碳素鋼的性能主要取決于鋼的含碳量和顯微組織。在退火或熱軋狀態下﹐隨含碳量的增加﹐鋼的強度和硬度升高﹐而塑性和沖擊韌性下降。焊接性和冷彎性變差。所以工程結構用鋼﹐常限制含碳量。

碳素鋼中的殘余元素和雜質元素如錳﹑硅﹑鎳﹑磷﹑硫﹑氧﹑氮等﹐對碳素鋼的性能也有影響。這和影響有時互相加強﹐有時互相抵銷。例如﹕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。殘余元素除錳﹑鎳外都降低鋼的沖擊韌性﹐增加冷脆性。除硫和氧降低強度外﹐其它雜質元素均在不同程度上提高鋼的強度。幾乎所有的雜質元素都能降低鋼的塑性和焊接性。

氫在鋼中能造成很多嚴重缺陷﹐如產生白點﹑點狀偏析﹑氫脆﹑表面鼓泡和焊縫熱影響區內的裂縫等。為保證鋼的質量﹐必須盡可能降低鋼中氫的含量。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專用鋼﹐如深沖用鋼板﹐則是不利的。

冶煉﹑加工對碳素鋼性能的影響碳素鋼大都采用氧氣轉爐和平爐冶煉﹐優質碳素鋼也采用電弧爐生產。根據煉鋼過程脫氧程度的不同﹐碳素鋼可分為鎮靜鋼﹑沸騰鋼和介于兩者之間的半鎮靜鋼。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。近年來人們通過真空處理﹑爐外精煉和噴吹技術等﹐都可獲得更高純凈度的鋼﹐從而顯著改善了碳素鋼的品質。

碳素鋼的塑性加工工藝通常分熱加工和冷加工。經過熱加工﹐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﹐熱加工可破壞鑄態組織﹑細化晶粒。使鍛軋的鋼材比鑄態具有更好的力學性能。經冷加工的鋼﹐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﹐廣泛應用連續鑄鋼工藝。

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2020年6月29日