低碳鋼軋材是黑色冶金工業最普通的一種成品鋼材。其年產量以數千萬噸計。按現行標準規定，普通低碳結構用鋼材含有以下成分：≤0.22%C;≤1.5～2.0%的以置換固溶體形式存在的合金元素(Mn、Si、Ni、Cu和Cr);≤0.1%的以強碳化合物和強氮化物的形成元素(Al、Ti、Nb和V);還含有少于0.05%的有害雜質(S和P)。

  十年來，這種在線強化工藝技術及其產品得到了不斷完善。盡管如此，經熱軋后直接提供的低碳鋼材一般都存在強度指標偏低和耐寒性較差的缺點。近二十年來的課題歸結為生產較高級強度級的低碳鋼材兩大課題。通過在軋制生產線上采用這樣或那樣的熱處理工藝來強化軋件性能，使這一課題成功地得到了解決。

  試驗方法

  試驗對象為鋼筋及異型材——后者為3鋼制成的角鋼、鋼梁、槽鋼。所有這些型材都在中、小型型材軋機生產線軋制與強化。在精軋機架后面設置淬水箱，冷卻水經特制的高壓噴槍，用紊流水強化冷卻軋件表面。軋件以8～15m/s的速度經過淬水箱。從1000～1050～終軋溫度降到中間溫度580～680"C(視供水強度而定)。然后將型材送到冷卻輥道上，在那里靠金屬中蓄存的熱量進行自回火。

  研究軋件截面的金相組織，測定其硬度值。按照標準進行機械性能試驗。用中央工業建筑科學研究所提出的專用試件要求在-60～+20℃下進行沖擊韌性試驗，再根據試驗結果判斷鋼的耐寒性能。采用靜態懸臂彎曲進行應力耐蝕性試驗，根據標準規定，試驗在給定的恒負荷條件下，于氮化物沸水(約100℃)溶液中持續放置100小時(溶液含60%的硝酸鈣和5%的硝酸鋁)。再測試極限應力值，若低于它，則不會出現腐蝕龜裂缺陷。

  試驗結果及討論

  按上述工藝強化的型材存在截面金相組織不均勻，即金相組織的各向異性具有自然混合材料的特點。在型材表面有一薄的硬化層(每側約1.0～2.0mm);而型材中心較軟并有韌性。

  下面將討論鋼筋的抗脆性斷裂是如何隨直徑的變化而變化的。用中央工業建筑科學研究所擬定的專用試件作沖擊彎曲試驗，以便研究強化鋼筋的耐寒性能。在這些試件上刻有側面鋒利的切口，從而出現復雜應力狀態，后者易于引起材料斷裂。在這種情況下，作用在試件上的斷裂功將首先影響到材料的表層。鋼筋斷裂的臨界準數Ap正常取Ap=49J。直徑為l6和25mm的鋼筋于-70℃冷處理后Ap>49J。直徑為10mm的鋼筋在這一溫度下出現不應有的偏差，這就是說直徑10mm的鋼筋的耐寒性很不佳。這些試驗數據結果與表面硬度變化相關。

  在評估鋼筋的抗應力腐蝕時，這一情況更為明顯。可以看出，材料抗應力腐蝕的能力隨鋼筋直徑減小而下降。如果鋼筋直徑d鋼筋≥16mm且其極限應力值達到屈服點水平，則鋼筋實際上沒有腐蝕，而直徑10mm的鋼筋其極限應力值達到250～300MPa水平，鋼筋出現腐蝕龜裂現象。在所試驗的鋼筋中，我們早以觀察到鋼筋龜裂的發展現象。本文得出的結果證明了被公認的觀點，尤其是腐蝕斷裂更敏感。

  研究可以確認：低碳鋼只能強化到表層硬度不超過320I-W的水平。在討論生產工藝時鋼筋強度保質水平宜確定為：=500MPa。這樣，鋼筋使用廠 挑選高性能的鋼筋最簡單的檢測方法是測量強化鋼筋的表面硬度，即硬度值不應超過320HV。

  結論

  1)在中小型型材軋制生產線上采用紊流水連續水淬處理辦法可以強化3型低碳鋼材，其屈服點可達500MPa。

  2)在限制鋼材表面硬度值≤320HV條件下，屈服點達≥500MPa的鋼材保證具備高的使用性能和工藝性能。