碳鋼：把含碳量小于2.11%而不含有特意加入合金元素的鋼稱(chēng)為碳素鋼，簡(jiǎn)稱(chēng)碳鋼。
常存元素對鋼性能的影響
碳鋼中除鐵和碳兩個(gè)主要元素外，煉鋼原料總是存在一定的雜質(zhì)，而且在冶煉過(guò)程還會(huì )帶入一些雜質(zhì)，如Si、Mn、P、S、非金屬夾雜物及氧、氮、氫等氣體。它們對鋼的性能和質(zhì)量有一定的影響。
?。?）錳（Mn）。錳主要來(lái)自煉鋼脫氧劑。脫氧后殘留在鋼中的錳可溶于鐵素體和滲碳體中，使鋼的強度和硬度提高。此外，錳還與硫形成MnS，從而減輕硫對鋼的有害作用。所以錳是鋼中的有益元素，其含量一般為0.25%～0.80%。
?。?）硅（Si）。硅是煉鋼后期，以硅鐵脫氧劑進(jìn)行脫氧反應后殘留在鋼中的元素。硅能溶于鐵素體，對鋼有一定的強化作用，所以硅是鋼中的有益元素。但由于含量少，故其強化作用不大，一般應控制在0.17%～0.37%之內。
?。?）硫（S）。硫是由生鐵及燃料帶入鋼中的有害元素。它在鋼中與鐵生成化合物FeS，FeS與鐵形成共晶體（Fe+FeS），熔點(diǎn)低（985℃）。當鋼材加熱到1000～1200℃進(jìn)行軋制或鍛造時(shí)，沿晶界分布的共晶體已經(jīng)熔化，各晶粒間連接被破壞，導致鋼材開(kāi)裂，這種現象稱(chēng)為熱脆性。因此，硫是鋼中的有害元素，其含量不得超過(guò)0.05%。
?。?）磷（P）。磷是由生鐵帶入鋼中的有害元素。磷部分溶解在鐵素體中形成固溶體，部分在結晶時(shí)形成脆性很大的化合物Fe3P，使鋼在低溫下（一般為100℃以下）的塑性和韌性急劇下降，這種現象稱(chēng)為冷脆性。鋼中含磷量達到0.10%時(shí)，冷脆性就很?chē)乐亓?。因此，磷是鋼中的有害元素，一般鋼中含磷量限制?.04%以下。
?。?）非金屬夾雜物。鋼中的非金屬夾雜物有氧化物、硫化物和硅酸鹽等。這些夾雜物是煉鋼反應產(chǎn)生而未能完全排除，或是從爐渣、爐體、鑄錠設備等耐火材料中帶入的。非金屬夾雜物降低鋼的強度、塑性，因而夾雜物越少，鋼的質(zhì)量越好。
碳鋼的分類(lèi)
?。?）按冶煉方法及設備分：a.平爐鋼 b.轉爐鋼 c.電爐鋼
?。?）按冶煉澆注時(shí)脫氧劑與脫氧程度分
a.沸騰鋼：在冶煉末期和澆注前用錳鐵和少量鋁作脫氧劑進(jìn)行輕微脫氧，使大量的氧留在鋼液中；在澆入錠模后，鋼中的氧與碳反應，產(chǎn)生大量CO氣泡而引起鋼液表面劇烈沸騰，故稱(chēng)為沸騰鋼。
b.鎮靜鋼：鋼液澆注前相繼用錳鐵、硅鐵和鋁等脫氧劑進(jìn)行充分脫氧，使鋼液澆入錠模后凝固時(shí)沒(méi)有CO氣泡產(chǎn)生，錠模內鋼液平靜，故稱(chēng)為鎮靜鋼。
c.連鑄坯：鋼液經(jīng)過(guò)連鑄機直接生產(chǎn)的鋼坯叫做連鑄坯。
d.半鎮靜鋼：鋼液脫氧程度不夠充分，介于沸騰鋼和鎮靜鋼之間，澆注時(shí)產(chǎn)生輕微沸騰，鋼的組織和性能也介于鎮靜鋼和沸騰鋼之間。
?。?）按含碳量分類(lèi)
a.低碳鋼：鋼的碳含量wc<0.25%>
b.中碳鋼：鋼的碳含量介于0.25%～0.60%之間（wc=0.25%～0.60%）。
c.高碳鋼：鋼的碳含量wc>0.60% 。
?。?）按碳鋼的質(zhì)量分類(lèi)，這種分類(lèi)方法主要根據碳鋼中所含有害雜質(zhì)S、P的質(zhì)量分數分類(lèi)。
a.普通碳素鋼：ws≤0.050%、wp≤0.045%。
b.優(yōu)質(zhì)碳素鋼：ws≤0.035%、wp≤0.035%。
c.高級優(yōu)質(zhì)碳素鋼：ws≤0.025%、wp≤0.025%。
d.特技優(yōu)質(zhì)碳素鋼：ws≤0.015%、wp≤0.025%。
?。?）按鋼的用途分類(lèi)
a.碳素結構鋼：主要用于制造各種機械零件和工程結構件，其含碳量一般都小于0.70%，屬于低碳鋼和中碳鋼系列。
b.碳素工具鋼：主要用于制造各種刀具、量具、模具。其含碳量一般大于0.70%，屬于高碳鋼范疇。
1.3碳素鋼的牌號
?。?）普通碳素結構鋼。這類(lèi)鋼冶煉容易、工藝性好、價(jià)廉，而且在力學(xué)性能上也能滿(mǎn)足一般工程結構及普通機器零件的要求，所以應用很廣。但鋼中的S、P和非金屬夾雜物含量比優(yōu)質(zhì)碳素結構鋼多，在相同含碳量及熱處理條件下，其塑性、韌性較低，加工成形后一般不進(jìn)行熱處理，大都在熱軋狀態(tài)下直接使用，通常軋制成板材、帶材及各種型材。
此類(lèi)碳素結構鋼的牌號是由代表屈服點(diǎn)的拼音字母“Q”和屈服點(diǎn)數值、質(zhì)量等級符號及脫氧方法符號四個(gè)部分按順序組成，如Q235—A·F表示為屈服點(diǎn)為235N/mm2的A級沸騰鋼。一般簡(jiǎn)寫(xiě)為Q235。
?。?）優(yōu)質(zhì)碳素結構鋼。優(yōu)質(zhì)碳素結構鋼的牌號是用兩位數字表示該鋼平均含碳量的萬(wàn)分之幾，例如45表示平均含碳量為0.45%的優(yōu)質(zhì)碳素結構鋼；08表示平均含碳量為0.08%的優(yōu)質(zhì)碳素結構鋼。
優(yōu)質(zhì)碳素結構鋼根據鋼中含錳量的不同，分為普通含錳量鋼（Mn<>
如為沸騰鋼，則在牌號后面加“F”字母，如08F、15F等，分別表示為平均含碳量為0.08%的沸騰鋼及平均含碳量為0.15%的沸騰鋼，如為鍋爐用鋼則在數值后面加“g”，如平均含碳量為0.20%的鍋爐用鋼20g等。
牌號含義舉例：
Q195：表示屈服點(diǎn)為195MPa的普通碳素結構鋼；
15Mn：表示平均含碳量為0.15%左右，平均含錳量為1%左右的優(yōu)質(zhì)碳素結構鋼；
?。?）碳素工具鋼。碳素工具鋼是用于制造刀具、模具和量具的鋼。由于大多數工具鋼要求高硬度和高耐磨性，故工具鋼含碳量都在0.70%以上，都是優(yōu)質(zhì)鋼和高級優(yōu)質(zhì)鋼。
碳素工具鋼的牌號以漢字“碳”或漢語(yǔ)拼音字母字頭“T”加后面的阿拉伯數字表示，其數值表示平均含碳量的千分之幾。若為高級優(yōu)質(zhì)鋼，則在牌號的數字后面標以字母“A”。例如：
T8：表示平均含碳量為0.80%的碳素工具鋼。
T8A：表示平均含碳量為0.80%的高級優(yōu)質(zhì)碳素工具鋼。
根據制造工具性能的要求，錳在工具鋼中含量為0.40%～0.60%時(shí)，則工具鋼的牌號在數字加“Mn”表示如T8Mn等。
?。?）鑄造碳鋼。鑄造用碳鋼一般用于制造形狀復雜，力學(xué)性能要求較高的機械零件。由于零件形狀復雜，很難用鍛造或機械加工方法制造，由于力學(xué)性能要求較高，不能用鑄鐵來(lái)制造。鑄造碳鋼廣泛用于重型機械的某些零件，如軋鋼機架、水壓機橫梁、鍛錘砧座等。
鑄造碳鋼的含碳量一般在0.20%～0.60%之間，若含碳量過(guò)高，則鋼的塑性差，而且鑄造時(shí)容易產(chǎn)生裂紋。
鑄造碳鋼的牌號是用鑄鋼兩字的漢語(yǔ)拼音字母字首“ZG”表示，后面加兩組數字組成，第一組數字代表屈服點(diǎn)數值，第二組數字代表抗拉強度值，如ZG270-500表示屈服點(diǎn)為270MPa，抗拉強度為500MPa的鑄造碳鋼。還有牌號為：ZG200-400、ZG310-570、ZG340-640等。
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