碳結鋼鋼材截面熱酸蝕試片上組織不致密的現象。在鋼材橫斷面熱酸蝕試片上,存在許多孔隙和小黑點子,呈現組織不致密現象,當這些孔隙和小黑點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,疏松表現為不同長度的條紋,但仔細觀察或用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,可以發現樹枝晶末梢有金屬結晶的自由表面特征。疏松的成因與鋼水冷凝收縮和選分結晶有關。鋼水在結晶時,先結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, 凝固時,不能夠全部充滿枝晶間,因而形成一些細小微孔。材在熱加工過程中,疏松可大大改善,但當鋼錠疏松嚴重時,壓縮比不足或孔型設計不當時,熱加工后疏松還會存在。嚴重的疏松視為鋼材缺陷,當疏松嚴重時,鋼材的力學性能會受到一定影響。但根據鋼材使用要求,可以按標準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。
碳結鋼的翼緣都是等厚度的,有軋制截面,也有由3塊板組成的組合截面。工字鋼都是軋制截面,由于生產工藝差,翼緣內邊有1:10坡度。碳結鋼的軋制不同于普通工字鋼僅用一套水平軋輥,由于其翼緣較寬且無斜度(或斜度很小),故須增設一組立式軋輥同時進行輥軋,因此,其軋制工藝和設備都比普通軋機復雜。國內可生產的大軋制碳結鋼高度為800mm,超過了只能是組合截面。 我國熱軋碳結鋼國標(GB/T11263-1998)將碳結鋼分為窄翼緣、寬翼緣和鋼樁三類,其代號分別為hz、hk和hu。窄翼緣碳結鋼適用于梁或壓彎構件,而寬翼緣碳結鋼和碳結鋼樁則適用于軸心受壓構件或壓彎構件。
碳結鋼是一種截面面積分配更加優化、強重比更加合理的經濟斷面型材,因其斷面與英文字母“H”相同而得名。由于碳結鋼的各個部位均以直角排布,因此碳結鋼在各個方向上都具有抗彎能力強、施工簡單、節約成本和結構重量輕等優點,已被廣泛應用。 斷面形狀類似于大寫拉丁字母H的一種經濟斷面型材,又叫 鋼梁、寬緣(邊)碳結鋼或平行翼緣碳結鋼。碳結鋼的橫斷面通常包括腹板和翼緣板兩部分,又稱為腰部和邊部。
碳結鋼的翼緣內外側平行或接近于平行,翼緣端部呈直角,因此而得名平行翼緣碳結鋼。碳結鋼的腹板厚度比腹板同樣高的普通碳結鋼小,翼緣寬度比腹板同樣高的普通碳結鋼大,因此又得名寬緣碳結鋼。由形狀所決定,碳結鋼的截面模數、慣性矩及相應的強度均明顯優于同樣單重的普通碳結鋼。用在不同要求的金屬結構中,不論是承受彎曲力矩、壓力負荷、偏心負荷都顯示出它的優越性能,可較普通碳結鋼大大提高承
熱加工后的低碳結構鋼,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。帶狀組織形成的機制一般有3種:1)通常,在低碳鋼中,當樹枝晶間富集磷、硫等雜質,鋼材經熱加工后,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排碳,也形成了珠光體條帶。(2)當低碳鋼中含錳較高時,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,而且鐵素體條帶也向枝晶間排碳,形成珠光體條帶。)當熱加工終軋溫度較低時,在雙相區軋制也能形成帶狀組織。帶狀組織實質上是鋼材組織不均勻的一種表現,影響鋼材性能,產生備向異性。帶狀組織降低鋼材塑性、沖擊韌性和斷面收縮率,特別是對橫向力學性能影響較大。根據鋼材的使用要求,可以按中國 帶狀組織評級標準圖片來評定鋼材帶狀組織的級別。碳結鋼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。