鋼材含碳量的案例
為什么含碳量高的鋼材容易斷裂？
含碳量高的鋼材為什么容易斷裂？
含碳量高的棒材發(fā)生過(guò)很多次斷裂，如45#鋼做的軸，使用不太長(zhǎng)的時(shí)間就發(fā)生斷裂。從斷裂后部件上取樣，進(jìn)行金相分析，往往找不到產(chǎn)生的原因，即算牽強(qiáng)附會(huì)找到了一些原因，也不是實(shí)際的原因。
為了確保更高的強(qiáng)度，還必須在鋼中添加碳，隨之就會(huì)析出鐵碳化物。從電化學(xué)的觀點(diǎn)來(lái)看，鐵碳化物發(fā)揮了陰極作用，加快了基體周邊的陽(yáng)極溶解反應(yīng)。在顯微組織內(nèi)的鐵碳化物體積分?jǐn)?shù)的增大還歸因于碳化物的低氫超電壓特性。
鋼材表面易于產(chǎn)生并吸附氫，氫原子向鋼材內(nèi)部滲入的同時(shí)，氫的體積分?jǐn)?shù)就可能會(huì)增加，最終使得材料的抗氫脆性能顯著降低。
高強(qiáng)鋼材耐腐蝕性和抗氫脆性的顯著降低不僅有害于鋼材的性能，還會(huì)極大地限制鋼材的應(yīng)用。
如汽車(chē)用鋼暴露于氯化物等各種腐蝕環(huán)境中，在應(yīng)力作用下，可能出現(xiàn)的應(yīng)力腐蝕開(kāi)裂（SCC）現(xiàn)象就會(huì)對(duì)車(chē)身的安全性造成嚴(yán)重的威脅。
碳含量越高，氫擴(kuò)散系數(shù)減小，氫溶解度增大。學(xué)者Chan曾經(jīng)提出，析出物（作為氫原子的陷阱位置）、電位、空孔等各種晶格缺陷與碳含量成正比，碳含量增大，就會(huì)抑制氫擴(kuò)散，因此氫擴(kuò)散系數(shù)也較低。
由于碳含量與氫溶解度成正比關(guān)系，作為氫原子陷阱的碳化物，體積分?jǐn)?shù)越大，鋼材內(nèi)部的氫擴(kuò)散系數(shù)越小，氫溶解度增大，氫溶解度也包含了有關(guān)擴(kuò)散性氫的信息，因而氫脆敏感性最高。隨著碳含量的增加，氫原子的擴(kuò)散系數(shù)減小，表面氫濃度增大，這是因?yàn)?em>鋼材表面的氫超電壓下降所致。
從動(dòng)電壓極化試驗(yàn)結(jié)果來(lái)看，試樣的碳含量越高，酸性環(huán)境中就易于發(fā)生陰極還原反應(yīng)（氫生成反應(yīng)）以及陽(yáng)極溶解反應(yīng)。
展開(kāi) 消失模工藝鑄件含碳量超標(biāo)的9大主要原因分析及操作要點(diǎn)匯總
造成鑄件含碳量超標(biāo)的原因主要有以下幾點(diǎn)
01
鑄件的模樣材料選擇不合理。在鑄件白模模樣材料的選擇中，一是含碳量高；二是白模密度太高。從而造成鑄件模樣在澆注過(guò)程中的熱分解時(shí)含碳量高，使鑄件在澆注充型過(guò)程中液相及霧狀游離碳含量高，造成鑄鋼件的滲碳機(jī)率增大。
02
選擇含碳量低的泡沫塑料或預(yù)發(fā)珠粒制作鑄件模樣。目前國(guó)內(nèi)生產(chǎn)的聚苯乙烯泡塑EPS含碳量為92%；苯乙烯甲基丙烯酸甲酯共聚樹(shù)脂STMMAC含碳量為69.6%；可發(fā)性聚甲基丙烯酸甲酯EPMMA，含碳量為60.0%；用EPS材質(zhì)制作鑄件模具將使鑄件在澆注過(guò)程中，鋼水的含碳量增加0.1%～0.3%，而采用EPMMA或STMMA材料進(jìn)行鑄件模具制作時(shí)，鑄件在澆注過(guò)程中因模具材質(zhì)原因造成的增碳量低于0.05%。
03
選擇適宜的泡沫密度進(jìn)行鑄件模樣的制作。在保證模樣制作溫度技術(shù)要求和鑄件生產(chǎn)澆注時(shí)不出現(xiàn)因泡沫塑料質(zhì)量引起的其他缺陷時(shí)，制作鑄件模樣的泡沫密度越小、泡沫塑料越少，對(duì)減少鑄件的滲碳積碳現(xiàn)象越好。
04
提高鑄件模樣的制作質(zhì)量。鑄件模樣能整體制作時(shí)，不應(yīng)采用組合制作，要盡量減少鑄件模樣的粘接面。進(jìn)行模樣粘接結(jié)合時(shí)要保證模樣的粘接組合面光滑平整，盡量減少粘接用膠量，降低膠的熱分解產(chǎn)物量即降低了熱分解產(chǎn)物的含碳量。
展開(kāi) 消失模工藝鑄件含碳量超標(biāo)的9大主要原因分析及操作要點(diǎn)匯總
造成鑄件含碳量超標(biāo)的原因主要有以下幾點(diǎn)
01
鑄件的模樣材料選擇不合理。在鑄件白模模樣材料的選擇中，一是含碳量高；二是白模密度太高。從而造成鑄件模樣在澆注過(guò)程中的熱分解時(shí)含碳量高，使鑄件在澆注充型過(guò)程中液相及霧狀游離碳含量高，造成鑄鋼件的滲碳機(jī)率增大。
02
選擇含碳量低的泡沫塑料或預(yù)發(fā)珠粒制作鑄件模樣。目前國(guó)內(nèi)生產(chǎn)的聚苯乙烯泡塑EPS含碳量為92%；苯乙烯甲基丙烯酸甲酯共聚樹(shù)脂STMMAC含碳量為69.6%；可發(fā)性聚甲基丙烯酸甲酯EPMMA，含碳量為60.0%；用EPS材質(zhì)制作鑄件模具將使鑄件在澆注過(guò)程中，鋼水的含碳量增加0.1%～0.3%，而采用EPMMA或STMMA材料進(jìn)行鑄件模具制作時(shí)，鑄件在澆注過(guò)程中因模具材質(zhì)原因造成的增碳量低于0.05%。
03
選擇適宜的泡沫密度進(jìn)行鑄件模樣的制作。在保證模樣制作溫度技術(shù)要求和鑄件生產(chǎn)澆注時(shí)不出現(xiàn)因泡沫塑料質(zhì)量引起的其他缺陷時(shí)，制作鑄件模樣的泡沫密度越小、泡沫塑料越少，對(duì)減少鑄件的滲碳積碳現(xiàn)象越好。
04
提高鑄件模樣的制作質(zhì)量。鑄件模樣能整體制作時(shí)，不應(yīng)采用組合制作，要盡量減少鑄件模樣的粘接面。進(jìn)行模樣粘接結(jié)合時(shí)要保證模樣的粘接組合面光滑平整，盡量減少粘接用膠量，降低膠的熱分解產(chǎn)物量即降低了熱分解產(chǎn)物的含碳量。
展開(kāi) COMSOL這個(gè)模型再不會(huì)不應(yīng)該了昂(電磁加熱模型)
滾筒實(shí)際使用的金屬材料為Q235碳素結(jié)構(gòu)鋼材，其物理特性與仿真材料屬性相同。Q235 鋼材含碳量在0.12%~0.20%之間，熔點(diǎn)為1493 ℃，屈服值隨材質(zhì)厚度的增大而減小，電磁感應(yīng)線圈采用型號(hào) GN500 規(guī)格為 4mm2耐高溫編織云母線。
3、電磁場(chǎng)渦流場(chǎng)控制方程
電磁加熱系統(tǒng)由電磁加熱控制板和加熱線圈兩部分組成，電磁控制加熱板將工頻交流電整流、濾波、逆變成高頻交流電，交流電流過(guò)線圈并產(chǎn)生交變磁場(chǎng)，電磁感應(yīng)加熱中麥克斯韋方程組如下：
?·H = J （1）
?·E = - ?B/?t（2）
?·D = ρ （3）
?·B = 0 （4）
式中：?為漢米爾頓算子；向量H為磁場(chǎng)強(qiáng)度，A/m；向量J為電流密度，Α/m2；向量D為電通密度，C/m2；向量 B 為磁感應(yīng)強(qiáng)度，T；向量 E 為電場(chǎng)強(qiáng)度，V/m；ρ 為電荷密度，C/m3。
同時(shí)，4個(gè)向量H、E、D、B由以下方程構(gòu)成：
B = μrμ0H （5）
D = εrε0E （6）
J = σE （7）
E = ?V - ?A/?t（8）
? 2A?/?r2 +?A?/r·?r +? 2A?/?z2 - A?/r2 = μ0μrσ· ?A?/?t（9）
式中：μr為相對(duì)磁導(dǎo)率；μ0為真空磁導(dǎo)率，H/m；εr為介電常數(shù)；ε0 為真空介電常數(shù)，F(xiàn)/m；σ 為電導(dǎo)率，S/m；向量A為磁矢勢(shì)；r為磁感應(yīng)線圈截面半徑，m。
在經(jīng)典的感應(yīng)理論中，推導(dǎo)出的解從式 （8） 線圈產(chǎn)生的磁場(chǎng)開(kāi)始；也可從磁矢量勢(shì)A推導(dǎo)，式 （9）采用擬靜態(tài)方法求解。這里采用圓柱坐標(biāo)系，采用二維軸對(duì)稱模型求解方程。
展開(kāi) 
焊接裂紋專題——成因分析及其防治措施
3.1、熱裂紋
熱裂縫一般是指高溫下（從凝固溫度范圍附近至鐵碳平衡圖上的A3線以上溫度）如下圖所示所產(chǎn)生的裂紋，又稱高溫裂縫或結(jié)晶裂縫。
熱裂縫通常在焊縫內(nèi)產(chǎn)生，有時(shí)也可能出現(xiàn)在熱影響區(qū)，如圖所示。
原因：
由于焊接熔池在結(jié)晶過(guò)程中存在著偏析現(xiàn)象，低熔點(diǎn)共晶和雜質(zhì)在結(jié)晶過(guò)程中以液態(tài)間層存在形成偏析，凝固以后強(qiáng)度也較低，當(dāng)焊接應(yīng)力足夠大時(shí)，就會(huì)將液態(tài)間層或剛凝固不久的固態(tài)金屬拉開(kāi)形成裂縫。
此外，如果母材的晶界上也存在有低熔點(diǎn)共晶和雜質(zhì)，則在加熱溫度超過(guò)其熔點(diǎn)的熱影響區(qū)，這些低熔點(diǎn)化合物將熔化而形成液態(tài)間層，當(dāng)焊接拉應(yīng)力足夠大時(shí)，也會(huì)被拉開(kāi)而形成熱影響區(qū)液化裂縫。
總之，熱裂縫的產(chǎn)生是冶金因素和力學(xué)因素綜合作用的結(jié)果。
防治措施：
防止產(chǎn)生熱裂縫的措施，可以從冶金因素和力學(xué)因素兩個(gè)方面入手。
1） 控制母材及焊材有害元素、雜質(zhì)含量
限制母材及焊接材料（包括焊條、焊絲、焊劑和保護(hù)氣體）中易偏析元素及有害雜質(zhì)的含量。特別應(yīng)控制硫、磷等雜質(zhì)元素的含量和降低含碳量。
硫幾乎不溶于鋼，它與鐵生成低熔點(diǎn)的硫化鐵（FeS）。焊接時(shí)，硫化鐵的存在會(huì)導(dǎo)致焊縫熱裂和在熱影響區(qū)出現(xiàn)液化裂縫，使焊接性能變壞；同對(duì)硫以薄膜形式存在于晶界， 會(huì)使鋼的塑性和韌性下降。一般用于焊接的鋼材中硫含量應(yīng)不大于0.045%。有時(shí)還需要更嚴(yán)格的控制。
磷會(huì)使鋼的塑性和韌性下降，提髙鋼的脆性轉(zhuǎn)變溫度，并使焊縫和熱影響區(qū)產(chǎn)生裂縫。磷含量應(yīng)不大于0.055%。有時(shí)還需要更嚴(yán)格的控制
材料的焊接性能與含碳量密切相關(guān)。鋼材含碳量越髙，焊接性能變差。一般認(rèn)為，焊縫中碳含量控制在0.10 %以下，熱裂縫敏感性可大大降低。
調(diào)整焊縫金屬的化學(xué)成份，改善焊縫組織，細(xì)化焊縫晶粒，以提高其塑性，減少或分散偏析程度，控制低熔點(diǎn)共晶的有害影響。
展開(kāi) 技術(shù) | 焊接裂紋專題——成因分析及其防治措施
3、焊接裂紋的產(chǎn)生原因及防治措施
由于不同裂縫的產(chǎn)生原因和形成機(jī)理不同，下面就熱裂縫、冷裂縫和再熱裂縫三類分別予以討論
3.1、熱裂紋
熱裂縫一般是指高溫下（從凝固溫度范圍附近至鐵碳平衡圖上的A3線以上溫度）如下圖所示所產(chǎn)生的裂紋，又稱高溫裂縫或結(jié)晶裂縫。
熱裂縫通常在焊縫內(nèi)產(chǎn)生，有時(shí)也可能出現(xiàn)在熱影響區(qū)，如圖所示。
原因：
由于焊接熔池在結(jié)晶過(guò)程中存在著偏析現(xiàn)象，低熔點(diǎn)共晶和雜質(zhì)在結(jié)晶過(guò)程中以液態(tài)間層存在形成偏析，凝固以后強(qiáng)度也較低，當(dāng)焊接應(yīng)力足夠大時(shí)，就會(huì)將液態(tài)間層或剛凝固不久的固態(tài)金屬拉開(kāi)形成裂縫。
此外，如果母材的晶界上也存在有低熔點(diǎn)共晶和雜質(zhì)，則在加熱溫度超過(guò)其熔點(diǎn)的熱影響區(qū)，這些低熔點(diǎn)化合物將熔化而形成液態(tài)間層，當(dāng)焊接拉應(yīng)力足夠大時(shí)，也會(huì)被拉開(kāi)而形成熱影響區(qū)液化裂縫。
總之，熱裂縫的產(chǎn)生是冶金因素和力學(xué)因素綜合作用的結(jié)果。
防治措施：
防止產(chǎn)生熱裂縫的措施，可以從冶金因素和力學(xué)因素兩個(gè)方面入手。
1） 控制母材及焊材有害元素、雜質(zhì)含量
限制母材及焊接材料（包括焊條、焊絲、焊劑和保護(hù)氣體）中易偏析元素及有害雜質(zhì)的含量。特別應(yīng)控制硫、磷等雜質(zhì)元素的含量和降低含碳量。
硫幾乎不溶于鋼，它與鐵生成低熔點(diǎn)的硫化鐵（FeS）。焊接時(shí)，硫化鐵的存在會(huì)導(dǎo)致焊縫熱裂和在熱影響區(qū)出現(xiàn)液化裂縫，使焊接性能變壞；同對(duì)硫以薄膜形式存在于晶界， 會(huì)使鋼的塑性和韌性下降。一般用于焊接的鋼材中硫含量應(yīng)不大于0.045%。有時(shí)還需要更嚴(yán)格的控制。
磷會(huì)使鋼的塑性和韌性下降，提髙鋼的脆性轉(zhuǎn)變溫度，并使焊縫和熱影響區(qū)產(chǎn)生裂縫。磷含量應(yīng)不大于0.055%。有時(shí)還需要更嚴(yán)格的控制.
材料的焊接性能與含碳量密切相關(guān)。鋼材含碳量越髙，焊接性能變差。
展開(kāi) 【CAE案例】熱裂紋仿真：引入內(nèi)聚力單元以及應(yīng)用前景
母材和焊接材料中含有害雜質(zhì)，特別是硫，硫在鋼中與鐵化合形成硫化亞鐵(FeS)，硫化亞鐵與鐵發(fā)生反應(yīng)形成一種共晶物質(zhì)，凝固溫度為988℃，遠(yuǎn)低于鋼鐵的凝固溫度。所以硫是引起鋼材焊縫金屬中發(fā)生凝固裂紋的最主要的元素。另外，鋼材中含碳量較高時(shí)，有利于硫在晶界處富集,因而也是促進(jìn)形成凝固裂紋的原因，所以采用含碳量低的焊接材料有利于防止凝固裂紋的產(chǎn)生。
熱裂紋顯著的特征是斷面呈藍(lán)黑色，即金屬高溫氧化的顏色，有的在熱裂紋中有流入熔渣的痕跡。再者，孤坑裂紋多為熱裂紋。
熱裂紋對(duì)工業(yè)生產(chǎn)加工的危害極大，所以在生產(chǎn)過(guò)程中我們要采取一定的措施盡量避免熱裂紋的產(chǎn)生。除了使用合格、優(yōu)質(zhì)的電焊條外，還應(yīng)該在焊接時(shí)選擇合適的焊接規(guī)范，必要時(shí)應(yīng)采取預(yù)熱和緩冷措施，合理地安排焊接方向和焊接順序，以減小焊接應(yīng)力。其次調(diào)整焊縫金屬的合金成分，如焊接鉻鎳不銹鋼時(shí)，適當(dāng)提高焊縫金屬的含鉻量，可顯著提高焊縫金屬的抗熱裂紋性能。另外，我們可以在SPAR項(xiàng)目框架內(nèi)開(kāi)展工作（MRI）。我們需要開(kāi)發(fā)響應(yīng)焊接作業(yè)（維修和制造）具體需求的數(shù)字模型，以預(yù)測(cè)該過(guò)程的機(jī)械和冶金的影響。我們的最終目標(biāo)是改善和優(yōu)化維修隊(duì)的工程實(shí)踐。
02 解決方案
熱裂紋主要發(fā)生于奧氏體和鎳基不銹鋼之間，并且多發(fā)生在凝固的末期。
在固體成分較低的情況下，斷裂是由于晶界周?chē)囊耗ぶ辛鸭y的萌生和擴(kuò)展。
在固體成分較高的情況下，材料橋 “減緩 ”了裂紋的擴(kuò)展，固體橋是塑性變形引起的，造成了韌性破壞。
凝固過(guò)程中的熱裂紋取決于3個(gè)參數(shù)：
-所施加的累積塑性應(yīng)變；
-臨界應(yīng)變；
-BTR的靈敏度區(qū)間。
這些參數(shù)與以下的因素有關(guān)：
-合金的化學(xué)成分；
-焊接能量；
-結(jié)構(gòu)的形狀。
接下來(lái)在SPAR項(xiàng)目框架內(nèi)開(kāi)展建模。
展開(kāi) 為什么會(huì)有淬火裂紋？
而馬氏體的本質(zhì)脆性又決定于材料的冶金質(zhì)量、含碳量和合金元素、原始組織狀態(tài)、馬氏體的組織結(jié)構(gòu)、顯微應(yīng)力及顯微裂紋等。
圖1 淬火裂紋的宏觀形態(tài)圖
2.1.1 材料冶金質(zhì)量
縮孔和嚴(yán)重的軋制缺陷造成材料明顯的不均勻性，這時(shí)材料是不宜進(jìn)行熱處理的。而不少材料的冶金缺陷均可能單獨(dú)與宏觀或微觀的內(nèi)應(yīng)力發(fā)生作用，促發(fā)淬火裂紋。這些冶金質(zhì)量問(wèn)題包括：宏觀偏析、固溶體偏析、固溶氫、鍛軋缺陷、夾渣、鐵素體珠光體帶狀組織及碳化物帶狀組織等。
圖2 沿夾雜物擴(kuò)展的淬火裂紋
2.1.2 材料含碳量和合金元素
含碳量增加將降低馬氏體的斷裂強(qiáng)度。根據(jù)脆性固體理論斷裂強(qiáng)度：
其中E、d值與含碳量相關(guān)，含碳量提高，馬氏體中鐵原子間結(jié)合力降低，彈形模量也降低，鋼的斷裂強(qiáng)度也隨之降低。碳量增加，d值增加，使斷裂強(qiáng)度降低。
而合金元素對(duì)淬火裂紋的影響不一，例如Mn、Cr、V、Mo等元素與C一樣，隨其含量的增加而淬裂傾向變大。然而，B元素較為特殊，B能有效地提高淬透性。稀土元素對(duì)淬裂的影響研究甚少，說(shuō)法不一。適量的稀土元素可減少位錯(cuò)移動(dòng)所需要的摩擦力，因而有降低脆性破斷傾向的作用。稀土元素富集于晶界，可凈化和強(qiáng)化晶界，使P等雜質(zhì)難以再偏集于晶界，可能起到減輕沿晶斷裂的作用。
展開(kāi) 不銹鋼壓力容器的焊接技術(shù)
含鉻越高，預(yù)熱溫度應(yīng)越高。
② 采用小的線能量、不擺動(dòng)焊接。多層焊時(shí)，應(yīng)控制層間溫度不高于150℃，不宜連續(xù)施焊，以減小高溫脆化和475℃脆性影響。
③ 焊后進(jìn)行750 ~ 800℃退火處理，由于碳化物球化和鉻分布均勻，可恢復(fù)耐蝕性，并改善接頭塑性。退火后應(yīng)快冷，防止出現(xiàn)σ相及475℃脆性。
3. 馬氏體不銹鋼焊接要點(diǎn)
對(duì)于Cr13型馬氏體不銹鋼，當(dāng)采用同材質(zhì)焊條進(jìn)行焊接時(shí)，為了降低冷裂紋敏感性，確保焊接接頭塑、韌性，應(yīng)選用低氫型焊條并同時(shí)采取下列措施：
① 預(yù)熱。預(yù)熱溫度隨鋼材含碳量的增加而進(jìn)步，一般在100℃ ~ 350℃范圍內(nèi)。
② 后熱。對(duì)于含碳量較高或拘束度大的焊接接頭，焊后采取后熱措施，以防止焊接氫致裂紋。
③ 焊后熱處理。為改善焊接接頭塑、韌性和耐蝕性，焊后熱處理溫度一般為650℃ ~ 750℃，保溫時(shí)間按1h / 25mm計(jì)。
對(duì)于超級(jí)及低碳馬氏體不銹鋼，一般可不采取預(yù)熱措施，當(dāng)拘束度大或焊縫中含氫量較高時(shí)，采取預(yù)熱及后熱措施，預(yù)熱溫度一般為100℃ ~ 150℃，焊后熱處理溫度為590 ~ 620℃。
對(duì)于含碳量較高的馬氏體鋼。或在焊前預(yù)熱、焊后熱處理難以實(shí)施，以及接頭拘束度較大的情況下，工程中也可用奧氏體型的焊材，以進(jìn)步焊接接頭的塑、韌性，防止產(chǎn)生裂紋。
展開(kāi) 詳解脫碳層的組織結(jié)構(gòu)
本期文章整理了“脫碳”這部分的理論知識(shí)，不管熟不熟悉，大家就當(dāng)再溫習(xí)一遍吧~
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02
脫碳層的組織結(jié)構(gòu)
鋼材在脫碳?xì)夥罩屑訜釙r(shí)，根據(jù)其脫碳程度可以分為全脫碳層與半脫碳層兩類。
當(dāng)鋼材表面碳被基本燒損，表層呈現(xiàn)全部鐵素體晶粒時(shí)，稱為全脫碳層。圖1為共析碳鋼全脫碳層的金相組織。
圖1 共析鋼全脫碳層770℃，125X
半脫碳是指鋼材表面上的碳并未完全燒損，但已使表層含碳量低于鋼材的平均含碳量，如圖2所示。
圖2 共析鋼半脫碳層950℃，125X
脫碳層的測(cè)定方法見(jiàn)“GB/T 224—2019鋼的脫碳層深度測(cè)定法”中相關(guān)規(guī)定。
圖3 GB/T 224-2019 鋼的脫碳層深度測(cè)定法
對(duì)于結(jié)構(gòu)鋼、工具鋼來(lái)說(shuō)，表面脫碳是一種有害缺陷，它不僅使零件機(jī)械性能（硬度、強(qiáng)度、耐磨性、疲勞強(qiáng)度等）下降，在使用中發(fā)生早期失效，而且由于脫碳層中存在著很大的殘余拉應(yīng)力，往往是加工過(guò)程中造成廢品的主要因素，如表面淬火裂紋，磨削裂紋。僅對(duì)于某些硅鋼片、鉻鎳奧氏體不銹鋼等才利用脫碳來(lái)改善材料的某些性能。
圖4 沿工件外圓的弧形裂紋
脫碳層的成分、深度及組織形態(tài)，與鋼材的成分、加熱時(shí)間、加熱溫度與介質(zhì)條件等有關(guān)。
圖5 不同含碳量鋼在不同溫度下脫碳層濃度分布
圖5指出不同含碳量的碳鋼，分別加熱到850℃、950℃保持不同時(shí)間表層奧氏體脫碳后碳濃度的變化。
在加熱時(shí)脫碳，使奧氏體內(nèi)碳濃度（由內(nèi)向外）連續(xù)的降低，如含碳0.64%鋼在850℃加熱，奧氏體碳濃度在0.64-b點(diǎn)之間連續(xù)變化。
展開(kāi) 焊接缺陷及防治措施
一般用于焊接的鋼材中硫含量應(yīng)不大于0.045%，磷含量應(yīng)不大于0.055%。有時(shí)還需要更嚴(yán)格的控制。
材料的焊接性能與含碳量密切相關(guān)。鋼材含碳量越髙，焊接性能變差。一般認(rèn)為，焊縫中碳含量控制在0.10 %以下，熱裂縫敏感性可大大降低。
2）調(diào)整焊縫金屬的化學(xué)成份，改善焊縫組織，細(xì)化焊縫晶粒，以提高其塑性，減少或分散偏析程度，控制低熔點(diǎn)共晶的有害影響。例如焊接奧氏體不銹鋼時(shí)，采用奧氏體加鐵素體的雙相組織焊縫，可以提高其抗熱裂性能。而單相奧氏體組織的焊縫，則容易產(chǎn)生熱裂紋。
3）采用堿性焊條或焊劑，以降低焊縫中的雜質(zhì)含量，改善結(jié)晶時(shí)的偏析程度。
4）控制焊接規(guī)范，適當(dāng)提高焊縫的形狀系數(shù)，采用多層多道焊法，避免中心線偏析， 可防止中心線裂縫。
焊接時(shí)，單道焊縫截面上焊縫寬度與焊縫厚度的比值叫焊縫的形狀系數(shù)或焊縫成形系數(shù)。當(dāng)焊縫的形狀系數(shù)過(guò)小時(shí)，焊縫窄而深，低熔點(diǎn)雜質(zhì)會(huì)聚集在焊縫中心，產(chǎn)生熱裂縫的可能性大大增加，當(dāng)焊縫的形狀系數(shù)較大時(shí)，焊縫寬而淺，低熔點(diǎn)共晶和雜質(zhì)聚集在焊縫近表面區(qū)，大大降低了中心線裂縫的傾向
形狀系數(shù)對(duì)裂縫的影響
5）采取各種降低焊接應(yīng)力的工藝措施，如采用合理的焊接順序和方法、釆用較小的焊接線能量、整體預(yù)熱和錘擊法等。
6）收弧時(shí)填滿弧坑，可避免產(chǎn)生弧坑裂縫。
（2）冷裂縫
冷裂縫一般是指焊縫在冷卻過(guò)程中至A3溫度以下所產(chǎn)生裂縫。形成裂縫的溫度通常為300~200℃以下，在馬氏體轉(zhuǎn)變溫度范圍內(nèi)，故稱冷裂縫。
冷裂縫可以在焊接后立即出現(xiàn)，也可以在焊接以后的較長(zhǎng)時(shí)間才發(fā)生，故也稱為延遲裂縫。由于冷裂縫的產(chǎn)生與氫有關(guān)，也稱氫致裂縫。冷裂縫的產(chǎn)生具有延遲性質(zhì)，有可能造成預(yù)料不到的嚴(yán)重事故。因此，它具有更大的危險(xiǎn)性，必須充分重視。
低碳鋼和奧氏體不銹鋼焊接時(shí)，冷裂縫傾向較小。
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緊固件冷鐓成型工藝，一文搞懂！
低碳鋼比中碳鋼脹方要大，普碳鋼比相同含碳量的優(yōu)質(zhì)鋼脹方要大。
這可從鋼材的切削性能隨含碳量的增加而提高,得到解釋。當(dāng)然，由于鋼材含碳量增加，強(qiáng)度增加，它對(duì)孔沖的強(qiáng)韌性要求也更高。
此外，脹方與螺母對(duì)方尺寸（即對(duì)邊寬度）s與螺母高度m的比值有關(guān)，表36-4列出了部分規(guī)格螺母沖孔后的脹方值。
即使注意到了這些問(wèn)題，但往往由于螺母材質(zhì)發(fā)生變化(材質(zhì)為中碳鋼或合金鋼)，一般也解決不了因脹方而使s方超差的問(wèn)題，在M16及以上規(guī)格更突出。
展開(kāi) 鋼結(jié)構(gòu)考試習(xí)題集
11.規(guī)范規(guī)定普通螺栓抗拉強(qiáng)度設(shè)計(jì)值ftb取為螺栓鋼材抗拉強(qiáng)度設(shè)計(jì)值f的0.8倍，是為了考慮 的影響。
12. 實(shí)腹式偏心壓桿在彎矩平面外的失穩(wěn)屬于___________屈曲。
13. 使格構(gòu)式軸心受壓構(gòu)件滿足承載力極限狀態(tài)，除要保證強(qiáng)度、整體穩(wěn)定外，還必須保證___________。
14.鋼材隨時(shí)間進(jìn)展將發(fā)生屈服強(qiáng)度和抗拉強(qiáng)度提高、塑性和沖擊韌性降低的現(xiàn)象，稱為 。
15.根據(jù)施焊時(shí)焊工所持焊條與焊件之間的相互位置的不同，焊縫可分為平焊、立焊、橫焊和仰焊四種方位，其中___________施焊的質(zhì)量最易保證。
16.鋼材的含碳量越高，則強(qiáng)度越 ，韌性越 ，抗腐蝕性越 。
17.鋼號(hào)Q345—B表示 鋼材。
18.建筑鋼材中嚴(yán)格控制硫的含量，在Q235鋼中不得超過(guò)0.05%，在Q345鋼中不得超過(guò)0.045%，這是因?yàn)?em>含硫量過(guò)大，在焊接時(shí)會(huì)引起鋼材的___________。
19.鋼結(jié)構(gòu)防火性能差是由于當(dāng)溫度超過(guò)一定值時(shí)，鋼材的 和 將隨溫度升高而急劇降低。
20.鋼材的伸長(zhǎng)率是衡量鋼材___________性能的指標(biāo)，是通過(guò)一次靜力拉伸試驗(yàn)得到的。
21.當(dāng)軸心受壓構(gòu)件發(fā)生彈性失穩(wěn)時(shí)，提高鋼材的強(qiáng)度將___________構(gòu)件的穩(wěn)定承受載力。
22.當(dāng)構(gòu)件軸心受壓時(shí)，對(duì)于雙軸對(duì)稱截面，可能產(chǎn)生 ；對(duì)于無(wú)對(duì)稱軸的截面，可能產(chǎn)生 ；對(duì)于單軸對(duì)稱截面，則可能產(chǎn)生
。
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鋼材的定義：
鋼材是指含碳量在0.0218％～2.11％的鐵碳合金。在普通鋼材中添加Cr,Mo,V,Ni等合金成分就得到了合金鋼，我們的模具鋼材都屬于合金鋼。
改變鋼材性能的辦法，主要有以下三方面：
1. 合金成分
碳：C
增加淬火組織的硬度；
形成碳化物，提高耐磨性；
降低韌性；
降低可焊性
鉻：Cr
提高鋼之硬度，形成堅(jiān)硬及穩(wěn)定的碳化鉻,從而改善耐磨性；
能提高鋼的淬透性；
當(dāng)Cr含量超過(guò)12%, 具耐腐蝕作用，并提供良好拋旋光性
鉬：Mo
Mo是強(qiáng)碳化物形成元素，提高耐磨性；
Mo＞0.5％能抑止其他合金元素引致之回火脆性；
提供紅硬性，熱強(qiáng)度；
提高淬透性，回火穩(wěn)定性
釩：V
可以形成高硬度碳化物，提高耐磨性；
細(xì)化鋼的晶粒，降低過(guò)熱敏感性
提高鋼之強(qiáng)度、韌性及回火穩(wěn)定性
鎳：Ni
Ni能提高鋼的淬透性；
Ni能細(xì)化晶粒
硫（S）
常以MnS形式存在鋼中，割裂基體的連續(xù)性，惡化材料的韌性、抗腐蝕性、拋旋光性、放電加工性、蝕紋性，可提高材料的切削能力。
2. 冶煉工藝
普通煉鋼工藝
電渣重熔（ESR）
將粗鋼坯置于電渣爐中，通入強(qiáng)電流，使電爐產(chǎn)生很高的溫度，使粗鋼坯熔化成鋼水，鋼水流經(jīng)電渣，雜質(zhì)被電渣過(guò)濾吸附，從而達(dá)到純化的效果。整體重熔速度快，但一些非常細(xì)小的雜質(zhì)并未除去。
真空電弧重熔（VAR）
在真空爐里，通入強(qiáng)電流在鋼胚上，鋼胚底部開(kāi)始熔化，雜質(zhì)汽化成氣體被抽走，從而將鋼材純度提高，而且它是一滴一滴地凝固，凝固速度非常快，組織變得很致密。
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