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主要指碳的质量分数小于2.11%而不含有特意加入的合金元素的钢。有时也称为普碳钢或碳素钢。碳钢也叫碳素钢,指含炭量Wc小于2.11%的铁碳合金。 碳钢除含碳外一般还含有少量的硅、锰、硫、磷。 工业上应用的碳素钢碳含量一般不超过1.4%。这是因为含碳量超过此量后,钢表 现出很大的硬脆性,并且加工困难,失去生产和使用价值。碳素钢按其质量不同可分为普通碳素结构钢和优质碳素结构钢二类。优质碳素结构钢规定硫、磷的允许含量比普通碳素钢低 ,所以综合机械性能比普通碳素钢好。

1、碳素钢按化学成分(即以含碳量)可分为低碳钢、中碳钢和高碳钢。 
(1) 低碳钢
又称软钢, 含碳量从0.10%至0.30%低碳钢易于接受各种加工如锻造, 焊接和切削, 常用於制造链条, 铆钉, 螺栓, 轴等。 
(2) 中碳钢
碳量0.25%~0.60%的碳素钢。有镇静钢、半镇静钢、沸腾钢等多种产品。除碳外还可含有少量锰(0.70%~1.20%)。按产品质量分为普通碳素结构钢和优质碳素结构钢。热加工及切削性能良好,焊接性能较差。强度、硬度比低碳钢高,而塑性和韧性低于低碳钢。可不经热处理,直接使用热轧材、冷拉材,亦可经热处理后使用。淬火、回火后的中碳钢具有良好的综合力学性能。能够达到的最高硬度约为 HRC55(HB538),σb为600~1100MPa。所以在中等强度水平的各种用途中,中碳钢得到最广泛的应用,除作为建筑材料外,还大量用于制造各种机械零件。 
(3)高碳钢 
常称工具钢 , 含碳量从0.60%至1.70%, 可以淬硬和回火。锤, 撬棍等由含碳量0.75%的钢制造; 切削工具如钻头, 丝攻, 铰刀等由含碳量0.90% 至1.00% 的钢制造。 
2、按钢的品质可分为普通碳素钢和优质碳素钢。 
(1)普通碳素结构钢 又称普通碳素钢,对含碳量、性能范围以及磷、硫和其他残余元素含量的限制较宽。在中国和某些国家根据交货的保证条件又分为三类:甲类钢(A类钢)是保证力学性能的钢。乙类钢(B类钢)是保证化学成分的钢。特类钢 (C类钢)是既保证力学性能又保证化学成分的钢,常用于制造较重要的结构件。中国目前生产和使用最多的是含碳量在0.20%左右的A3钢(甲类3号钢),主要用于工程结构。 
有的碳素结构钢还添加微量的铝或铌(或其他碳化物形成元素)形成氮化物或碳化物微粒,以限制晶粒长大,使钢强化,节约钢材。在中国和某些国家,为适应专业用钢的特殊要求,对普通碳素结构钢的化学成分和性能进行调整,从而发展了一系列普通碳素结构钢的专业用钢(如桥梁、建筑、钢筋、压力容器用钢等)。 
(2)优质碳素结构钢 和普通碳素结构钢相比,硫、磷及其他非金属夹杂物的含量较低。根据含碳量和用途的不同,这类钢大致又分为三类:①小于0.25%C为低碳钢,其中尤以含碳低于0.10%的08F,08Al等,由于具有很好的深冲性和焊接性而被广泛地用作深冲件如汽车、制罐……等。20G则是制造普通锅炉的主要材料。此外,低碳钢也广泛地作为渗碳钢,用于机械制造业。②0.25~0.60%C为中碳钢,多在调质状态下使用,制作机械制造工业的零件。③大于0.6%C为高碳钢,多用于制造弹簧、齿轮、轧辊等。根据含锰量的不同,又可分为普通含锰量(0.25~0.8%)和较高含锰量(0.7~1.0%和0.9~1.2%)两钢组。锰能改善钢的淬透性,强化铁素体,提高钢的屈服强度、抗拉强度和耐磨性。通常在含锰高的钢的牌号后附加标记“Mn”,如15Mn、20Mn以区别于正常含锰量的碳素钢。 
3、按用途则又可分为碳素结构钢、碳素工具钢。 
碳素工具钢 含碳量在0.65~1.35%之间,经热处理后可得到高硬度和高耐磨性,主要用于制造各种工具、刃具、模具和量具(见工具钢)。 
碳素结构钢按照钢材屈服强度分为5个牌号: 
  Q195、Q215、Q235、Q255、Q275 
每个牌号由于质量不同分为A、B、C、D等级,最多的有四种,有的只有一;另外还有钢材冶炼的脱氧方法区别。 
脱氧方法符号: 
  F——沸腾钢 
  b——半镇静钢 
  Z——镇静钢 
  TZ——特殊镇静钢 
碳素钢的冶炼通常在转炉、平炉中进行。转炉一般冶炼普通碳素钢,而 平炉可以冶炼各种优质钢。近年来氧气顶吹转炉炼钢技术发展很快,有趋势可代替平炉炼钢。将炼好的钢液注入钢锭模,就得到各种钢锭。钢锭经过锻压或轧制后便加工成各种形状的钢材和锻件。钢锭经过压力加工后,能够改善钢的内部组织和夹杂物分布,所以同样成分的钢材要比钢锭的性能优越一些。 
Q195 用于制造承载较小的零件、铁丝、铁圈、垫铁、开口销、拉杆、冲压件以及焊接件等。 Q215 A 用于制造拉杆、套圈、垫圈、渗圈、渗碳零件以及焊接件等。 Q235 A A、B级用于制造金属结构件、心部强度要求不高的渗碳件或碳氮共渗件、拉杆、连杆、吊钩、车钩、螺栓、螺母、套筒、轴以及接件;C、D级用于制造重要的焊接结构件。 Q255 A 用于制造转轴、心轴、吊钩、拉杆、摇杆、楔等强度要求不高的零件。此负焊接性尚可。 Q275 用于制造轴类、链轮、齿轮、吊钩等强度要求高的零件。
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