碳结钢钢水凝固过程中,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。
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。)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 带状组织评级标准图片来评定钢材带状组织的级别。碳结钢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。
优质碳素构造钢和普通碳素碳结钢相比,硫、磷及其他非金属夹杂物的含量较低。依据含碳量和用处的不同,这类钢大致又分为三类:小于0.25%C为低碳钢,其中尤以含碳低于0.10%的08F08Al等,由于具有很好的深冲性和焊接性而被普遍地用作深冲件如汽车、制罐…等。20G则是制造普通锅炉的主要资料。此外,低碳钢也普遍地作为渗碳钢,用于机械制造业。0.25~0.60%C为中碳钢,多在调质状态下运用,制造机械制造工业的零件。③大于0.6%C为高碳钢,多用于制造簧、齿轮、轧辊等。依据含锰量的不同,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,进步钢的屈从强度、抗拉强度和耐磨性。
碳结钢是一种截面面积分配更加优化、强重比更加合理的经济断面型材,因其断面与英文字母“H”相同而得名。由于碳结钢的各个部位均以直角排布,因此碳结钢在各个方向上都具有抗弯能力强、施工简单、节约成本和结构重量轻等优点,已被广泛应用。 断面形状类似于大写拉丁字母H的一种经济断面型材,又叫 钢梁、宽缘(边)碳结钢或平行翼缘碳结钢。碳结钢的横断面通常包括腹板和翼缘板两部分,又称为腰部和边部。
碳结钢的翼缘内外侧平行或接近于平行,翼缘端部呈直角,因此而得名平行翼缘碳结钢。碳结钢的腹板厚度比腹板同样高的普通碳结钢小,翼缘宽度比腹板同样高的普通碳结钢大,因此又得名宽缘碳结钢。由形状所决定,碳结钢的截面模数、惯性矩及相应的强度均明显优于同样单重的普通碳结钢。用在不同要求的金属结构中,不论是承受弯曲力矩、压力负荷、偏心负荷都显示出它的优越性能,可较普通碳结钢大大提高承