碳素和碳纤维有什么区别？

碳素和碳纤维的区别有用途不同、主要特征不同、分类不同。

1、含义不同

碳纤维是含碳量在90%以上的高强度高模量纤维，是由碳元素组成的一种特种纤维。

而碳素其实并非指某一种材料而是以碳元素为主要成分的一类材料体系，一般把含碳元素成分较高的材料统一称为碳素类材料，包括石墨、碳、金刚石、碳纤维等都包含在此材料分类之中。

2、主要特征不同

碳纤维具有耐高温、抗摩擦、导电、导热及耐腐蚀等特性，其外形呈纤维状、柔软、可加工成各种织物。

碳素具有轻量，多孔性，导电性，导热性，耐腐蚀性，润滑性，高温强度，耐热性，耐热冲击性，低热膨胀，低弹性，高纯度，可加工性的特征。

3、分类不同

碳素制品按产品用途可分为石墨电极类、炭块类、石墨阳极类、炭电极类、糊类、电碳类、炭素纤维类、特种石墨类、石墨热交换器类等。

碳纤维的主要产品有聚丙烯腈基，沥青基及黏胶基3大类，每一类产品又因原纤维种类、工艺及最终碳纤维性能等不同，又分成许多品种。

碳纤维发展展望：

20世纪90年代初，高性能及超高性能碳纤维已问世，预料今后工作将致力于完善工艺、扩大生产、降低成本和开发应用。

一些特种碳纤维，如抗氧化碳纤维（以提高复合材料的使用温度）、低纤度碳纤维（做0035mm超薄型预浸带用）、中空碳纤维（用于飞机制造工业，提高复合材料的冲击韧性，核反应堆中的高温过滤介质，分离生物分子血清和血浆用的介质），随着科学及工程的发展会有很大发展。

以上内容参考    -碳素、-碳纤维

碳是一种非金属元素，位于元素周期表的第二周期IVA族。拉丁语为Carbonium，意为“煤，木炭”。汉字“碳”字由木炭的“炭”字加石字旁构成，从“炭”字音。碳是一种很常见的元素，它以多种形式广泛存在于大气和地壳之中。碳单质很早就被人认识和利用，碳的一系列化合物——有机物更是生命的根本。碳是生铁、熟铁和钢的成分之一。碳能在化学上自我结合而形成大量化合物，在生物上和商业上是重要的分子。生物体内大多数分子都含有碳元素。

碳的存在形式是多种多样的，有空气里的二氧化碳；有晶态单质碳如金刚石、石墨；有无定形碳如煤；有复杂的有机化合物如动植物等；碳酸盐如大理石等。

从碳素存在形式与状态，碳素都不是来自地下，而是以来源于大气为主。

名 称 铸钢丸 化学成分 碳(C) 070～120% 锰(Mn) 060～120% 硅(Si) 040～120% 硫(S) ≤005% 磷(P) ≤005% 平均硬度 （500g荷载下测定） 常规：40～50HRC (377～509HV) 硬度偏差 最大偏差范围为±30HRC或±40HV 金相组织 均匀的回火马氏体或回火屈氏体＋弥散分布碳化物 最小密度 （酒精置换法测定) 72g/cm3

铁素体是碳溶解在α-Fe中的间隙固溶体，常用符号F表示。具有体心立方晶格，其溶碳能力很低，常温下仅能溶解为00008%的碳，在727℃时最大的溶碳能力为002%。称为铁素体或α固溶体，用α或F表示，α常用在相图标注中，F在行文中常用。亚共析成分的奥氏体通过先共析析出形成铁素体。

碳素体主要是由碳元素组成的一种特种物质，其含碳量随种类不同而异，一般在90%以上。碳素体具有一般碳素材料的特性，如耐高温、耐摩擦、导电、导热及耐腐蚀等，但与一般碳素体不同的是，其外形有显著的各向异性、柔软、可加工成各种织物，沿纤维轴方向表现出很高的强度。碳素体比重小，因此有很高的比强度。

合金结构钢具有合适的淬透性，经适宜的金属热处理后，显微组织为均匀的索氏体、贝氏体或极细的珠光体，因而具有较高的抗拉强度和屈强比（一般在085左右），较高的韧性和疲劳强度，和较低的韧性－脆性转变温度，可用于制造截面尺寸较大的机器零件。碳素结构钢这类钢主要保证力学性能，故其牌号体现其力学性能，用q+数字表示，其中“q”为屈服点“屈”字的汉语拼音字首，数字表示屈服点数值，例如q275表示屈服点为275mpa。若牌号后面标注字母a、b、c、d，则表示刚才质量等级不同，含s、p的量依次降低，钢材质量依次提高。若在牌号后面标注字母“f”则为沸腾钢，标注“b”为半镇静钢，不标注“f”或“b”者为镇静钢。例如q235-a•f表示屈服点为235mpa的a级沸腾钢，q235-c表示屈服点为235mpa的c级镇静钢。碳素结构钢的缺点：1）不能用热处理方法提高其机械性能；2)只能钢结构，不能做机械零件；3）承受静载荷的各种金属构件及不重要不需要热处理的机械零件和一般焊接件，质量分数低。区别是：碳素钢钢中除了铁碳以外，还含有炉料带入的少量合金元素mn、si、ai，杂质元素p、s及气体n、h、o等，合金钢则是为了获得某种物理、化学或力学性能而有意添加了一定量的合金元素铬、镍、钼、钒，并对杂质和有害元素加以控制的一类钢。。碳素结构钢这类钢主要保证力学性能，它的缺点：1）不能用热处理方法提高其机械性能；2)只能钢结构，不能做机械零件；3）承受静载荷的各种金属构件及不重要不需要热处理的机械零件和一般焊接件，质量分数低。合金钢具有良好的加工性和耐磨耐腐蚀性，用途十分广泛。缺点是要有严格的工艺操作方法，成本高且易出质量问题。

1、化学组成

化学组成是指材料的化学成分。

无机非金属材料

的化学成分常用各氧化物的含量来反映，如石灰的化学成分是CaO。金属材料则常以

化学元素

的含量来表示。如

碳素钢

以

碳元素

含量来划分。

合成高分子材料

常以其链节表示，如聚乙烯的链节是

C2H4

等。

土木工程材料

的的诸多性质都与其化学成分有关。如耐火性、力学性能、耐腐蚀性、耐老化性能等。

2、物相组成

物相是具有相同物理、化学性质，一定化学成分和结构特征的物质。对于无机非金属材料，通常用矿物成分表示；对于金属材料，通常用

金相组织

来表示。许多材料单从化学组成还不能判断其性质，还必须了解其物相组成。例如，水泥中熟料矿物的组成比例发生变化时，水泥的性质会随之改变。钢材的金相组织发生变化时，钢材的性质也会发生变化。

因此，材料的组成对材料性质的影响十分复杂，需结合具体材料的特性进行研究和分析。

3、硬度

硬度是材料抵抗其它物体刻划或压入其表面的能力，它与材料的强度等性能有一定的关系。土木工程中为保持建筑物的使用性能或外观，常要求材料具有一定的硬度，如部分装饰材料、

预应力钢筋

馄凝土

锚具

等。不同种类的材料的硬度测量方法不同，通常有刻划法、

回弹法

和压入法。

刻划法用于

矿物材料

的测定，以滑石、石膏、

方解石

、萤石、

磷灰石

、长石、石英、

黄晶

、

刚玉

和金刚石10种矿物由软到硬依次分为十个硬度等级，这种硬度称为

莫氏硬度

。

回弹法用于测定混凝土

表面硬度

，并可间接推算混凝土的强度，也用于测定陶瓷、砖、砂浆、塑料、橡胶等的表面硬度和间接推算其强度。

压入法用于测定金属材料、塑料、橡胶等的硬度。是以一定的压力将一定规格的

钢球

或金刚石制成的尖端压入试样表面，根据

压痕

的面积或深度来测定其硬度值。常用的方法有布氏法、洛氏法和维氏法，相应的硬度值称为

布氏硬度

（HB，它是以压痕直径计算求得的硬度值）、

洛氏硬度

（HRA、HRB、HRC，它是以金刚石圆锥或圆球的压痕深度计算求得的硬度值）和

维氏硬度

（HV，以120kg以内的载荷和顶角为136°的金刚石方形锥压入器压入材料表面，用材料压痕凹坑的表面积除以载荷值，即为维氏硬度值（HV））。

一般来说，硬度大的材料，耐磨性较强，但不易加工。在工程中，常利用材料硬度与强度间的关系，间接推算材料的强度。

4、耐磨性

耐磨性是材料表面抵抗磨损的能力。材料的耐磨性用磨损率或磨耗率表示。材料的耐磨性与材料组成结构以及强度和硬度有关。在土木工程中，对于道路路面、桥面、工业地面等受磨损的部位，选择材料时，应适当考虑硬度和耐磨性。