枝晶晶軸比較純凈,，而枝晶問富集偏析元素、氣體,、非金屬夾雜和少量未凝固的鋼水,， 后凝固時，不能夠全部充滿枝晶間,，因而形成一些細(xì)小微孔,。
鋼材在熱加工過程中，疏松可大大改善,，但當(dāng)鋼錠疏松嚴(yán)重時,，壓縮比不足或孔型設(shè)計不當(dāng)時，熱加工后疏松還會存在,。嚴(yán)重的疏松視為鋼材缺陷,，當(dāng)疏松嚴(yán)重時，鋼材的力學(xué)性能會受到一定影響,。但根據(jù)鋼材使用要求,，可以按標(biāo)準(zhǔn)圖片評定鋼材疏松級別,。
采用提高鋼水純凈度、加快冷卻速度,、連鑄用電磁攪拌和減少枝晶等措施,，可以減少疏松。
帶狀組織
熱加工后的低碳結(jié)構(gòu)鋼,，其顯微組織鐵素體和珠光體沿軋向平行排列,，呈帶狀分布，形成鋼材帶狀組織,。
帶狀組織形成的機(jī)制一般有3種：
(1）通常,，在低碳鋼中，當(dāng)樹枝晶間富集磷,、硫等雜質(zhì),，鋼材經(jīng)熱加工后,，非金屬夾雜被拉長,。如硫化物，而奧氏體在冷卻過程中先共析鐵素體沿硫化物夾雜形核和長大,，形成鐵素體條帶,。同時，鐵素體形成時向鐵素體條帶兩側(cè)排碳,，也形成了珠光體條帶,。
(2）當(dāng)?shù)吞间撝泻i較高時，先凝固的樹枝晶晶干成分較純,，形成鐵素體條帶,。而枝晶間含錳、碳,、硫,、磷等雜質(zhì)，而且鐵素體條帶也向枝晶間排碳,，形成珠光體條帶,。
(3）當(dāng)熱加工終軋溫度較低時，在雙相區(qū)軋制也能形成帶狀組織,。
帶狀組織實(shí)質(zhì)上是鋼材組織不均勻的一種表現(xiàn),，影響鋼材性能，產(chǎn)生備向異性,。帶狀組織降低鋼材塑性,、沖擊韌性和斷面收縮率，特別是對橫向力學(xué)性能影響較大,。
根據(jù)鋼材的使用要求,，可以按中國國家?guī)罱M織評級標(biāo)準(zhǔn)圖片來評定鋼材帶狀組織的級別,。
降低鋼中夾雜和樹枝晶成分偏析是減輕鋼中帶狀組織的主要措施。
注意事項(xiàng)
碳素鋼淬火時通常采用水冷,，但對小尺寸的中碳鋼,，尤其是直徑為8―12mm的45號鋼淬火時容易產(chǎn)生裂紋，這是一個較為復(fù)雜的問題,。采取的措施是淬火時試樣在水中快速攪動,，或者采用油冷，可避免出現(xiàn)裂紋,。包裝,，裸裝，國產(chǎn)鋼按鋼號在端部進(jìn)行涂色,，詳見GB/T699-88標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定,。
