碳素鋼是指通常含碳量小于1.35%的鐵碳合金，其中還含有限量以?xún)?nèi)的硅、錳和磷、硫等雜質(zhì)及其它微量的殘余元素。碳素鋼是近代工業(yè)中使用早、用量的基本材料，世界各工業(yè)國(guó)家，在努力增加低合金高強(qiáng)度鋼和合金鋼產(chǎn)量的同時(shí)，也非常注意改進(jìn)碳素鋼質(zhì)量，擴(kuò)大品種和使用范圍。特別是20世紀(jì)50年代以來(lái)，氧氣轉(zhuǎn)爐煉鋼、爐外噴吹、連續(xù)鑄鋼和連續(xù)軋制等新技術(shù)被普遍采用，進(jìn)一步改善了碳素鋼的質(zhì)量，擴(kuò)大了使用范圍。碳素鋼的產(chǎn)量在各國(guó)鋼總產(chǎn)量中的比重，約保持在80%左右，它不僅廣泛應(yīng)用于建筑、橋梁、鐵道、車(chē)輛、船舶和各種機(jī)械制造工業(yè)，而且在近代的石油化學(xué)工業(yè)、海洋開(kāi)發(fā)等方面，也得到大量使用。

應(yīng)變時(shí)效經(jīng)冷加工變形后的性能隨時(shí)間而變化的現(xiàn)象。碳和氮對(duì)應(yīng)變時(shí)效的影響，與對(duì)淬火時(shí)效的影響相似，磷也促進(jìn)應(yīng)變時(shí)效。低碳鋼因冷變形而消失的屈服點(diǎn)，隨時(shí)間的延長(zhǎng)而逐漸恢復(fù)。應(yīng)變時(shí)效比淬火時(shí)效更為復(fù)雜。如鋼材經(jīng)淬火后再進(jìn)行冷加工，無(wú)論在室溫或稍高溫度下，均將加速其應(yīng)變時(shí)效。

碳素鋼的時(shí)效常給工業(yè)生產(chǎn)帶來(lái)很大危害，例如沸騰鋼焊接后，由于時(shí)效使焊接接頭熱影響區(qū)出現(xiàn)細(xì)小裂紋，嚴(yán)重影響焊接結(jié)構(gòu)的性。但由于近代冶金技術(shù)的發(fā)展，和在工業(yè)生產(chǎn)中的應(yīng)用，尤其是氧氣轉(zhuǎn)爐煉鋼能獲得更低的氮、氧含量，因此時(shí)效問(wèn)題有所減輕。

鐵碳合金相圖的應(yīng)用

毛坯成型方法有：鑄造、焊接、鍛壓。其中鍛壓是這三種毛坯成型中綜合力學(xué)性能的一種。鍛壓工藝是將坯料加熱至奧氏體區(qū)域，使其有良好的塑性和低的抗變形性能，在施加外力的情況下改變其尺寸、結(jié)構(gòu)、力學(xué)性能的加工方法。在這里可以知道，鍛壓是碳鋼在完全奧氏體化的情況下，其塑性好，有較低的抗變形能力。因此，要使其完全奧氏體化，其溫度控制合理，才能夠達(dá)到要求。從圖看線1、線3，分別代表的是亞共析鋼、過(guò)共析鋼組織隨溫度變化其性能會(huì)改變的情況。當(dāng)亞共析鋼加熱到727℃時(shí)，P開(kāi)始向A轉(zhuǎn)變。當(dāng)繼續(xù)加熱至GS的交點(diǎn)a時(shí)，F(xiàn)完全轉(zhuǎn)變成A了。此時(shí)，塑性變形能力較好，抗變形能力小。溫度繼續(xù)上升，其塑性變形會(huì)有提高，但是溫度過(guò)高，施加壓力過(guò)程中，會(huì)使坯料表面產(chǎn)生加工硬化，同時(shí)會(huì)伴隨有脫碳現(xiàn)象。因此，一般將始鍛溫度控制在固相線以下200℃左右。終端溫度控制在PSK線以上60℃左右。合理控制好鍛壓溫度，既可以保證坯料有良好的鍛壓性能，能夠滿足預(yù)期形狀、尺寸精度要求。同時(shí)，可以避免加工硬化帶來(lái)的內(nèi)應(yīng)力裂紋、脫碳現(xiàn)象。鐵碳合金由含碳量不同被分為碳鋼、鑄鐵兩大類(lèi)材料，鑄鐵的鑄造性能好，強(qiáng)度硬度高屬脆性材料。碳鋼鑄造性能一般，但綜合力學(xué)性能較鑄鐵好。因此，對(duì)于結(jié)構(gòu)復(fù)雜又承受靜載荷零件選擇鑄鐵。對(duì)于形狀復(fù)雜而又要求有一定力學(xué)性能承受一定量動(dòng)載荷的零件，可以考慮用碳鋼，或者合金鋼。