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碳鋼也叫碳素鋼，是含碳量（wc）小于2%的鐵碳合金。碳鋼除含碳外一般還含有少量的硅、錳、硫、磷。

按用途可以把碳鋼分為碳素結(jié)構(gòu)鋼、碳素工具鋼和易切削結(jié)構(gòu)鋼三類。碳素結(jié)構(gòu)鋼又可分為建筑結(jié)構(gòu)鋼和機(jī)器制造結(jié)構(gòu)鋼兩種。

按含碳量可以把碳鋼分為低碳鋼(wc≤0.25%)，中碳鋼(wc 0.25%~0.6%)和高碳鋼(wc >0.6%)。按磷、硫含量可以把碳素鋼分為普通碳素鋼(含磷、硫較高)、優(yōu)質(zhì)碳素鋼(含磷、硫較低)和高級(jí)優(yōu)質(zhì)鋼(含磷、硫更低)。

一般碳鋼中含碳量越高則硬度越高，強(qiáng)度也越高，但塑性降低。

碳素結(jié)構(gòu)鋼

這類鋼主要保證力學(xué)性能，故其牌號(hào)體現(xiàn)其力學(xué)性能，用Q+數(shù)字表示，其中“Q”為屈服點(diǎn)“屈”字的漢語拼音字首，數(shù)字表示屈服點(diǎn)數(shù)值，例如Q275表示屈服點(diǎn)為275MPa。若牌號(hào)后面標(biāo)注字母A、B、C、D，則表示鋼材質(zhì)量等級(jí)不同，含S、P的量依次降低，鋼材質(zhì)量依次提高。若在牌號(hào)后面標(biāo)注字母“F”則為沸騰鋼，標(biāo)注“b”為半鎮(zhèn)靜鋼，不標(biāo)注“F"或“b”者為鎮(zhèn)靜鋼。例如Q235-A·F表示屈服點(diǎn)為235MPa的A級(jí)沸騰鋼，Q235-c表示屈服點(diǎn)為235MPa的c級(jí)鎮(zhèn)靜鋼。

碳素結(jié)構(gòu)鋼一般情況下都不經(jīng)熱處理，而在供應(yīng)狀態(tài)下直接使用。通常Q195、Q215、Q235鋼碳的質(zhì)量分?jǐn)?shù)低，焊接性能好，塑性、韌性好，有一定強(qiáng)度，常軋制成薄板、鋼筋、焊接鋼管等，用于橋梁、建筑等結(jié)構(gòu)和制造普通鉚釘、螺釘、螺母等零件。Q255和Q275鋼碳的質(zhì)量分?jǐn)?shù)稍高，強(qiáng)度較高，塑性、韌性較好，可進(jìn)行焊接，通常軋制成型鋼、條鋼和鋼板作結(jié)構(gòu)件以及制造簡(jiǎn)單機(jī)械的連桿、齒輪、聯(lián)軸節(jié)、銷等零件。

優(yōu)質(zhì)結(jié)構(gòu)鋼

這類鋼必須同時(shí)保證化學(xué)成分和力學(xué)性能。其牌號(hào)是采用兩位數(shù)字表示鋼中平均碳的質(zhì)量分?jǐn)?shù)的萬分?jǐn)?shù)(wс×10000)。例如45鋼表示鋼中平均碳的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.45%；08鋼表示鋼中平均碳的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.08%，優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼主要用于制造機(jī)器零件。一般都要經(jīng)過熱處理以提高力學(xué)性能。根據(jù)碳的質(zhì)量分?jǐn)?shù)不同，有不同的用途。08、08F、10、10F鋼，塑性、韌性高，具有優(yōu)良的冷成形性能和焊接性能，常冷軋成薄板，用于制作儀表外殼、汽車和拖拉機(jī)上的冷沖壓件，如汽車身、拖拉機(jī)駕駛室等；15、20、25鋼用于制作尺寸較小、負(fù)荷較輕、表面要求耐磨、心部強(qiáng)度要求不高的滲碳零件，如活塞銷、樣板等；30、35、40、45、50鋼經(jīng)熱處理(淬火+高溫回火)后具有良好的綜合力學(xué)性能，即具有較高的強(qiáng)度和較高的塑性、韌性，用于制作軸類零件，例如40、45鋼常用于制造汽車、拖拉機(jī)的曲軸、連桿、一般機(jī)床主軸、機(jī)床齒輪和其他受力不大的軸類零件；55、60、65鋼熱處理(淬火+中溫回火)后具有高的彈性極限，常用于制作負(fù)荷不大、尺寸較小(截面尺寸小于12～15mm)的彈簧，如調(diào)壓和調(diào)速彈簧、柱塞彈簧、冷卷彈簧等 。

碳素工具鋼

碳素工具鋼是基本上不含合金元素的高碳鋼，含碳量在0.65%～1.35%范圍內(nèi)，其生產(chǎn)成本低，原料來源易取得，切削加工性良好，處理后可以得到高硬度和高耐磨性，所以是被廣泛采用的鋼種，用來制造各種刃具、模具、量具。

但這類鋼的紅硬性差，即當(dāng)工作溫度大于250℃時(shí)，鋼的硬度和耐磨性就會(huì)急劇下降而失去工作能力。另外，碳素工具鋼如制成較大的零件則不易淬硬，而且容易產(chǎn)生變形和裂紋。

易切削結(jié)構(gòu)鋼

易切削結(jié)構(gòu)鋼是在鋼中加入一些使鋼變脆的元素，使鋼切削時(shí)切屑易脆斷成碎屑，從而有利于提高切削速度和延長(zhǎng)刀具壽命。使鋼變脆的元素主要是硫，在普通低合金易切削結(jié)構(gòu)鋼中使用了鉛、碲、鉍等元素。

這種鋼的含硫量ws在0.08%一0.30%范圍內(nèi)，含錳量wMn在0.60%-1.55%范圍內(nèi)。鋼中的硫和錳以硫化錳形態(tài)存在，硫化錳很脆并有潤(rùn)滑效能，從而使切屑容易碎斷，并有利于提高加工表面的質(zhì)量 。

合金鋼

在鋼中除含有鐵、碳和少量不可避免的硅、錳、磷、硫元素以外，還含有一定量的合金元素，鋼中的合金元素有硅、錳、鉬、鎳、鉻、釩、鈦、鈮、硼、鉛、稀土等其中的一種或幾種，這種鋼叫合金鋼。

各國的合金鋼系統(tǒng)，隨各自的資源情況、生產(chǎn)和使用條件不同而不同，國外以往曾發(fā)展鎳、鉻鋼系統(tǒng)，我國則發(fā)展以硅、錳、釩、鈦、鈮、硼、稀土為主的合金鋼系統(tǒng)。

合金鋼在鋼的總產(chǎn)量中約占百分之十幾，一般是在電爐中冶煉的按用途可以把合金鋼分為8大類，它們是：合金結(jié)構(gòu)鋼、彈簧鋼、軸承鋼、合金工具鋼、高速工具鋼、不銹鋼、耐熱不起皮鋼，電工用硅鋼 。

普通低合金鋼

普通低合金鋼是一種含有少量合金元素(多數(shù)情況下其總量w總不超過3%)的普通合金鋼。這種鋼的強(qiáng)度比較高，綜合性能比較好，并具有耐腐蝕、耐磨、耐低溫以及較好的切削性能、焊接性能等。

在大量節(jié)約稀缺合金元素(如鎳、鉻)條件下，通常1 t普通低合金鋼可頂1.2—1.3 t碳素鋼使用，其使用壽命和使用范圍更是遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過碳素鋼。普通低合金鋼可以用一般冶煉方法在平爐、轉(zhuǎn)爐中冶煉，成本也和碳素鋼接近。

工程結(jié)構(gòu)鋼

這是指工程和建筑結(jié)構(gòu)用的合金鋼，包括可焊接的高強(qiáng)度合金結(jié)構(gòu)鋼、合金鋼筋鋼、鐵道用合金鋼、地質(zhì)石油鉆探用合金鋼、壓力容器用合金鋼、高錳耐磨鋼等。這類鋼用作工程和建筑結(jié)構(gòu)件，在合金鋼中，這類鋼合金含量總量較低，但生產(chǎn)、使用量較大。

機(jī)械結(jié)構(gòu)鋼

這類鋼是指適用于制造機(jī)器和機(jī)械零件的合金鋼。它是在優(yōu)質(zhì)碳紊鋼的基礎(chǔ)上，適當(dāng)?shù)丶尤胍环N或數(shù)種合金元素，用來提高鋼的強(qiáng)度、韌性和淬透性。這類鋼通常要經(jīng)過熱處理(如調(diào)質(zhì)處理、表面硬化處理)后使用。主要包括常用的合金結(jié)構(gòu)鋼和合金彈簧鋼兩大類，其中包括調(diào)質(zhì)處理的合金鋼、表面硬化處理的合金鋼(滲碳鋼、氮化鋼、表面高頻淬火鋼等)、冷塑性成型用合金鋼(冷頂鍛用鋼、冷擠壓用鋼等)。按化學(xué)成分基本組成系列可分為Mn系鋼、SiMn系鋼、Cr系鋼、CrMo系鋼、CrNiMo系鋼、Nj系鋼、B系鋼等。

合金結(jié)構(gòu)鋼

合金結(jié)構(gòu)鋼的含碳量wc比碳素結(jié)構(gòu)鋼低一些，一般在0．15%一0．50%的范圍內(nèi)。除含碳外，還含有一種或幾種合金元素，如硅、錳、釩、鈦、硼及鎳、鉻、鉬等。

合金結(jié)構(gòu)鋼易于淬硬和不易變形或開裂，便于熱處理改善鋼的性能。

合金結(jié)構(gòu)鋼廣泛用于制造汽車、拖拉機(jī)、船舶、汽輪機(jī)、重型機(jī)床的各種傳動(dòng)件和緊固件。低碳合金鋼一般進(jìn)行滲碳處理，中碳合金鋼一般進(jìn)行調(diào)質(zhì)處理 。

合金工具鋼

合金工具鋼是含有多種合金元素，如硅、鉻、鎢、鉬、釩等的中、高碳鋼。合金工具鋼容易淬硬，不易產(chǎn)生變形和裂紋，適于用來制造尺寸大、形狀復(fù)雜的刃具、模具和量具。

用途不同，合金工具鋼的含碳量也不同。大多數(shù)合金工具鋼的含碳量wc為0.5%～1.5%。熱變形模具用鋼含碳較低，wc在0.3%～0.6%范圍內(nèi)；切削刀具用鋼一般含碳wc1%左右；冷加工模具用鋼則含碳量較高，如石墨模具鋼含碳量wc達(dá)1.5%，高碳高鉻型冷加工模具用鋼含碳量wc高達(dá)2%以上。

高速工具鋼

高速工具鋼是高碳高合金工具鋼，鋼中含碳量wc為0.7%-1.4%，鋼中含有能形成高硬度碳化物的合金元素，如鎢、鉬、鉻、釩。

高速工具鋼具有高的紅硬性，在高速切削的條件下，溫度高達(dá)500-600攝氏度硬度也不降低，從而保證良好的切削性能。

彈簧鋼

彈簧在沖擊、振動(dòng)或長(zhǎng)期交變應(yīng)力下使用，所以要求彈簧鋼有高的抗拉強(qiáng)度、彈性極限、高的疲勞強(qiáng)度。在工藝上要求彈簧鋼有一定的淬透性、不易脫碳、表面質(zhì)量好等。

碳素彈簧鋼即含碳量wc在0.6%～0.9%范圍內(nèi)的優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼(包括正常和較高含錳量的)。合金彈簧鋼主要是硅錳系鋼種，它們的含碳量稍低，主要靠增加硅含量WSi(1.3%～2.8%)提高性能；另外還有鉻、鎢、釩的合金彈簧鋼。結(jié)合我國資源，并根據(jù)汽車、拖拉機(jī)設(shè)計(jì)新技術(shù)的要求，研制出在硅錳鋼基礎(chǔ)上加入硼、鈮、鉬等元素的新鋼種，延長(zhǎng)了彈簧的使用壽命，提高了彈簧質(zhì)量。

軸承鋼

軸承鋼是用來制造滾珠、滾柱和軸承套圈的鋼。軸承在工作時(shí)承受著極大的壓力和摩擦力，所以要求軸承鋼有高而均勻的硬度和耐磨性，以及高的彈性極限。對(duì)軸承鋼的化學(xué)成分的均勻性、非金屬夾雜物的含量和分布、碳化物的分布等要求都十分嚴(yán)格。

軸承鋼又稱高碳鉻鋼，含碳wc為l%左右，含鉻量wc為0.5%-1.65%。軸承鋼又分為高碳鉻軸承鋼、無鉻軸承鋼、滲碳軸承鋼、不銹軸承鋼、中高溫軸承鋼及防磁軸承鋼六大類。

電工硅鋼

電器工業(yè)用硅鋼主要用來制造電器工業(yè)用硅鋼片。硅鋼片是電機(jī)和變壓器制造中用量很大的鋼材。

按化學(xué)成分硅鋼可以分為低硅鋼和高硅鋼。低硅鋼含硅量wSi1.0%～2.5%，主要用來制造電機(jī)；高硅鋼含硅量wSi 3.0%～4.5%,一般用來制造變壓器。它們的含碳量wc≤0．06%～0.08%。

鋼軌鋼

鋼軌主要承受機(jī)車車輛的壓力及沖擊載荷，因此，要求有足夠的強(qiáng)度和硬度及一定的韌性。通常采用的鋼軌鋼是平爐和轉(zhuǎn)爐冶煉的碳素鎮(zhèn)靜鋼，這種鋼含碳wc0.6%~0.8%，屬于中碳鋼和高碳鋼，但鋼中含錳量WMn較高，在0.6%~1.1%的范圍內(nèi)。

已廣泛采用普通低合金鋼鋼軌，如高硅軌、中錳軌、含銅軌、含鈦軌等。普通低合金鋼軌比碳素鋼軌耐磨、耐腐蝕，使用壽命有很大提高。

造船用鋼

造船用鋼是指用于制造海船和大型內(nèi)河船體結(jié)構(gòu)的鋼。由于船體結(jié)構(gòu)一般采用焊接方法制造，所以要求造船鋼有較好的焊接性能。此外，還要求有一定的強(qiáng)度、韌性和一定的耐低溫及腐蝕性能。過去主要采用低碳鋼作為造船用鋼。已大量采用普通低合金鋼，已有的鋼種如12錳船、16錳船、15錳釩船等鋼種。這些鋼種有強(qiáng)度高、韌性好、容易加工和焊接、耐海水腐蝕等綜合特性，可成功地用來制造萬噸遠(yuǎn)洋巨輪。

橋梁鋼

鐵路或公路橋梁承受車輛的沖擊載荷，橋梁鋼要求有一定的強(qiáng)度、韌性和良好的抗疲勞性能，并且對(duì)鋼材的表面質(zhì)量要求較高。橋梁鋼常采用堿性平爐鎮(zhèn)靜鋼，成功地采用了普通低合金鋼如16錳、15錳釩氮等。

鍋爐鋼

鍋爐鋼主要指用來制造過熱器、主蒸氣管和鍋爐火室受熱面用的材料。對(duì)鍋爐鋼的性能要求主要是有良好的焊接性能、一定的高溫強(qiáng)度和耐堿性腐蝕、耐氧化等。常用的鍋爐鋼有平爐冶煉的低碳鎮(zhèn)靜鋼或電爐冶煉的低碳鋼，含碳量wc在0.16%～0.26%范圍內(nèi)。制造高壓鍋爐時(shí)則應(yīng)用珠光體耐熱鋼或奧氏體耐熱鋼。也采用普通低合金鋼建造鍋爐，如12錳、15錳釩、18錳鉬鈮等。

焊條用鋼

這類鋼是專門供制造電弧焊和氣焊焊條鋼絲用。鋼的成分隨所焊材質(zhì)不同而異。根據(jù)需要，大致分碳素鋼、合金結(jié)構(gòu)鋼和不銹鋼三類。這些鋼的硫、磷含量ws、wP不大于0.03%，比一般鋼要求嚴(yán)些。這些鋼不要求力學(xué)性能，而只作化學(xué)成分的檢驗(yàn)。

不銹鋼

不銹耐酸鋼簡(jiǎn)稱不銹鋼，它是由不銹鋼和耐酸鋼兩大部分組成的。簡(jiǎn)言之，能抵抗大氣腐蝕的鋼叫不銹鋼，而能抵抗化學(xué)介質(zhì)(如酸類)腐蝕的鋼叫耐酸鋼。一般說來，含鉻量wcr大于12%的鋼就具有了不銹鋼的特點(diǎn)

不銹鋼按熱處理后的顯微組織又可分為五大類：即鐵素體不銹鋼、馬氏體不銹鋼、奧氏體不銹鋼、奧氏體一鐵素體不銹鋼及沉淀硬化不銹鋼。

耐熱鋼

在高溫條件下，具有抗氧化性和足夠的高溫強(qiáng)度以及良好的耐熱性能的鋼稱作耐熱鋼。耐熱鋼包括抗氧化鋼和熱強(qiáng)鋼兩類。抗氧化鋼又稱不起皮鋼。熱強(qiáng)鋼是指在高溫下具有良好的抗氧化性能并具有較高的高溫強(qiáng)度的鋼。耐熱鋼主要用于在高溫下長(zhǎng)期使用的零件。

高溫合金

高溫合金是指在高溫下具有足夠的持久強(qiáng)度、蠕變強(qiáng)度、熱疲勞強(qiáng)度、高溫韌性及足夠的化學(xué)穩(wěn)定性的一種熱強(qiáng)材料，用于600攝氏度 [1]  以上高溫條件下工作的熱動(dòng)力部件。

按其基本化學(xué)成分的不同，又可分為鎳基高溫合金、鐵鎳基高溫合金及鈷基高溫合金。

精密合金

精密合金是指具有特殊物理性能的合金。它是電氣工業(yè)、電子工業(yè)、精密儀表工業(yè)和自動(dòng)控制系統(tǒng)中不可缺少的材料

精密合金按其不同的物理性能又分為七類，即：軟磁合金、變形永磁合金、彈性合金、膨脹合金、熱雙金屬、電阻合金、熱電偶合金。絕大多數(shù)精密合金是以黑色金屬為基的，只有少數(shù)是以有色金屬為基的。

注：Wc、Ws、Wmn、Wp分別表示C、S、Mn、P的質(zhì)量分?jǐn)?shù)