簡介

碳素鋼

碳素鋼是近代工業中使用最早、用量最大的基本材料。世界各工業國家，在努力增加低合金高強度鋼和合金鋼產量的同時，也非常注意改進碳素鋼質量，擴大品種和使用范圍。

目前碳素鋼的產量在各國鋼總產量中的比重，約保持在80%左右，它不僅廣泛應用于建筑、橋梁、鐵道、車輛、船舶和各種機械制造工業，而且在近代的石油化學工業、海洋開發等方面，也得到大量使用。

基本參數

簡要介紹

含碳量小于2.11%，除鐵、碳和限量以內的硅、錳、磷、硫等雜質外，不含其他合金元素的鐵碳合金。工業用碳鋼的含碳量一般為0.05%~1.35%。碳素鋼的性能主要取決于含碳量。含碳量增加，鋼的強度、硬度升高，塑性、韌性和可焊性降低。與其他鋼類相比，碳素鋼使用最早，成本低，性能范圍寬 ，用量最大。適用于公稱壓力PN≤32.0MPa，溫度為-30-425℃的水、蒸汽、空氣、氫、氨、氮及石油制品等介質。常用牌號有WC1、WCB、ZG25及優質鋼20、25、30及低合金結構鋼16Mn

命名方法

1、碳素結構鋼

主要用途：各類工程。通常熱軋后空冷供貨，用戶一般不需進行熱處理而直接使用。這類鋼按其屈服強度等級共分五個等級。

命名：標志符號Q+最小σS值—等級符號+脫氧程度符號 如：Q235AF

等級符號：A、B、C、D（D級達到了優質鋼水平）

2、優質碳素結構鋼

主要用途：重要機件。可以通過熱處理調整零件的力學性能。出廠狀態可以是熱軋后空冷，也可以是退火、正火等狀態。按國家標準（GB/T699-1999的規定，分為優質鋼、高級優質鋼A和特級優質鋼E三個質量等級。

命名：用兩位數字表示，兩位數字表示鋼中含碳量的萬分之幾。 如：45鋼 WC=0.45%

常用牌號：08F、15、45、60等。

3、碳素工具鋼（WC=0.65%~1.35% 屬高碳鋼）

主要用途：制作各種小型工具。可進行淬火、低溫回火處理獲得高硬度高耐磨性。分為優質級和高級優質級兩大類。

命名：標志符號T+含碳量的1000倍。 如：T10 WC=1.0%

高級優質級在鋼號尾部加A，如T10A

4、一般工程用鑄造碳素鋼件（鑄鋼）

主要用途：難用鍛壓等方法成型的復雜零件且力學性能要求較高；

命名：標志符號ZG+最低σS值—最低σb值 如：ZG340-640 [1] 

表示方法

編號：Q+數字+質量等級符號·脫氧方法符號

例如：Q235A·F

其中Q表示屈服強度，235表示屈服強度的數值，A表示質量等級為A級，F表示沸騰鋼。

Q235A·F―表示屈服強度為235N/mm2；，A等級質量沸騰鋼。

化學影響

碳素鋼的性能主要取決于鋼的含碳量和顯微組織。在退火或熱軋狀態下，隨含碳量的增加，鋼的強度和硬度升高，而塑性和沖擊韌性下降（見圖）。焊接性和冷彎性變差。所以工程結構用鋼，常限制含碳量?！√妓劁撝械臍堄嘣睾碗s質元素如錳、硅、鎳、磷、硫、氧、氮等，對碳素鋼的性能也有影響。這些影響有時互相加強，有時互相抵銷。例如：①硫、氧、氮都能增加鋼的熱脆性，而適量的錳可減少或部分抵銷其熱脆性。②殘余元素除錳、鎳外都降低鋼的沖擊韌性，增加冷脆性。③除硫和氧降低強度外，其他雜質元素均在不同程度上提高鋼的強度。④幾乎所有的雜質元素都能降低鋼的塑性和焊接性。

氫在鋼中能造成很多嚴重缺陷，如產生白點、點狀偏析、氫脆、表面鼓泡和焊縫熱影響區內的裂縫等。為保證鋼的質量，必須盡可能降低鋼中氫的含量（見應力腐蝕斷裂和氫脆）。脫氧帶入的殘余元素如鋁，可減小低碳鋼的時效傾向，還可以細化晶粒，提高鋼在低溫下的韌性，但余量不宜過多。由爐料中帶入的殘余元素如鎳、鉻、鉬、銅等，含量高時可提高鋼的淬透性，但對要求具有高塑性的專用鋼，如深沖用鋼板，則是不利的。

加工性能

碳素鋼大都采用氧氣轉爐和平爐冶煉，優質碳素鋼也采用電弧爐生產。根據煉鋼過程脫氧程度的不同，碳素鋼可分為鎮靜鋼、沸騰鋼和介于兩者之間的半鎮靜鋼。冶煉方法對鋼的性能影響，主要是通過鋼的純凈度而起作用的。人們通過真空處理、爐外精煉和噴吹技術等，都可獲得更高純凈度的鋼，從而顯著改善了碳素鋼的品質。

碳素鋼的塑性加工工藝通常分熱加工和冷加工。經過熱加工，鋼錠中的小氣泡、疏松等缺陷被焊合起來，使鋼的組織致密。同時，熱加工可破壞鑄態組織、細化晶粒。使鍛軋的鋼材比鑄態具有更好的力學性能。經冷加工的鋼，隨著冷塑性變形程度增大，強度和硬度增加，塑性和韌性降低。為提高成材率，廣泛應用連續鑄鋼工藝。

用途應用

制造工藝

碳素鋼的冶煉通常在轉爐、平爐中進行。轉爐一般冶煉普通碳素鋼，而 平爐可以冶煉各種優質鋼。氧氣頂吹轉爐煉鋼技術發展很快，有趨勢可代替平爐煉鋼。將煉好的鋼液注入鋼錠模，就得到各種鋼錠。鋼錠經過鍛壓或軋制后便加工成鋼板、鋼帶、鋼條和各種斷面形狀的型鋼。碳鋼一般在熱軋狀態下直接使用。當用于制造工具和各種機器零件時，則需要根據使用要求進行熱處理；至于鑄鋼件，絕大多數都要進行熱處理。