碳素结构钢的定义与分类
碳素钢的定义及分类
碳素钢的定义及分类
钢类
碳素钢
Wp/% Ws/%
≤0.045 ≤0.050
说明
普通质量钢
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
碳素钢钢筋、铁道用于一般素钢
碳素钢的定义及分类
钢类
优质钢
碳素钢
说明
Wp/% 造船用碳素钢、重轨用碳素钢 Ws/% ≤0.035 ≤0.035
碳素钢的定义及分类
钢类
高级优质钢
≤0.025
碳素钢
说明
碳素钢的定义及分类
内容讲解
碳素钢有多种分类的方法，常用的有以下三种： 按含碳量（wc）来分类 碳素钢：
低碳钢 wc≤0.25％
中碳钢 0.25%＜wc≤0.60% 高碳钢 wc＞0.60％
碳素钢的定义及分类
按钢的质量分类 钢的质量是以磷、硫的含量来划分的，分为普通 钢、优质钢、高级优质钢和特级优质钢。根据现 行标准，各质量等级钢的磷、硫含量如下：
碳素钢的定义及分类
优质碳素结构钢
碳素钢的定义及分类
按钢的用途分类 碳素工具钢指含碳量wc＞0.70%，主要用于制造 各种刃具、模具、量具等工具用钢。按专业来分， 可以分为锅炉用钢、桥梁用钢、矿用钢等。
碳素钢的定义及分类
扩展
按脱氧方法不同分为 沸腾钢 镇静钢
半镇静钢
Wp/% 航空、兵器等专用高级优质钢 Ws/% ≤0.025
碳素钢的定义及分类
钢类
碳素钢
Wp/% Ws/% ≤0.015
说明
特级优质钢
≤0.025
特殊焊条用碳素钢
碳素钢的定义及分类
按钢的用途分类 碳素结构钢指含碳量wc＜0.70%，主要用于制造 齿轮、轴等各种机械零件和制作桥梁、建筑等工 程结构件用钢。 普通碳素结构钢。
碳素钢的定义及钢中五元素
1、碳素钢的定义及钢中五元素含碳2%以下的铁碳合金称为钢。
碳素钢中的五元素是指化学成份中的主要组成物，即 C、Si、Mn、S、P（碳、硅、锰、硫、磷）。
其次是在炼钢过程中不可避免地会混入气体，含O、H、N（氧、氢、氮）。
此外，用铝—硅脱氧镇静工艺中，必然在钢水中含有 Al，当Als（酸溶铝）≥0。
020%时，还有细化晶粒的作用。
2、钢铁是怎样炼成的？炼钢的主要任务是按所炼钢种的质量要求，调整钢中碳和合金元素含量到规定范围之内，并使P、S、H、O、N等杂质的含量降至允许限量之下。
炼钢过程实质上是一个氧化过程，炉料中过剩的碳被氧化，燃烧成CO气体逸出，其它Si、P、Mn 等氧化后进入炉渣中。
S部份进入炼渣中，部份则生成SO2排出。
当钢水成份和温度达到工艺要求后，即可出钢。
为了除去钢中过剩的氧及调整化学成份，可以添加脱氧剂和铁合金或合金元素。
3、转炉炼钢简介从鱼雷车运来的铁水经过脱硫、挡渣等处理后即可倒入转炉中作为主要炉料，另加10% 以下的废钢。
然后，向转炉内吹氧燃烧，铁水中的过量碳被氧化并放出大量热量，当探头测得达到预定的低碳含量时，即停止吹氧并出钢。
一般在钢包中需进行脱氧及调整成份操作；然后在钢液表面抛上碳化稻壳防止钢水被氧化，即可送往连铸或模铸工区。
对要求高的钢种可增加底吹氩、RH真空处理、喷粉处理（喷SI—CA粉及变性石灰）可以有效降低钢中的气体与夹杂，并有进一步降碳及降硫的作用。
在这些炉外精炼措施后还可以最终微调成份，满足优质钢材的需求。
4、初轧模铸钢锭采取热装、热送新工艺，进入均热炉加热，然后通过初轧机及钢坯连轧机轧成板坯、管坯、小方坯等初轧产品，经过切头、切尾、表面清理，（火焰清理、打磨）高品质产品则还需对初轧坯进行扒皮和探伤，检验合格后入库。
目前初轧厂的产品有初轧板坯、轧制方坯、氧气瓶用钢坯、齿轮用圆管坯、铁路车辆用车轴坯及塑模用钢等。
初轧板坯主要供应热轧厂作为原料；轧制方坯除部份外供，主要送往高速线材轧机作原料。
碳素结构钢和低合金结构钢 热轧钢板和钢带
碳素结构钢和低合金结构钢是两类在现代工业和建筑领域广泛应用的材料，尤其是它们的热轧钢板和钢带产品。
这些材料因其独特的物理、化学性质和经济效益而成为工程设计和制造中不可或缺的选择。
本文将从碳素结构钢和低合金结构钢的定义、特点、应用以及它们的热轧钢板和钢带的生产工艺等方面进行详细阐述。
一、碳素结构钢定义：碳素结构钢是含碳量较低的一类钢材，其主要成分为铁和碳，碳含量一般不超过2%。
这类钢材以良好的塑性、韧性和焊接性能著称，且成本相对较低，是最常见的结构钢之一。
特点：1. 良好的机械性能：具有足够的强度和韧性，适用于承受一定载荷的结构部件。
2. 优异的加工性能：易于切割、焊接和成型，适合复杂结构的制造。
3. 成本效益：由于原料普遍且加工简便，碳素结构钢具有较高的性价比。
应用：广泛应用于建筑、桥梁、船舶、车辆、重型机械等领域，作为构件、框架和支撑结构的材料。
二、低合金结构钢定义：低合金结构钢是在碳素结构钢的基础上，添加少量（总合金元素含量通常不超过5%）的合金元素（如锰、硅、铜、镍、铬等）制成的钢材。
这些合金元素的加入显著提升了钢材的机械性能和使用特性。
特点：1. 高强度：相比碳素结构钢，低合金结构钢具有更高的强度和耐磨性。
2. 良好的抗腐蚀性和抗氧化性：合金元素的加入提高了钢材的抗腐蚀和抗氧化能力。
3. 优异的韧性和冲击性能：即使在低温环境下也能保持良好的韧性和抗冲击性。
应用：低合金结构钢广泛应用于要求较高强度和耐腐蚀性的工程项目，如大型工业设施、高层建筑、桥梁、压力容器等。
三、热轧钢板和钢带的生产工艺热轧是指在高温下将钢坯通过轧机轧制成所需厚度的钢板或钢带的过程。
这一过程包括加热、轧制和冷却几个主要步骤。
1. 加热：首先将钢坯加热到轧制温度（通常在1100°C以上），以降低钢的硬度，提高塑性，便于轧制。
2. 轧制：加热后的钢坯在多道次轧制中逐渐被压缩到所需的厚度，这一过程中钢材的微观结构和性能会发生变化。
碳钢的分类
（5）按冶炼方法可分为平炉钢、转炉钢、电炉钢； 分酸性和碱性。
说明：一般碳钢中含碳量较高则硬度越大，强度也越高，但塑性较低。
三、碳钢的牌号及表示方法
①普通碳素结构钢
现行标准规定表示方法为：Q×××-××。
Q=屈服点的汉语拼音第一个字母，×××为钢的屈服强度值（单位MPa）第三部分×是质量等级，分为A、B两级，其中B级质量优于A级，第四部分是脱氧方法。有F、b、Z沸腾钢，半镇静钢，镇静钢。
②优质碳素钢（含硫量≤0.040％、含磷量≤0.040％）
③高级优质碳素钢（含硫量≤0.030％、含磷量≤0.035％）
（3）按用途可以把碳钢分为
①碳素结构钢 ，主要用于制做各种工程结构件和机器零件，一般为低碳钢。
②碳素工具钢，主要用于制做各种刀具、量具、模具等，一般为高碳钢。
（4）按脱氧方法可分为
其中它们的碳的质量分数分别为低<0.25%,中=0.25%~0.60%,高>0.60%,按主要质量等级可分为:普通,优质,特殊质量非合金钢
三
按非合金钢的用途分类可以分为:1碳素结构钢2碳素工具钢
2.低合金钢
合金元素总量小于3.5%的合金钢叫做低合金钢.低合金钢是相对于碳钢而言的,是在碳钢的基础上,为了改善钢的一种或几种性能,而有意向钢中加入一种或几种合金元素.加入的合金量超过碳钢正常生产方法所具有的一般含量时,称这种钢为合金钢.当合金总量低于3.5%时称为低合金钢.合金含量在3.5-10%之间称为中合金钢;大于10%的称为高合金钢.
钢按化学成份分为非合金钢，低合金钢，合金钢
1.非合金钢
非合金钢
一钢是以铁为主要元素,碳的质量分数一般在2.11%以下,并含有其它元素,
碳钢材质的细分
碳钢材质的细分定义：碳钢也叫碳素钢，指含碳量Wc小于2.11%的铁碳合金，有时也称为普碳钢或碳素钢。
碳钢材质的细分一、按用途可以把碳钢分为碳素结构钢、碳素工具钢和易切削结构钢三类，碳素结构钢又分为工程构建钢和机器制造结构钢两种；二、按冶炼方法可分为平炉钢、转炉钢；三、按脱氧方法可分为沸腾钢（F）、镇静钢（Z）、半镇静钢（b）和特殊镇静钢（TZ）；四、按含碳量可以把碳钢分为低碳钢（WC ≤ 0.25%）,中碳钢（WC0.25%—0.6%）和高碳钢（WC>0.6%）；五、按钢的质量可以把碳素钢分为普通碳素钢（含磷、硫较高）、优质碳素钢（含磷、硫较低）和高级优质钢（含磷、硫更低）和特级优质钢。
六、按化学成分分类碳素钢按化学成分（即以含碳量）可分为低碳钢、中碳钢和高碳钢。
(1) 低碳钢又称软钢，含碳量从0.10%至0.30%低碳钢易于接受各种加工如锻造，焊接和切削，常用于制造链条，铆钉，螺栓，轴等。
(2) 中碳钢碳量0.25%～0.60%的碳素钢。
有镇静钢、半镇静钢、沸腾钢等多种产品。
除碳外还可含有少量锰（0.70%～1.20%）。
按产品质量分为普通碳素结构钢和优质碳素结构钢。
热加工及切削性能良好，焊接性能较差。
强度、硬度比低碳钢高，而塑性和韧性低于低碳钢。
可不经热处理，直接使用热轧材、冷拉材，亦可经热处理后使用。
淬火、回火后的中碳钢具有良好的综合力学性能。
能够达到的最高硬度约为HRC55(HB538），σb为600～1100MPa。
所以在中等强度水平的各种用途中，中碳钢得到最广泛的应用，除作为建筑材料外，还大量用于制造各种机械零件。
（3）高碳钢常称工具钢，含碳量从0.60%至1.70%，可以淬硬和回火。
锤，撬棍等由含碳量0.75%的钢制造；切削工具如钻头，丝攻，铰刀等由含碳量0.90% 至1.00% 的钢制造。
七、按钢的品质分类按钢的品质可分为普通碳素钢和优质碳素钢。
（1）普通碳素结构钢又称普通碳素钢，对含碳量、性能范围以及磷、硫和其他残余元素含量的限制较宽。
碳素结构钢的定义与分类
（一） 国际标准（ISO）的规定
根据国际标准ISO 4948-1：1982《钢分类-第1部分：根据化学成分钢分为非合金钢和合金钢》的规定，根据钢的化学成分分为非合金钢和合金钢。非合金钢与合金钢中元素含量界限值如表1-1-3所示。对于表中所列的所有元素，规定的钢中每个元素的质量分数比表中所列相应元素小时，这种钢为非合金钢。对表中列出元素的熔炼分析仅规定了最低值和范围时，应根据最低值进行分类。当锰的熔炼分析仅规定最大值时，应根据该最大值进行分类。除锰以外的其他元素，仅规定熔炼分析最大值时，取该值的0.7倍进行分类。
< 0.05
W
< 0.10
< 0.10
< 0.10
V
< 0.04
< 0.10
< 0.10
Zr
< 0.05
< 0.05
< 0.05
La系（每一种元素）
< 0.02
< 0.05
< 0.05
其他规定元素（S、P、C、 N除外）
< 0.05
< 0.05
< 0.05
（四） 美国标准 ASTMA749
当对铝、铬、钴、铌、钼、镍、钛、钨、钒、锆，或为了获得所期望的合金化效果而加入的任一元素不规定或不要求最小含量时，当对铜规定的最小质量分数不超过0.40%时，或对下列任一元素规定最大含量不超过所注明的质量分数（锰1.65%、硅0.60%、铜0.60%）时，该类钢称为碳素钢。
特殊质量非合金钢是指生产过程中需要特别严格控制质量的性能（例如控制淬透性和纯洁度）的非合金钢，应符合下列条件。
（1） 钢材要经热处理并至少具有下列一种特殊要求的非合金钢（包括易切钢和工具钢）：
碳钢的划分标准
一．简述低碳钢、中碳钢和高碳钢的划分标准及其各自的性能特点。
答：低碳钢（Wc为％～％），若零件要求塑性、韧性好，焊接性能好，便如建筑结构、容器等，应选用低碳钢；中碳钢（Wc为％～），若零件要求强度、塑性、韧性都较好，具有综合机械性能，便如轴类零件，应选用中碳钢；高碳钢（Wc为％～％），若零件要求强度硬度高、耐磨性好，例如工具等，应选用高碳钢。
二．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。
现把国标、日本标准中某些主要钢号的化学成分列举，如表6 ―7―20。
表 6-7-20 碳素钢化学成分指标S30C、S45C钢号中Ni-Cr应小于%，其他国家的标准号有EN10083T―91.ГОСТ1050 等。
7. 物理性能现把国标、日本标准中某些主要钢号的机械性能如表6―7 ―21。
表 6-7-21 碳素钢物理性能指标三．高碳钢、低碳钢、中碳钢的划分标准是什么钢是钢材含碳量在%%之间的铁碳合金。
为了保证其韧性和塑性，含碳量一般不超过%。
钢的主要元素除铁、碳外，还有硅、锰、硫、磷等。
钢的分类方法多种钢材多样，其主要方法有如下3种：1、钢材按品质分类(1) 普通钢（P≤%，S≤%）(2) 优钢材质钢（P、S均≤%）(3) 高级优质钢（P≤%，S≤%）2.、按化学成份分类(1) 碳素钢：钢材a.低碳钢（C≤%）；b.中碳钢（C≤~%）；c.高碳钢（C≤%）。
(2) 合金钢：a.低合金钢（合金元素总含量≤5%）；b.中合金钢（合金元素总含量＞5~10%）；c.高合金钢（合金元素总含量＞10%）。
3．按钢的用途分类分为两类：碳素结构钢，主要用于制造各种工程构件和机械零件；碳素工具钢，主要用于制造各种工具、量具和模具等。
碳素钢的分类
❖ ❖ ❖ ❖
钢 合金钢
❖ ❖ ❖ ❖ ❖ ❖ ❖
合金结构钢Q195 Q215 优质碳素结构钢 08 10 20 45
碳素工具钢 T08 T10 T13 普通低合金结构 16Mn
钢弹簧钢 65Mn
调质钢
40Cr
渗碳钢
20Gr
轴承钢
GGr9 GGr15
量具刀具钢 9SiGr
❖ 按用途来分：
❖ A、普通碳素结构钢： ❖ 因为价格便宜，这类钢材大量用于金属结构和一般机械零件的
制造。它的塑性和韧性好，焊接性也好，但是机械强度一般。 共有A、B、C、D四个质量等级；普通结构钢有F、b、Z、TZ 四种脱氧方法。 ❖ B、优质碳素结构钢： ❖ 一般用来制造重要的机械零件。使用前一般都要经过热处理来 改善力学性能。优质碳素结构钢牌号用两位数字表示，这两位 数字表示该钢平均含碳量的万分之几。如45号钢表示平均含碳 量0。45%。 ❖ C、碳素工具钢： ❖ 碳素工具钢的牌号有T7等，牌号后的数字表示平均含碳的质量 分数千分量。如T8表示平均含碳质量分数为0。8%的碳素工具 钢。工具钢在淬火热处理后可以获得很高的强度，经常用来制 造木工刀具和一些尺寸不大的模具。
冷作模具钢 Gr12
热作模具钢 5GrMnMo
塑料模具钢 3Gr2Mo
高速工具钢 w18Gr4V
不锈钢
1Gr18Ni9Ti
耐热钢
12GrMoV
耐磨钢
ZGMn13
❖一、碳素结构钢的分类
❖ 碳素钢简称碳钢，它的分类有很多种： ❖ 按含碳量来分的方法 ： ❖ ≤0.02%的铁碳合金纯铁；0.02%—0.25%低碳钢；
金属概况
金属是具有光泽、有良好的导电性与机 械性能，并具有正的温度、电阻系数的物质。
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碳素结构钢的定义与分类
碳素结构钢钢中除含有主要为了脱氧而加入的硅、锰元素外,不含其他有意加入的合金元素;钢中硫、磷杂质含量较高,一般来说普通质量碳素结构钢的硫的质量分数不大于%、磷的质量分数不大于%；优质碳素结构钢硫和磷的质量分数不大于%;这类钢通常以热轧状态交货和使用,主要用于工程结构;
一、我国标准的规定
根据国家标准GB/T 13304-1991钢分类,碳素结构钢属于非合金钢,是非合金钢中的一种;非合金钢还包括优质碳素结构钢、碳素工具钢、碳素弹簧钢、易切削碳素钢,以及其他一些具有特殊性能和用途的钢;
一按化学成分非合金钢各元素规定含量的界限值如表1-1-1所示;对钢规定的任一元素的规定含量符合表中所列相应元素的界限范围时,这些钢不非合金钢;
表1－1－1
1 钢为非合金化的符合对非合金钢的合金元素规定含量界限值的规定；
2 不规定热处理退火、正火、消除应力及软化处理不作为热处理；
3 如产品标准或技术条件中有规定,其特性值应符合下列条件：
碳的质量分数最高值≥ %；
硫或磷的质量分数最高值≥ %；
氮的质量分数最高值≥ %；
抗拉强度最低值≤ 690MPa；
屈服点或屈服强度最低值≤ 360MPa；
伸长率最低值Lo= Fo ≤ 33%；
弯心直径最低值≥试件厚度；
冲击功最低值20℃,V型,纵向标准试样≤ 27J；
洛氏硬度最高值HRB ≥ 60;
注：力学性能的规定值是指用厚度为316mm钢料纵向或横向试样测定的性能;
4 未规定其他质量要求;
优质非合金钢是指除普通质量非合金钢和特殊质量非合金钢以外的非合金钢;在生产过程中需要特别控制质量例如控制晶粒度,降低硫、磷含量,改善表面质量或增加工艺控制等,以达到比普通质量非合金钢特殊的质量要求例如良好的抗脆断性能,良好的冷成形性能等,但这种钢的生产控制不如特殊质量非合金钢严格如不控制淬透性;
特殊质量非合金钢是指生产过程中需要特别严格控制质量的性能例如控制淬透性和纯洁度的非合金钢,应符合下列条件;
1 钢材要经热处理并至少具有下列一种特殊要求的非合金钢包括易切钢和工具钢：
①要求淬火和回火,或模拟表面硬化状态下的冲击性能；
②要求淬火或淬火和回火后的淬硬层深度或表面硬度；
③要求限制表面缺限,比冷镦和冷挤压用钢的规定更严格；
④要求限制非金属夹杂物含量和或要求内部材质均匀性;
2 钢材不进行热处理并至少应具有下述一种特殊要求的非合金钢：
①要求限制非金属夹杂物含量和或内部材质均匀性,例如钢板抗层状撕裂性能;
②要求限制磷含量和或硫含量最高值,并符合如下规定：
熔炼分析值≤ %；
成品分析值≤ %;
③要求残余元素的含量同时作如下限制：
铜熔炼分析最高质量分数≤ %；
钴熔炼分析最高质量分数≤ %；
钒熔炼分析最高质量分数≤ %;
④表面质量的要求比冷镦和冷挤压用钢的规定更严格;
3具有规定的电磁性能的钢;
三按主要性能及使用特性分,GB/T 700-1988所包括的碳素结构钢主要属于以规定最低强度为主要特性的非合金钢,是需要保证钢的强度特性的工程结构和机械结构用的
非合金钢;这类钢要求限制最低抗拉强度、最低屈服强度,并具有一定的综合力学性能和工艺性能;
二、国外和国际ISO标准规定
一国际标准ISO的规定
根据国际标准ISO 4948-1：1982钢分类-第1部分：根据化学成分钢分为非合金钢和合金钢的规定,根据钢的化学成分分为非合金钢和合金钢;非合金钢与合金钢中元素含量界限值如表1-1-3所示;对于表中所列的所有元素,规定的钢中每个元素的质量分数比表中所列相应元素小时,这种钢为非合金钢;对表中列出元素的熔炼分析仅规定了最低值和范围时,应根据最低值进行分类;当锰的熔炼分析仅规定最大值时,应根据该最大值进行分类;除锰以外的其他元素,仅规定熔炼分析最大值时,取该值的倍进行分类;
根据国际标准ISO 4948-2：1981钢分类—第2部分：非合金钢和合金钢按主要质量级别和主要性能及使用特性的分类的规定,按主要质量级别非合金钢分为普通钢base steel、非合金优质钢unalloyedquality steel和非合金特殊钢unalloyed special steel;普通钢是指不规定在生产中需特别控制质量要求的钢,并应同时满足下列4个条件：
1 钢是非合金化的;
2 不规定进行热处理例如消除应力处理、软化处理、退火或正火,不作为热处理;
3 如产品标准或技术条件中有规定,其特性值应符合以下条件：
抗拉强度最低值≤ 690MPa；
屈服强度最低值≤ 360MPa；
伸长率最低值Lo=5d ≤ 26%；
弯心直径最低值≥1试样厚度；
冲击功最低值20C,ISOV型缺口,纵向≤27J；
洛氏硬度最高值HRB ≥ 60；
碳的质量分数最高值≥ %；
磷的质量分数最高值≥ %；
硫的质量分数最高值≥ %；
氮的质量分数最高值≥ %;
注：上述力学性能为3—16mm厚度钢材性能,并适用于有关标准或技术条件规定的横向或纵向试样;
4 未规定其他质量要求
非合金优质钢是指在生产过程中与普通钢比较需要特别加以控制例如控制晶粒度、减少硫和磷的含量、改善表面质量或增加生产控制等,以达到特殊的质量要求,如良好的抗脆断性能、良好的冷成形性能等;但这种钢的生产控制不如要求控制淬透性的经典的非合金特殊钢那样严格;
非合金优质钢是不包括在普通钢和非合金特殊钢的钢;
非合金特殊钢是指生产中要求与生产控制淬透性的经典非合金特殊钢一样专门加强质量控制的钢;下列非合金钢为特殊钢：。