什么叫碳素钢 ?

碳素钢

含 碳 量小于135％ ，除铁 、碳 和限量以内的硅 、锰、磷、硫等杂质外，不含其他合金元素的钢。碳素钢的性能主要取决于含碳量。含碳量增加，钢的强度、硬度升高，塑性、韧性和可焊性降低。与其他钢类相比，碳素钢使用最早，成本低 ，性能范围宽 ，用量最大 。 通常按含碳量分为低碳钢(碳含量为004％～025％) 、中碳钢（碳含量为025％～06％） 、高碳钢（ 碳含量为06％～135％） 。按质量分为普通碳素钢 ，其有害杂质磷 、硫含量均小于005％ ，包括甲类钢（A类钢，保证力学性能）、乙类钢（B类钢，保证化学成分）和特类钢（C类钢，保证力学性能和化学成分）；优质碳素钢，有害杂质磷、硫含量均小于004％；高级优质碳素钢，有害杂质磷、硫含量小于003％。按用途又分为碳素结构钢和碳素工具钢，前者主要用于制造各种结构件和机器零件，一般属低碳钢和中碳钢；后者用于制造刀具、量具、模具等，一般属高碳钢。

碳素钢

1 概述

碳素钢是指碳含量低于2%，并有少量硅、锰以及磷、硫等杂质的铁碳合金。工业上应用的碳素钢碳含量一般不超过14%。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)生产制造方法。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。

(2)用途。碳素钢主要用来制造强度要求不高的机器零件和各种金属构件。广泛应用于机械制造的各个方面。如农业机械、机床、船舶等。它是一种应用最广、用途最大的钢材。

2 主要生产及输往国家、地区

&Nbsp;我国的鞍山钢厂、宝山钢厂、上海钢厂、太原钢厂、重庆钢厂、天津钢厂等是出口碳素钢的主要产地。一般碳素钢多加工成型材，如角钢、扁钢、工字钢等输往日本、香港、东南亚、中东等国家和地区。

3 主要进口生产国家

我国主要从日本、俄罗斯、德国、东欧等国家进口。与其他钢类相比，碳素钢进口数量最多。进口到货后缺重问题较为突出。收用货部门要加强到货后重量的验收。

4 种类

碳素钢按含碳量可划分为低碳钢、中碳钢和高碳钢。高碳钢属于工具钢，详见“工具钢”部分。低碳钢如20号钢一般多用来制作渗碳零件。热处理工艺是先进行渗碳处理，随后进行淬火和低温回火。经这样处理后零件表面具有较高的硬度而心部具有良好的塑性。而中碳钢如45号钢根据使用条件不同，热处理方式也不同。一般做热加工使用的要进行调质处理，即淬火后高温回火。其他条件使用的可进行正火处理。

5 规格及外观质量

碳素钢的品种主要有圆钢、扁钢、方钢等。经冷、热加工后钢材的表面不得有裂缝、结疤、夹杂、折叠和发纹等缺陷。尺寸和允许公差必须符合相应品种国家标准的要求。

6 化学成分

7 物理性能

（6、7点详见参考资料）

8 包装

裸装，国产钢按钢号在端部进行涂色，详见GB/T699-88标准规定。

9 注意事项

碳素钢淬火时通常采用水冷，但对小尺寸的中碳钢，尤其是直径为8―12mm的45号钢淬火时容易产生裂纹，这是一个较为复杂的问题。目前采取的措施是淬火时试样在水中快速搅动，或者采用油冷，可避免出现裂纹。

碳素钢是近代工业中使用最早、用量最大的基本材料。世界各工业国家，在努力增加低合金高强度钢和合金钢产量的同时，也非常注意改进碳素钢质量，扩大品种和使用范围。

碳素钢含碳量小于211%，除铁、碳和限量以内的硅、锰、磷、硫等杂质外，不含其他合金元素的铁碳合金。碳素钢的性能主要取决于含碳量。含碳量增加，钢的强度、硬度升高，塑性、韧性和可焊性降低。与其他钢类相比，碳素钢使用最早，成本低，性能范围宽 ，用量最大。

目前碳素钢的产量在各国钢总产量中的比重，约保持在80%左右，它不仅广泛应用于建筑、桥梁、铁道、车辆、船舶和各种机械制造工业，而且在近代的石油化学工业、海洋开发等方面，也得到大量使用。

碳素钢的用途

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。氧气顶吹转炉炼钢技术发展很快，有趋势可代替平炉炼钢。当用于制造工具和各种机器零件时，则需要根据使用要求进行热处理；至于铸钢件，绝大多数都要进行热处理。

碳素钢用于产品运输：中国主要从日本、俄罗斯、德国、东欧等国家进口。与其他钢类相比，碳素钢进口数量最多。进口到货后缺重问题较为突出。收用货部门要加强到货后重量的验收。

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。

-碳素钢

　　碳钢可以说是我们生活中的常见物质，我们的许多工具都会使用到它。可以说，碳钢的出现使我们的生活发生了很大的改变，很多东西都变得便捷起来。然而，却不是人人都知道碳钢是什么以及碳钢分为了哪些种类的，了解这些对提高我们生活的便捷性可以说还是大有帮助的。因此，本文就将详细地为大家介绍一下碳钢是什么以及碳钢的分类。

　　碳钢是什么

　　碳钢也叫碳素钢，指含碳量Wc小于211%的铁碳合金。主要指碳的质量分数小于211%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。 碳钢除含碳外一般还含有少量的硅、锰、硫、磷。

　　碳钢的分类

    碳素结构钢

　　牌号：例Q235-A·F，表示σs=235MPa。

　　牌号注解：Q是屈服强度 A质量等级(有ABCD四级)，F沸腾钢。

　　特点：价格低廉，工艺性能(如焊接性和冷成形性)优良。

　　应用：一般工程结构和普通机械零件。如Q235可制作螺栓、螺母、销子、吊钩和不太重要的机械零件以及建筑结构中的螺纹钢、型钢、钢筋等。

　　优质碳素结构钢

　　牌号：例45、65Mn、08F。

　　牌号注解：直接表示金属含碳量的万分数。

　　应用：制造重要机械零件的非合金钢，一般都要经过热处理之后使用。

　　常用钢号及用途：

　　08F，碳的质量分数低，塑性好，强度低，用于冲压件如汽车和仪表外壳;

　　20，塑性和焊接性好，用于强度要求不高的零件及渗碳零件，例如机罩、焊接容器，小轴、螺母、垫圈及渗碳齿轮等;

　　45，40Mn，经调质后综合力学性能良好，用于受力较大的机械零

　　件，如齿轮、连杆、机床主轴等;

　　60、65Mn钢具有较高的强度;用于制造各种弹簧、机车轮缘、低速车轮。

　　碳素工具钢

　　牌号：例如T12钢表示Wc=12%的碳素工具钢。

　　牌号注解：T加金属含碳量的千分数。

　　特点：属共析钢和过共析钢，强度、硬度较高，耐磨性好适用于制造各种低速切削刀具。

　　常用钢号及用途：

　　T7、T8：制作承受一定冲击而要求韧性的零件。如大锤、冲头、凿子、木工工具、剪刀。

　　T9、T10、T11：制造冲击较小的要求高硬度高耐磨性的工具。如丝锥、小钻头、冲模、手锯条。

　　T12、T13：制作不受冲击的工具。如锉刀、刮刀、剃刀、量具。

　　铸钢

　　牌号：例如ZG200-400，表示σs=200MPa，σb=400MPa的铸钢。

　　性能：铸造性能比铸铁差，但力学性能比铸铁好。

　　应用：主要用于制造形状复杂，力学性能要求高，而在工艺上又很难用锻压等方法成形的比较重要的机械零件，例如汽车的变速箱壳，机车车辆的车钩和联轴器等。

　　通过上文的介绍，我们已经大致了解了碳钢是什么以及碳钢的分类方式及具体分类。从中我们可以看到，碳钢作为一种常见常用的物质，根据其不同的一些成分又分为了不同的种类，这些种类有着不同的适用范围。因此，不同的碳钢其实并没有明确的优劣之分，而是各有各的优缺点。了解了它们不同的用途以后，大家就可以根据自己的需求选择不同种类的碳钢。

钢，是对含碳量质量百分比介于002%至211%之间的铁碳合金的统称。钢的化学成分可以有很大变化，只含碳元素的钢称为碳素钢（碳钢）或普通钢；在实际生产中，钢往往根据用途的不同含有不同的合金元素，比如：锰、镍、钒等等。

中华人民共和国国家标准GB/T 13304－91《钢分类》描述：“以铁为主要元素、含碳量一般在2%以下，并含有其他元素的材料。”其中的一般是指除铬钢外的其他钢种，部分铬钢的含碳量允许大于2%。含碳量大于2%的铁合金是铸铁。其他国际标准如ISO 4948或EN 10020中对钢的定义也与此类似。

严格地说，钢是含碳量在00218%-211[1] %之间的铁碳合金。我们通常将其与铁合称为钢铁，为了保证其韧性和塑性，含碳量一般不超过17%。钢的主要元素除铁、碳外，还有硅、锰、硫、磷等。其它成分是为了使钢材性能有所区别。以下以字母顺序列出重要的钢材，他们包含以下成分，现将它们的功能特性一并介绍：

碳（Carbon)

存在于所有的钢材，是最重要的硬化元素。有助于增加钢材的强度，我们通常希望刀具级别的钢材拥有06%以上的碳，也称为高碳钢。

铬（Chromium)

增加耐磨损性，硬度，最重要的是耐腐蚀性，拥有13%以上的认为是不锈钢。尽管这么叫，如果保养不当，所有钢材都会生锈。

锰（Manganese）

重要奥氏体稳定元素，有助于生成纹理结构，增加坚固性和强度及耐磨损性。在热处理和卷压过程中使钢材内部脱氧，出现在大多数的刀剪用钢材中，除了A-2,L-6和CPM 420V。

钼（Molybdenum）

碳化作用剂，防止钢材变脆，在高温时保持钢材的强度，出现在很多钢材中，空气硬化钢（例如A-2,ATS-34）总是包含1%或者更多的钼，这样它们才能在空气中变硬。

镍（Nickle）

保持强度、抗腐蚀性、和韧性。出现在L-6\AUS-6和AUS-8中。

硅（Silicon）

有助于增强强度。和锰一样，硅在钢的生产过程中用于保持钢材的强度。

钨（Tungsten）

增强抗磨损性。将钨和适当比例的铬或锰混合用于制造高速钢。在高速钢M-2中就含有大量的钨。

钒（Vanadium）

增强抗磨损能力和延展性。在许多种钢材中都含有钒，其中M-2，Vascowear，CPM T440V和420VA含有大量的钒。而BG-42与ATS-34最大的不同就是前者含有钒。

磷（Phosphorus）

是有害元素，降低钢的塑性和韧性，出现冷脆性，能使钢的强度显著提高，同时提高大气腐蚀稳定性，含量应该限制在005%以下。

硫（Sulfur）

通常硫是有害元素，使钢热脆性大，含量限制在005%以下。但是易切削钢的硫含量高，可达008%~040%。

钢指含碳量小于2%的铁碳合金。根据成分不同，又可分为碳素钢和合金钢。根据性能和用途不同，又可分为结构钢、工具钢和特殊性能钢。

按化学成分分 (1)碳素钢 碳素钢是指钢中除铁、碳外，还含有少量锰、硅、硫、磷等元素的铁碳合金，按其含碳量的不同，可分为：1)低碳钢——含碳量wc≤025% 2)中碳钢——含碳量wc025%～060% 3)高碳钢——含碳量wc>060%高碳钢一般在军工业和工业医疗业比较多 (2)合金钢 为了改善钢的性能，在冶炼碳素钢的基础上，加入一些合金元素而炼成的钢，如铬钢、锰钢、铬锰钢、铬镍钢等。按其合金元素的总含量，可分为： 1)低合金钢——合金元素的总含量≤5% 2)中合金钢——合金元素的总含量5%～10% 3)高合金钢——合金元素的总含量>10%

钢铁的主要成分是:碳/硅/锰/磷/硫等五大元素：

1、碳（C）：钢中含碳量增加，屈服点和抗拉强度升高，但塑性和冲击性降低，当碳量023%超过时，钢的焊接性能变坏，因此用于焊接的低合金结构钢，含碳量一般不超过020%。碳量高还会降低钢的耐大气腐蚀能力，在露天料场的高碳钢就易锈蚀；此外，碳能增加钢的冷脆性和时效敏感性。

2、硅（Si）：在炼钢过程中加硅作为还原剂和脱氧剂，所以镇静钢含有015－030%的硅。如果钢中含硅量超过050-060%,硅就算合金元素。硅能显著提高钢的弹性极限，屈服点和抗拉强度，故广泛用于作弹簧钢。在调质结构钢中加入10－12%的硅，强度可提高15－20%。硅和钼、钨、铬等结合，有提高抗腐蚀性和抗氧化的作用，可制造耐热钢。含硅1－4%的低碳钢，具有极高的导磁率，用于电器工业做矽钢片。硅量增加，会降低钢的焊接性能。

3、锰（Mn）：在炼钢过程中，锰是良好的脱氧剂和脱硫剂，一般钢中含锰030－050%。在碳素钢中加入070%以上时就算“锰钢”，较一般钢量的钢不但有足够的韧性，且有较高的强度和硬度，提高钢的淬性，改善钢的热加工性能，如16Mn钢比A3屈服点高40%。含锰11－14%的钢有极高的耐磨性，用于挖土机铲斗，球磨机衬板等。锰量增高，减弱钢的抗腐蚀能力，降低焊接性能。

4、磷（P）：在一般情况下，磷是钢中有害元素，增加钢的冷脆性，使焊接性能变坏，降低塑性，使冷弯性能变坏。因此通常要求钢中含磷量小于0045%，优质钢要求更低些。

5、硫（S）：硫在通常情况下也是有害元素。使钢产生热脆性，降低钢的延展性和韧性，在锻造和轧制时造成裂纹。硫对焊接性能也不利，降低耐腐蚀性。所以通常要求硫含量小于0055%，优质钢要求小于0040%。在钢中加入008-020%的硫，可以改善切削加工性，通常称易切削钢。

分类

按碳含量高低分类

低碳钢：碳含量一般低于025%（质量分数）；

中碳钢：碳含量一般为025%~060%（质量分数）；

高碳钢：碳含量一般高于于060%（质量分数）。[2]

按品质分类

(2) 优质钢（P、S均≤0035%） (3) 高级优质钢（P≤0035%，S≤0030%）

按成形方法

(1) 锻钢；(2) 铸钢；(3) 热轧钢；(4) 冷拉钢。

按金相组织

退火状态：a、亚共析钢 ；b、共析钢 ； c、 过共析钢（珠光体+渗碳体）d莱氏体钢（珠光体+渗碳体）。

正火状态的：a珠光体钢；b贝氏体钢；c马氏体钢；d奥氏体钢。

按用途分类

合金结构钢；c钢筋钢。

渗碳钢、氨钢、表面淬火用钢；(c)易切结构钢；(d)冷塑性成形用钢：包括冷冲压用钢、冷镦用钢。b弹簧钢c轴承钢

抗氧化钢、热强钢、气阀钢c电热合金钢；d耐磨钢；e低温用钢；f电工用钢

桥梁用钢、船舶用钢、锅炉用钢、压力容器用钢、农机用钢等。

综合分类

工具钢：(a)碳素工具钢；(b)合金工具钢；(c)高速工具钢。

特殊性能钢：(a)不锈耐酸钢；(b)耐热钢；(c)电热合金钢；(d)电工用钢；(e)高锰耐磨钢；(f)特定用途优质结构钢。

按冶炼方法

平炉钢:(a)酸性平炉钢；(b)碱性平炉钢。

电炉钢:(a)电弧炉钢；(b)电渣炉钢；(c)感应炉钢；(d)真空自耗炉钢；(e)电子束炉钢。