從制備拉伸試樣的同一批鋼材上取樣并進行化學成分分析，結果見表1。

表1 低碳貝氏體彈簧鋼化學成分(質量分數)％

可見表中各元素含量同本研究設計成分一致，成分達標。

從制備拉伸試樣的同一批鋼材上取3個硬度試樣，分別編號為1，2，3號，并對其進行洛氏硬度測試，結果見表2。

表2 硬度測試結果HRC

可見3個試樣不同區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，經磨拋后使用光學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GB/T 10561－2005«鋼中非金屬夾雜物含量的測定———標準評級圖顯微檢驗法»可評為D2細系。  

將試樣用4％(體積分數)的硝酸酒精溶液浸蝕，再采用光學顯微鏡對其顯微組織進行觀察，如圖3所示。

圖3 低碳貝氏體彈簧鋼顯微組織形貌

為了更進一步觀察組織，確定組織特征，對試樣進行掃描電鏡(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所需。

本試驗主要是得到板條狀貝氏體及少量粒狀貝氏體，是低碳合金鋼中經常出現的組織。為抑制貝氏體組織轉變過程中碳化物的析出以及提高鋼中殘余奧氏體穩定性，必須加入一定量的硅元素；此外，為細化晶粒組織，需進行鈮、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，對試樣進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夾雜物的成分，對其進行能譜分析，如圖7所示。

圖7 EDS測試位置及測試結果

由圖7a)和b)可知，該顆粒狀夾雜物為氧化物夾雜，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，鋼材的屈服強度、抗拉強度、屈強比都有不同程度的增加，且以鈦含量為0.042％(質量分數，下同)為界，屈服強度和抗拉強度的增長趨勢顯著增加，主要是因為鈦含量大于0.042％時，富余的鈦與碳元素結合析出顆粒細小的TiC顆粒，起到強烈的沉淀強化作用；斷后伸長率隨鈦含量的增加而減小，原因是鈦含量較低時析出的TiN尺寸較大，引起的脆化效應要遠強于TiC。