碳素钢的定义
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。
碳素钢和低合金钢的定义
碳钢主要指力学性能取决于钢中的碳含量，而一般不添加大量的合金元素的钢，有时也称为普碳钢或碳素钢。
碳钢也叫碳素钢，指含炭量WC小于2%的铁碳合金。
碳钢除含碳外一般还含有少量的硅、锰、硫、磷。
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，碳素结构钢又分为建筑结构钢和机器制造结构钢两种；按冶炼方法可分为平炉钢、转炉钢和电炉钢；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（T Z）；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%）；按磷、硫含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。
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。
按国际标准，把钢区分为非合金钢和合金钢两大类，非合金钢是通常叫做碳素钢的一大钢类，钢中除了铁和碳以外，还含有炉料带入的少量合金元素Mn、Si、Al，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、化学或力学特性而有意添加了一定量的合金元素Cr、Ni、Mo、V，并对杂质和有害元素加以控制的另一类钢。
原则上讲，合金钢分为低合金钢、中合金钢和高合金钢，顾名思义，以含有合金元素的总量来加以区分，总量低于3%称为低合金钢，5～10%为中合金钢，大于10%为高合金钢。
在国内习惯上又将特殊质量的碳素钢和合金钢称为特殊钢，全国31家特钢企业专门生产这类钢，如优质碳素结构钢、合金结构钢、碳素工具钢、合金工具钢、高速工具钢、碳素弹簧钢、合金弹簧钢、轴承钢、不锈钢、耐热钢、电工钢，还包括高温合金、耐蚀合金和精密合金等等。
在钢的分类上，近年虽努力向国际通用标准靠拢，但还有许多不同之处。
①随着特钢向“特”、“精”、“高”发展，向深加工方向延伸，特钢的领域越来越窄。
美国特钢协会将特钢定位在工模具钢、不锈钢、电工钢、高温合金和镍合金。
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。
碳素结构钢的定义与分类
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。
（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 ≥ 0.10%；
硫或磷的质量分数最高值 ≥ 0.045%；
氮的质量分数最高值 ≥ 0.007%；
抗拉强度最低值 ≤ 690MPa；
屈服点或屈服强度最低值 ≤ 360MPa；
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：
碳素钢的定义及分类
和重要结构件。
高级碳素钢
03
质量要求极高，具有优良的力学性能和加工性能，常用于制造
高精度和高强度机械和结构件。
03 碳素钢的特性
力学性能
强度
碳素钢具有较高的强度，能够承受较大的外力。
韧性
碳素钢具有一定的韧性，不易脆断。
硬度
碳素钢的硬度取决于其含碳量，含碳量越高，硬度越大。
物理性能
导热性
碳素钢的导热性较好，能够有效地传递热量。
碳素钢的定义及分类
目录
• 引言 • 碳素钢的分类 • 碳素钢的特性 • 碳素钢的应用 • 结论
01 引言
目的和背景
碳素钢是钢铁材料中的重要组成部分，广泛应用于建筑、机械、汽车、船舶等领域。随着工业化的快 速发展，碳素钢的需求量不断增加，了解其定义和分类对于合理选用和生产具有重要意义。
碳素钢的定义：碳素钢是指以铁为主要元素，含碳量一般在2.0%以下，并含有少量硅、锰、磷、硫等 元素的铁碳合金。
碳素钢的分类
01
按含碳量分类
根据含碳量的不同，碳素钢可分为低碳钢、中碳钢和高碳钢。低碳钢的
含碳量在0.25%以下，中碳钢的含碳量在0.25%～0.6%之间，高碳钢的
含碳量在0.6%～1.7%之间。
02
按质量分类
根据磷、硫等杂质元素含量的高低，碳素钢可分为普通质量钢、优质钢
和高级优质钢。普通质量钢的杂质元素含量较高，优质钢的杂质元素含
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含碳量小于0.2%的碳素钢，强度较低， 但具有良好的塑性和焊接性能，常用 于制造建筑结构和轻质零件。
中碳钢
含碳量在0.2%至0.6%之间的碳素钢， 具有较好的韧性和塑性，广泛用于制 造结构件和机械零件。
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。
碳素钢的分类
碳素钢的分类
含碳量小于 2.11％的铁碳合金称为碳素钢，又称碳钢。
碳素钢的分类方法很多，一般可按含碳量、品质、用途和工艺进行分类。
按钢的含碳量分类，可分为：低碳钢，其含碳量小于0.25％；中碳钢，其含碳量等于0.25％～0.60％；高碳钢，其含碳量大于0.60％。
按钢的品质分类，钢的品质是由钢中含有害杂质硫(S)、磷(P)的多少来区分的。
当钢中含硫量不超过0.050％，含磷量不超过0.045％时为普通碳素钢；当钢中的含硫量、含磷量均小于0.040％时为优质碳素钢；当钢中的含硫量小于0.030％，含磷量小于0.035％时为高级优质碳素钢。
按钢的用途分类，可分为碳素结构钢和碳素工具钢。
碳素结构钢主要用于制造各种机械零件和工程构件。
碳素工具钢主要用来制造刀具、量具和模具，这类钢一般属于高碳钢，其含碳量在0.65％～1.35％的范围内。
按工艺分类，可分为热轧钢、冷拔钢、锻造钢和铸造钢等。
(一)普通碳素结构钢普通碳素结构钢中含有害杂质(硫、磷)和非金属夹杂物较多，但其机械性能可以满足一般工程结构件及普通机械零件的要求，所以应用较广。
通常为轧制成的钢板或各种型材(圆钢、方钢、角钢等)。
1988年颁布的国家标准(GB700—88)中，普通碳素结构钢的牌号是由代表其屈服点(屈服极限)的字母(Q)、屈服点数值、质量等级符号(A、B、C、D)及脱氧方法符号(F、b、Z、TZ)等四部分组成。
其中质量等级符号表示钢中含有害杂质
的多少，A级硫、磷含量分别不大于0.050％和0.045％；B级硫、磷含量均不大于0.045％；C级硫、磷含量均不大于0.040％；D级硫、磷含量均不大于0.035％。
碳素钢的分类
碳素钢的分类含碳量小于2.11％的铁碳合金称为碳素钢，又称碳钢。
碳素钢的分类方法很多，一般可按含碳量、品质、用途和工艺进行分类。
按钢的含碳量分类，可分为：低碳钢，其含碳量小于0.25％；中碳钢，其含碳量等于0.25％～0.60％；高碳钢，其含碳量大于0.60％。
按钢的品质分类，钢的品质是由钢中含有害杂质硫(S)、磷(P)的多少来区分的。
当钢中含硫量不超过0.050％，含磷量不超过0.045％时为普通碳素钢；当钢中的含硫量、含磷量均小于0.040％时为优质碳素钢；当钢中的含硫量小于0.030％，含磷量小于0.035％时为高级优质碳素钢。
按钢的用途分类，可分为碳素结构钢和碳素工具钢。
碳素结构钢主要用于制造各种机械零件和工程构件。
碳素工具钢主要用来制造刀具、量具和模具，这类钢一般属于高碳钢，其含碳量在0.65％～1.35％的范围内。
按工艺分类，可分为热轧钢、冷拔钢、锻造钢和铸造钢等。
(一)普通碳素结构钢普通碳素结构钢中含有害杂质(硫、磷)和非金属夹杂物较多，但其机械性能可以满足一般工程结构件及普通机械零件的要求，所以应用较广。
通常为轧制成的钢板或各种型材(圆钢、方钢、角钢等)。
1988年颁布的国家标准(GB700—88)中，普通碳素结构钢的牌号是由代表其屈服点(屈服极限)的字母(Q)、屈服点数值、质量等级符号(A、B、C、D)及脱氧方法符号(F、b、Z、TZ)等四部分组成。
其中质量等级符号表示钢中含有害杂质的多少，A级硫、磷含量分别不大于0.050％和0.045％；B级硫、磷含量均不大于0.045％；C级硫、磷含量均不大于0.040％；D级硫、磷含量均不大于0.035％。
脱氧方法符号“F”表示沸腾钢，“b”表示半镇静钢，“Z”表示镇静钢，“TZ”表示特殊镇静钢(仅用于D级钢)。
镇静钢和特殊镇静钢，其牌号中的脱氧方法符号可以省略。
普通碳素结构钢的牌号及力学性能详见表5—1。
Q195钢含碳量很低(0.06％～0.12％)，塑性好，常用来制造各种薄钢板，也可用来代替优质碳素钢中的08钢和10钢制造冲压、焊接结构件。
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碳素钢的定义
碳素钢是指碳的质量分数大于0.0218%小于
2.11%，并含有少量锰、硅、磷、硫等元素的铁碳合金。
在钢铁材料中，碳素钢占有很大的比重，与合金钢相比，碳素钢冶炼简便，加工容易，价格低廉，并且在一般情况下能满足使用要求，所以应用非常广泛。
碳素钢中常见的杂质有锰、硅、硫、磷等，它们对碳素钢的性能产生不同程度的影响。
锰和硅是在炼铁时作为脱氧剂加入钢中的。
锰具有一定的脱氧能力，能将氧化铁还原称为铁，显著改善钢的质量；锰能与硫化合成硫化锰，以减轻硫的有害作用；锰还能溶解于铁中，形成含锰铁素体，提高钢的强度和硬度。
总之，锰对碳素钢的性能有良好的影响，是一种有意元素。
硅的脱氧作于比锰强，能将氧化铁还原铁，能显著改善钢的质量。
硅也能溶入铁，从而提高钢的强度和硬度。
硫和磷是从原料及燃料中带入钢中的有害杂质。
硫有热脆性，磷有冷脆性，但硫能改善刚才的切削性
能，所以制造要求表面粗糙度较小而强度要求十分严格的零件时候，可采用硫的质量分数较高的易切削结构钢。