碳素钢的分类
碳素结构钢的定义与分类
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其他规定元素（S、P、C、 N除外）
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（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：
碳素钢与合金钢
3. 典型合金弹簧钢
65 65 Mn 60 Si 2 Mn 50 Cr V A 50 Cr Mn A 55 Si Mn Mo V Nb
汽车板簧
热卷大弹簧
大型热卷弹簧
1. 不锈钢 ( stainless steel )
1.定义: 在腐蚀介质中具有很高的抗腐 蚀能力的钢。
2.概念:*在空气中的年腐蚀量为0.01mm 以内的钢, 称为在空气中使用的 不锈钢。 *在强酸、强碱介质中的年腐蚀 量为0.1mm以内的钢,称为在强 酸、强碱介质中使用的不锈钢。
1)马氏体型不锈钢 --- Cr13型钢 Martensitic stainless steel
含锰量WMn ≤ 1.5 % 含碳量WC 0.4 %
易切削钢
1.用途: 适用于高速切削和在自动加工机 床上加工的材料。
2.性能要求: 降低切削力和切削热,减少 刀具磨损,延长刀具寿命,改 排屑性能,提高切削速度。
3.化学成分特点: S:Ws = 0.08～0.3% Pb:WPb=0.15～0.25% Ca:微量
钢液在浇注仅前进行轻度假脱氧, Wo = 0.03%～0.07%,成分偏析较严重、 组织不致密。机械性能不均匀, 冲击韧 性差, 常用于要求不高的零件。
3.半镇静钢 ( balanced steel )
半镇静钢是脱氧过程介于镇静钢 和沸腾钢之间的钢,是用锰铁和硅铁进 行脱氧。其质量也介于二者之间,可代 替部分镇静钢,一般不适于做重要零件。
柴油机曲轴
2.典型合金调质钢
➢ 低淬透性调质钢
钢含合金元素总量＜3 %。
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
基本简介含碳量小于1.35%，除铁、碳和限量以内的硅、锰、磷、硫等杂质外，不含其他合金元素的钢。
碳素钢的性能主要取决于含碳量。
含碳量增加，钢的强度、硬度升高，塑性、韧性和可焊性降低。
与其他钢类相比，碳素钢使用最早，成本低，性能范围宽，用量最大。
适用于公称压力PN≤32.0MPa，温度为-30-425℃的水、蒸汽、空气、氢、氨、氮及石油制品等介质。
常用牌号有WC1、WCB、ZG25及优质钢20、25、30及低合金结构钢16Mn基本分类按化学成分分类常称工具钢，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。
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。
在中国和某些国家根据交货的保证条件又分为三类：甲类钢（A类钢）是保证力学性能的钢。
乙类钢（B类钢）是保证化学成分的钢。
特类钢(C类钢）是既保证力学性能又保证化学成分的钢，常用于制造较重要的结构件。
中国目前生产和使用最多的是含碳量在0.20%左右的A3钢（甲类3号钢），主要用于工程结构。
有的碳素结构钢还添加微量的铝或铌（或其他碳化物形成元素）形成氮化物或碳化物微粒，以限制晶粒长大，使钢强化，节约钢材。
在中国和某些国家，为适应专业用钢的特殊要求，对普通碳素结构钢的化学成分和性能进行调整，从而发展了一系列普通碳素结构钢的专业用钢（如桥梁、建筑、钢筋、压力容器用钢等）。
（2）优质碳素结构钢和普通碳素结构钢相比，硫、磷及其他非金属夹杂物的含量较低。
根据含碳量和用途的不同，这类钢大致又分为三类：①小于0.25%C为低碳钢，其中尤以含碳低于0.10%的08F,08Al等，由于具有很好的深冲性和焊接性而被广泛地用作深冲件如汽车、制罐……等。
20G则是制造普通锅炉的主要材料。
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。
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La系（每一种元素）
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其他规定元素（S、P、C、 N除外）
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（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）：
钢铁材料的牌号
硫——有害元素，常以FeS形式存在，易使钢材变脆 （热脆性）。
磷——有害元素，它使钢在低温时变脆（冷脆性）。 氢——有害元素，能造成氢脆、白点等缺陷。
二、碳素钢的分类
1．按钢的含碳量分 低碳钢：C≤0.25％ 中碳钢： 0.25％<C <0.60％ 高碳钢：C ≥0.60％
5．特殊性能钢
不锈钢或耐热钢的牌号用两位或三位阿拉伯数字表示含碳量的最佳控 制值（以万分之几或十万分之几计），合金元素含量的表示方法与合金结 构钢相同，当材料只规定含碳量上限时，若含碳量上限≤0.10%，则以其 上限值的3/4表示，若含碳量上限＞0.1%时，则以其上限值的4/5表示（两 位数，万分数计）。
• 易切钢也是在牌号前冠以拼音字母 “Y”，如“Y15”，表示含碳量 0.15％的易切钢。
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
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2．按钢的质量分 普通钢：S ≤0.050％，P≤ 0.045％ 优质钢：S ≤0.035％，P≤ 0.035％ 高级优质钢：S≤ 0.025％，P≤ 0.025％
3．按钢的用途分 结构钢：含碳量一般均小于0.70% 工具钢：含碳量一般均大于0.70%
4．按冶炼时脱氧程度的不同分 沸腾钢：脱氧程度不完全的钢 镇静钢：脱氧程度完全的钢 特殊镇静钢：比镇静钢脱氧程度更充分彻底的钢
例如：ZG270—500表示屈服强度不小于270MPa，抗拉强度不小 于500MPa的铸造碳钢。
合金钢的分类和牌号
一、合金钢的分类 二、合金钢的牌号
碳素钢
20、
冷冲压件、 焊接件和 标准件、 渗碳件等 零件。
45、
调质件：机 床齿轮、机 床主轴、曲 轴、连杆等 重要零件。
65
弹性件和 耐磨件： 小尺寸弹 簧、低速 车轮等
用途
较重要的零件，如齿轮、轴、连杆、弹簧等。
热处理：
渗碳、淬火、回火等。
汽车曲轴
08-25钢含碳量低，强度、硬度较低，塑性、韧性及 焊接性良好，主要用于制造冲压件，焊接结构件及 强度要求不高的机械零件
弹簧垫圈
小轴
30~55属于调质钢，经过调质处理后具有良好的综 合力学性能，主要用于制造受力较大的机械零件。
万向连轴器
曲轴
60钢以上的属于弹簧钢，经过热处理后可以获得较 高的弹性极限，主要用于制造弹性零件。
汽车板簧
螺旋弹簧
3．碳素工具钢 牌号 —— 如 T12A 钢，含C量为 12 / 1000 = 1.2 % ，
s ，MPa
≥ 175 205 245 315 335 355 375 400 420
(摘自GB/T699-1999)
65Mn ——Βιβλιοθήκη 表示Wc为0.65%、含 锰量较高（WMn=0.9~1.2%)的优质
碳素结构钢。
08F
质碳素结构钢，属沸腾钢。
———表示Wc为0.08%的优
应
用
08F、
冷冲压件， 如汽车和 仪表外壳、 容器、罩 子等。
0.045 0.045
0.045 0.045 0.040 0.035 0.045 0.045
F,b,Z F,b,Z
F,b,Z F,b,Z Z TZ Z Z
Q255 Q275
A/ B －
Q×××AF 屈服强 脱氧 半镇静钢b 度字母 方法 镇静钢Z 屈服强度值 特殊镇静钢TZ （MPa ） 质量等级：A、B、C、D
碳素钢简介——精选推荐
碳素钢简介第⼀部分碳素钢⼀.钢和铁的区别:铁和钢是我们⽣活中许多常见的物质的组成材料，它们的存在在很⼤程度上“加固”了我们的⽣活的结构，认识、了解它们将有助于我们更清楚的认识⽣活、改造⽣活。
铁的合⾦⾸先应该知道铁和钢的区别在于它们含碳量的不同（分别为2%-4.3%和0.03%-2%），然后还要了解铁和钢各⾃的分类情况，重点放在各种物质的俗名和实际⽤途上，如铸造⽣铁俗名灰⼝铁，常⽤于制造各种铸件等。
这⼀部分的学习应该以对⽐为主，虽然其中的数据理论不多，但我们要加以重视，因为考试中常以常识类选择题的形式出现。
炼铁铁的矿⽯有很多种:磁铁矿、⾚铁矿等，对于这些矿⽯所对应的主要成分⼤家应该知道，否则在出现类似“写出⽤⼀氧化碳还原磁铁矿的反应⽅程式”的题⽬时，就会不知所措的。
接下来要对炼铁的主要反映原理加以了解，即利⽤还原剂将铁还原出来，要注意对试验的现象的表述——“红棕⾊的粉末变成⿊⾊”（这是考试的常有内容）。
由此及彼，⾼炉中炼铁的原理也⼤致如此。
对于实际⽣产中的⼀些知识，⾸先应该了解⾼炉的基本结构“五炉、两进⼝、三出⼝”，及各部分发⽣的化学反应、炉渣的⽣成反应等，需要注意的是：⾼炉煤⽓的成分为⼀氧化碳、⼆氧化碳和氮⽓等的混合⽓体，需经过净化才能排出，它是很好的⽓体燃料。
炼钢炼钢和炼铁都是利⽤氧化还原反应进⾏的，但是两者在反应对象上有很⼤的区别：炼铁是将铁还原出来，⽽炼钢则是将⽣铁中的过量碳和其他杂质除去，所以两者在实际操作中有联系也有区别。
炼钢的⽅法主要有三种：转炉、电炉和平炉。
其中转炉炼钢法运⽤⽐较普遍。
我们不需要记忆其具体的操作过程（只需导致了解），但对于其中发⽣的反应，如：氧化铁单质、除去杂志和脱氧等要加以注意。
在炼钢过程中还会出现⼤量的棕⾊蒸⽓，它的成分是氧化铁尘粒和⾼浓度的⼀氧化碳，必须加以净化。
⼆．定义及分类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。
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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。
(二)优质碳素结构钢这类钢在供应时，既保证化学成分又保证机械性能。
它与普通碳素结构钢的区别是钢中含硫、磷较少(不大于0.035％)，而且钢的纯度、均匀性、表面质量、塑性及韧性均比较好。
主要用来制造较重要的机械零件。
优质碳素结构钢的牌号用两位数字表示，数字是表示钢中平均含碳量的万分数。
若含锰(Mn)量比较高(Mn含量为0.7％～1.2％)，还应将Mn标在两位数字之后；若为沸腾钢，还要在钢号后面加“F”。
如“08F”表示是平均含碳量为0.08％的优质碳素沸腾钢；“50Mn”表示是平均含碳量为0.50％的较高含锰量优质碳素结构钢，称为50锰钢；“40"表示是平均含碳量为0.40％的优质碳素结构钢，称为40号钢。
这类钢按其含碳量不同，分别用来制造冲压件(08号钢、10号钢)、焊接件(15～25号钢)、轴、齿轮、螺栓(30～55号钢)、弹簧(65号钢)等机械零件。
优质碳素结构钢的牌号及力学性能详见表5—2。
(三)碳素工具钢
碳素工具钢属于高碳钢，其钢号用“T”加上代表含碳量千分数的数字表示，例如T7、T8、T10等，适用于制造各种刀具、量具和模具。