定義
主要指碳的質量分數小於2.11%而不含有特意加入的合金元素的鋼。有時也稱為普碳鋼或碳素鋼。碳鋼也叫碳素鋼,指含碳量Wc小於2.11%的鐵碳合金。碳鋼除含碳外一般還含有少量的矽、錳、硫、磷。分類
(1)按用途可以把碳鋼分為碳素結構鋼、碳素工具鋼和易切削結構鋼三類,碳素結構鋼又分為工程構建鋼和機器製造結構鋼兩種;(2)按冶煉方法可分為平爐鋼、轉爐鋼;(3)按脫氧方法可分為沸騰鋼(F)、鎮靜鋼(Z)、半鎮靜鋼(b)和特殊鎮靜鋼(TZ);(4)按含碳量可以把碳鋼分為低碳鋼(WC≤0.25%),中碳鋼(WC0.25%—0.6%)和高碳鋼(WC>0.6%);(5)按鋼的質量可以把碳素鋼分為普通碳素鋼(含磷、硫較高)、優質碳素鋼(含磷、硫較低)和高級優質鋼(含磷、硫更低)和特級優質鋼。說明:一般碳鋼中含碳量較高則硬度越大,強度也越高,但塑性較低。
常見的碳鋼
1.碳素結構鋼
牌號:例Q235-A·F,表示σs≥235MPa牌號註解:Q是屈服強度A質量等級(有ABCD四級),F沸騰鋼特點:價格低廉,工藝性能(如焊接性和冷成形性)優良。套用:一般工程結構和普通機械零件。如Q235可製作螺栓、螺母、銷子、吊鉤和不太重要的機械零件以及建築結構中的螺紋鋼、型鋼、鋼筋等
2.優質碳素結構鋼
牌號:例45、65Mn、08F牌號註解:直接表示金屬含碳量的萬分數套用:製造重要機械零件的非合金鋼,一般都要經過熱處理之後使用。常用鋼號及用途:08F,碳的質量分數低,塑性好,強度低,用於衝壓件如汽車和儀表外殼;20,塑性和焊接性好,用於強度要求不高的零件及滲碳零件,例如機罩、焊接容器,小軸、螺母、墊圈及滲碳齒輪等;45,40Mn,經調質后綜合力學性能良好,用於受力較大的機械零件,如齒輪、連桿、工具機主軸等;60、65Mn鋼具有較高的強度;用於製造各種彈簧、機車輪緣、低速車輪。
3.碳素工具鋼
牌號:例如T12鋼表示Wc=1.2%的碳素工具鋼。牌號註解:T加金屬含碳量的千分數特點:屬共析鋼和過共析鋼,強度、硬度較高,耐磨性好適用於製造各種低速切削刀具。常用鋼號及用途:T7、T8:製作承受一定衝擊而要求韌性的零件。如大錘、沖頭、鑿子、木工工具、剪刀T9、T10、T11:製造衝擊較小的要求高硬度高耐磨性的工具。如絲錐、小鑽頭、沖模、手鋸條T12、T13:製作不受衝擊的工具。如銼刀、刮刀、剃刀、量具
4.鑄鋼
牌號:例如ZG200-400,表示σs≥200MPa,σb≥400MPa的鑄鋼。性能:鑄造性能比鑄鐵差,但力學性能比鑄鐵好;套用:主要用於製造形狀複雜,力學性能要求高,而在工藝上又很難用鍛壓等方法成形的比較重要的機械零件,例如汽車的變速箱殼,機車車輛的車鉤和聯軸器等。
影響因素
1、錳
約為0.25%~0.80%。固溶強化;清除FeO,降低鋼的脆性;與硫化合成MnS,可以減輕硫的有害作用。有益。
2、矽
約為0.10%~0.40%,固溶強化;除FeO對鋼質量的不良影響,有益。
3、硫
FeS與Fe形成低熔點共晶體(熔點為985℃),在1000~1250℃熱加工時導致鋼變脆而開裂,“熱脆”。有害。
4、磷
強度、硬度提高,但使塑性和韌性降低,“冷脆”。有害。