3.3碳素钢、碳素结构钢、碳素工具钢

碳钢的成分和分类1.碳钢的成分碳钢指的是w(C)≤2.11%的铁碳合金，其组成元素除了铁和碳主要元素外，还有杂质元素Mn、Si（起固溶强化和脱氧的作用），S →热脆，P →冷脆，O、N、H →使得强度、塑性、韧性↓。

2．碳钢的分类⑴按C含量分低C钢w(C) ≤0.25%中C钢0.25% ＜w(C) ≤0.6%高C钢w(C) ＞0.6%⑵按钢质量分（S、P含量）普通碳素钢：W s<0.055% ，W p<0.045%优质碳素钢：W p、W s<0.040%高级优质碳素钢：W s<0.030%，W p<0.035%⑶按用途分——碳素结构钢、碳素工具钢。

碳素结构钢用来制造各种工程构件和机器零件，碳素工具钢用来制造各种刀具、量具、模具。

⑷按冶炼方法分为平炉钢、转炉钢。

碳钢的牌号及用途碳素结构钢表示方法为Q+最低屈服强度值+质量等级符号，Q表示“屈服强度”；数字表示屈服强度值单位是MPa；质量等级符号为A、B、C、D、E。

由A到E，其P、S含量依次下降，质量提高。

典型代号有Q195，Q215，Q235，Q255，Q275。

牌号——如Q215B，表示ss ≥215 MPa（厚度≤16mm），B级质量。

Q195，Q215，Q235A，Q235B塑性较好，有一定的强度，通常轧制成钢筋、钢板用作桥梁建筑用料，也可作普通螺钉，铆钉。

Q235C，Q235D可用作重要的焊接件Q255、Q275强度较高，可轧制成型钢、钢板作构件用。

2、优质碳素结构钢钢号用平均碳质量分数的万分数表示，如20钢为碳质量分数为0.02%。

如钢中Mn质量分数较高，则在钢号后附加Mn，如16Mn。

可作重要的零件，如齿轮、轴、连杆、弹簧等。

其中08F材料塑性好，常用来制作冷冲压零件。

一般需要热处理。

3、碳素工具钢碳素工具钢钢号按平均碳质量分数的千分数数字表示，数字之间冠以T，如T9。

其平均含碳量为千分之九(0.9%C)。

钢的分类及用途碳钢也叫碳素钢，是含碳量（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。

碳素结构钢又可分为建筑结构钢和机器制造结构钢两种。

按含碳量可以把碳钢分为低碳钢(wc≤0.25%)，中碳钢(wc 0.25%~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)。

一般碳钢中含碳量越高则硬度越高，强度也越高，但塑性降低。

碳素结构钢这类钢主要保证力学性能，故其牌号体现其力学性能，用Q+数字表示，其中“Q”为屈服点“屈”字的汉语拼音字首，数字表示屈服点数值，例如Q275表示屈服点为275MPa。

若牌号后面标注字母A、B、C、D，则表示钢材质量等级不同，含S、P的量依次降低，钢材质量依次提高。

若在牌号后面标注字母“F”则为沸腾钢，标注“b”为半镇静钢，不标注“F"或“b”者为镇静钢。

例如Q235-A·F表示屈服点为235MPa的A级沸腾钢，Q235-c表示屈服点为235MPa的c级镇静钢。

碳素结构钢一般情况下都不经热处理，而在供应状态下直接使用。

通常Q195、Q215、Q235钢碳的质量分数低，焊接性能好，塑性、韧性好，有一定强度，常轧制成薄板、钢筋、焊接钢管等，用于桥梁、建筑等结构和制造普通铆钉、螺钉、螺母等零件。

Q255和Q275钢碳的质量分数稍高，强度较高，塑性、韧性较好，可进行焊接，通常轧制成型钢、条钢和钢板作结构件以及制造简单机械的连杆、齿轮、联轴节、销等零件。

优质结构钢这类钢必须同时保证化学成分和力学性能。

其牌号是采用两位数字表示钢中平均碳的质量分数的万分数(wс×10000)。

例如45钢表示钢中平均碳的质量分数为0.45%；08钢表示钢中平均碳的质量分数为0.08%，优质碳素结构钢主要用于制造机器零件。

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。

碳钢的牌号及表示方法如下：(1) 碳素结构钢1) 国家标准《碳素结构钢》(GB 700-88)中规定，牌号由代表屈服点的字母、屈服点数值、质量等级符号、脱氧方法等四部分按顺序组成。

其中以“Q”代表屈服点；屈服点数值共分195 MPa、215 MPa、235 MPa、255 MPa和275 Mpa五种；质量等级以硫、磷等杂质含量由多到少，分别为A、B、C、D符号表示；脱氧方法以F表示沸腾钢、b表示半镇静钢、Z、TZ表示镇静钢和特殊镇静钢，Z和TZ在钢的牌号中予以省略。

随着牌号的增大，对钢材屈服强度和抗拉强度的要求增大，对拉长率的要求降低。

例如：Q235－A·F表示屈服点为235 Mpa的A级沸腾钢。

随着牌号的增大，其含碳量增加，强度提高，塑性和韧性降低，冷弯性能逐渐变差。

同一钢号内质量等级越高，钢材的质量越好，如Q235C、Q235D级优于Q235A、Q235B级。

2) 优质碳素结构钢优质碳素结构钢的牌号用两位数字表示，这两位数字是钢平均含碳量质量的万分比，例如：08钢表示平均含碳量0.08%，20钢表示平均含碳量0.20%，优质碳素结构钢按含锰量的不同分为普通含锰量（0.08%～0.8%）和较高含锰量（0.7%～1.2%）两组。

对含锰量较高的一组，牌号数字后面应附加“Mn”，以示与普通含锰量的区别，如15Mn、20Mn等。

如为沸腾钢，则在牌号数字后面加“F”，如08F、15F 等。

3) 专门用途的碳素钢专门用途的碳素钢应在牌号尾部加代表用途的符号。

制做锅炉或压力容器的专用碳素钢应在牌号后尾附加“锅炉”的汉语拼音字首g或“容器”的汉语拼音字首R，例如20g、20R。

4) 碳素铸钢铸钢牌号用“铸钢”的汉语拼音字首ZG表示，后面两组数字分别表示该铸钢的δs和δb值，例如ZG200-400，ZG270-500等。

(2) 碳素工具钢碳素工具钢编号是在“碳”字的汉语拼音字首“T”之后附加数字表示，数字表示平均含碳量质量的千分比，如T8、T12，分别表示含碳量0.8%和1.2%的碳素工具钢。

碳素钢、合金钢、不锈钢、弹簧钢等13类钢材的用途对比1)碳素结构钢表示方法：Q+数字+(质量等级符号)+(脱氧方法符号)+(专门用途的符号)①钢号冠以“Q”，代表钢材的屈服点，也就是屈服强度;②“Q”后面的数字表示屈服点数值，单位是MPa。

例如Q235表示屈服点(σs)为235 MPa的碳素结构钢;③必要时钢号后面可标出表示质量等级和脱氧方法的符号。

质量等级符号分别为A、B、C、D。

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，镇静钢可不标符号，即Z和TZ都可不标。

例如Q235-AF表示A级沸腾钢。

专门用途的碳素钢：例如桥梁钢、船用钢等，基本上采用碳素结构钢的表示方法，但在钢号最后附加表示用途的字母。

2)优质碳素结构钢表示方法：数字+(元素符号)+(脱氧方法符号)+(专门用途的符号)①钢号开头的两位数字表示钢的碳含量，以平均碳含量的万分之几表示，例如平均碳含量为0.45%的钢，钢号为“45”，它不是顺序号，所以不能读成45号钢。

②锰含量较高的优质碳素结构钢，应将锰元素标出，例如50Mn。

③沸腾钢、半镇静钢及专门用途的优质碳素结构钢应在钢号最后特别标出，例如平均碳含量为0.1%的半镇静钢，其钢号为10b。

3)碳素工具钢表示方法：字母T+数字+(元素符号)+(质量等级符号)①钢号冠以“T”，以免与其他钢类相混。

②钢号中的数字表示碳含量，以平均碳含量的千分之几表示。

例如“T8”表示平均碳含量为0.8%。

③锰含量较高者，在钢号最后标出“Mn”，例如“T8Mn”。

④高级优质碳素工具钢的磷、硫含量，比一般优质碳素工具钢低，在钢号最后加注字母“A”，以示区别，例如“T8MnA”。

4)易切削钢表示方法：字母Y+数字+(元素符号)①钢号冠以“Y”，以区别于优质碳素结构钢。

②字母“Y”后的数字表示碳含量，以平均碳含量的万分之几表示，例如平均碳含量为0.3%的易切削钢，其钢号为“Y30”。