有的碳素結(jié)構(gòu)鋼還添加微量的鋁或鈮(或其它碳化物形成元素)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)。
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。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。
冶煉、加工對碳素鋼性能的影響碳素鋼大都采用氧氣轉(zhuǎn)爐和平爐冶煉,優(yōu)質(zhì)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,碳素鋼可分為鋼、沸騰鋼和介于兩者之間的半鋼。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(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。