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從制備拉伸試樣的同一批鋼材上取樣并進(jìn)行化學(xué)成分分析，結(jié)果見表1。

表1 低碳貝氏體彈簧鋼化學(xué)成分(質(zhì)量分?jǐn)?shù))％

可見表中各元素含量同本研究設(shè)計(jì)成分一致，成分達(dá)標(biāo)。

從制備拉伸試樣的同一批鋼材上取3個(gè)硬度試樣，分別編號(hào)為1，2，3號(hào)，并對(duì)其進(jìn)行洛氏硬度測(cè)試，結(jié)果見表2。

表2 硬度測(cè)試結(jié)果HRC

可見3個(gè)試樣不同區(qū)域的洛氏硬度分布不均，表明材料在組織或成分上存在分布不均的可能性。

從制備拉伸試樣的同一批鋼材上取樣，經(jīng)磨拋后使用光學(xué)顯微鏡觀察其夾雜物情況，如圖2所示，基體中存在較多顆粒狀和塊狀非金屬夾雜物。

圖2 非金屬夾雜物形貌

依據(jù)GB/T 10561－2005«鋼中非金屬夾雜物含量的測(cè)定———標(biāo)準(zhǔn)評(píng)級(jí)圖顯微檢驗(yàn)法»可評(píng)為D2細(xì)系。  

將試樣用4％(體積分?jǐn)?shù))的硝酸酒精溶液浸蝕，再采用光學(xué)顯微鏡對(duì)其顯微組織進(jìn)行觀察，如圖3所示。

圖3 低碳貝氏體彈簧鋼顯微組織形貌

為了更進(jìn)一步觀察組織，確定組織特征，對(duì)試樣進(jìn)行掃描電鏡(SEM)觀察，如圖4所示。

圖4 低碳貝氏體彈簧鋼SEM形貌

由圖3可知，試樣的大部分組織為板條狀貝氏體，且伴有少量粒狀貝氏體，并且存在孔洞及凹坑，孔洞是由于鑄錠脫氧不充分而形成的氣孔，凹坑則是由第二相脫落后形成，并均可觀察到未知成分的白塊組織。

由圖4可知，在高倍掃描電鏡下貝氏體組織的板條特征十分明顯，組織特征符合本次試驗(yàn)所需。

本試驗(yàn)主要是得到板條狀貝氏體及少量粒狀貝氏體，是低碳合金鋼中經(jīng)常出現(xiàn)的組織。為抑制貝氏體組織轉(zhuǎn)變過程中碳化物的析出以及提高鋼中殘余奧氏體穩(wěn)定性，必須加入一定量的硅元素；此外，為細(xì)化晶粒組織，需進(jìn)行鈮、鈦微合金化處理。

為觀察上述缺陷的分布情況，將試樣置于低倍掃描電鏡下觀察，如圖5所示。

圖5 低倍下缺陷分布形貌

為更清晰地觀察上述缺陷的形貌，對(duì)試樣進(jìn)行高倍掃描電鏡觀察，如圖6所示。

圖6 高倍下缺陷分布形貌

由圖5和圖6可知，試樣基體中存在較多夾雜物、白塊、氣孔和凹坑；夾雜物呈不規(guī)則顆粒狀，白塊尺寸較大呈方形棱角狀。

為確定白塊組織和顆粒狀?yuàn)A雜物的成分，對(duì)其進(jìn)行能譜分析，如圖7所示。

圖7 EDS測(cè)試位置及測(cè)試結(jié)果

由圖7a)和b)可知，該顆粒狀?yuàn)A雜物為氧化物夾雜，主要是以氧化鋁的形式存在，為脫氧殘留物；由圖7c)和d)可知，白塊的成分主要是以鈦元素為主的氮化物。含鈦微合金低碳鋼隨著鋼中鈦含量的增加，鋼材的屈服強(qiáng)度、抗拉強(qiáng)度、屈強(qiáng)比都有不同程度的增加，且以鈦含量為0.042％(質(zhì)量分?jǐn)?shù)，下同)為界，屈服強(qiáng)度和抗拉強(qiáng)度的增長趨勢(shì)顯著增加，主要是因?yàn)殁伜看笥?.042％時(shí)，富余的鈦與碳元素結(jié)合析出顆粒細(xì)小的TiC顆粒，起到強(qiáng)烈的沉淀強(qiáng)化作用；斷后伸長率隨鈦含量的增加而減小，原因是鈦含量較低時(shí)析出的TiN尺寸較大，引起的脆化效應(yīng)要遠(yuǎn)強(qiáng)于TiC。