碳钢的分类、用途及性能特点，你了解多少？

1. 碳钢

碳钢又称碳钢，是一种含碳量小于 2% 的铁碳合金。除碳外，碳钢通常含有少量的硅、锰、硫和磷。

根据用途，碳素钢可分为碳素结构钢、碳素工具钢和易切削结构钢三类。碳素结构钢可分为建筑结构钢和机制结构钢两种。根据碳含量，碳钢可分为低碳钢（ωC≤0.25%）、中碳钢（ωC=0.25%-0.6%）和高碳钢（ωC>0.6%）

根据磷和硫的量，碳钢可分为普通碳钢（高磷硫）、优质碳钢（低磷和硫）和高级优质钢（低磷和硫）。

2. 碳素结构钢

这种类型的钢主要保证机械性能。因此，其牌号反映了其机械性能，用Q+数字表示“Q”是屈服点，“Qu”字的汉语拼音前缀。数字代表屈服点值，例如Q275表示屈服点为275Mpa，如果等级标有字母A、B、C、D，则表示钢的质量等级不同，含S和P的量依次减少，钢的质量依次提高。如果等级后标有字母“F”，则为沸腾钢，“b”为半平静钢，如果没有标有“F”或“b”，则为沉降钢。例如，Q235-AF 代表屈服点为 235MPa 的 A 级沸腾钢，Q235-C 代表屈服点为 235MPa 的 C 级静态钢。

碳素结构钢通常不进行热处理，而是直接在供应状态下使用。一般Q195、Q215和Q235钢碳质量分数低，焊接性能好，塑性和韧性好，具有一定的强度，常被轧制成薄板、钢筋、焊接钢管等。它用于桥梁、建筑物和其他结构以及制造普通铆钉、螺钉、螺母和其他零件。Q255和Q275钢碳的质量分数略高，强度较高，塑性和韧性较好，并可焊接，通常轧制成型钢、带钢和钢板作为结构件和零件，如简单机械的连杆、齿轮、联轴器、销等零件。

3. 优质结构钢

这种类型的钢必须同时具有化学成分和机械性能。该等级是一个两位数的数字，代表钢中平均碳的质量分数 （ωс*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。通常，它经过热处理以改善机械性能。根据碳质量分数的不同，有不同的用途。08、08F、10、10F钢，塑性高，韧性好，冷成型性能和焊接性能优良，正常冷轧成薄板，用于制作仪表外壳、汽车和拖拉机上的冷冲压件，如车身、拖拉机驾驶室等;15、20、25钢用于制造体积小、载荷轻、表面耐磨、芯部强度要求低的渗碳件，如活塞销、模板等;30、35、40、45、50钢经过热处理（淬火+高温回火）具有良好的综合力学性能，即具有较高的强度和高塑性、韧性，用于制造轴类零件，如40、45钢常用于制造汽车、拖拉机曲轴、连杆、通用机床主轴、机床齿轮等应力较小的轴类零件;55、60、65钢热处理（淬火+中温回火）后弹性极限高，常用于制造载荷小、尺寸小（截面尺寸小于12~15mm）的弹簧，如调压调速弹簧、柱塞弹簧、冷螺旋弹簧等。

4. 碳素工具钢

碳素工具钢基本上是一种不含合金元素的高碳钢，含碳量在0.65%-1.35%范围内，其生产成本低，原料来源容易获得，机械加工性好，热处理后可获得高硬度和高耐磨性，因此是一种广泛用于制造各种切削工具的钢种， 模具和测量工具。但是，这类钢的红硬性较差，即当工作温度大于250°C时，钢的硬度和耐磨性会急剧下降，失去其工作能力。此外，碳素工具钢如果制成较大的零件，则不易硬化，并且容易变形和开裂。

5. 易切削结构钢

易切削结构钢是在钢材中加入一些元素，使钢材变脆，使钢材在切割时容易变脆并碎成碎屑，有利于提高切削速度和延长刀具寿命。使钢变脆的主要元素是硫，铅、碲、溴等元素用于普通低合金易切削结构钢。

该钢的硫含量在 0.08%-0.30% 范围内，锰含量在 0.60%-1.55% 范围内。钢中的硫和锰以硫化锰的形式存在，它很脆，具有润滑性，使切屑容易断裂，有助于提高加工表面的质量。

6. 合金钢

钢中除含有铁、碳和少量不可避免的硅、锰、磷、硫元素外，还含有一定量的合金元素，钢中的合金元素有硅、锰、钼、镍、铬、钒、钛、铌、硼、铅、稀土等以及其中的一种或几种，这种钢称为合金钢。各国的合金钢体系因各自的资源、生产和使用条件而异，国外过去曾发展过镍和铬钢体系，我国发展了以硅、锰、钒、钛、铌、硼和稀土为基础的合金钢体系。

合金钢约占钢材总产量的10%，一般在电炉中冶炼，按合金钢的用途可分为8类，分别是：合金结构钢、弹簧钢、轴承钢、合金工具钢、高速工具钢、不锈钢、耐热不剥落钢和电气工程用硅钢。

7. 普通低合金钢

普通低合金钢是一类含有少量合金元素的普通合金钢（大多数情况下总量不超过 3%）。这种钢的强度比较高，综合性能比较好，并具有耐腐蚀、耐磨、耐低温和良好的切削性能、焊接性能等。普通低合金钢可以用一般冶炼方法在平炉和转炉中冶炼，成本也接近碳钢。

8. 工程结构用合金钢

这是指用于工程和建筑结构的合金钢，包括可焊接高强度合金结构钢、合金钢、铁路用合金钢、地质和石油钻探用合金钢、压力容器用合金钢、高锰耐磨钢等。这种钢被用作工程和建筑结构件，在合金钢中，这种钢的总合金含量较低，但生产和使用量大。

9. 机械结构用合金钢

这种类型的钢是指适用于制造机器和机械零件的合金钢。它以优质碳钢为基础，适当添加一种或几种合金元素，以提高钢的强度、韧性和淬透性。这种类型的钢通常在热处理（例如淬火和回火、表面硬化）后使用。主要包括常用的合金结构钢和合金弹簧钢两大类，包括调质处理的合金钢、表面硬化处理的合金钢（渗碳钢、氮化钢、表面高频淬火钢等）和冷塑成型用合金钢（冷顶锻造用钢、冷挤压用钢等）。按化学成分系列的基本成分可分为Mn钢、SiMn钢、Cr钢、CrMo钢、CrNiMo钢、Ni钢、B钢等

10. 合金结构钢

合金结构钢的含碳量低于碳素结构钢，一般在0.15%-0.50%范围内。除碳外，它还含有一种或几种合金元素，如硅、锰、钒、钛、硼、镍、铬、钼等。合金结构钢易硬化，不易变形或开裂，便于热处理以改善钢材的性能。

合金结构钢广泛用于制造汽车、拖拉机、船舶、蒸汽轮机和重型机床的各种传动部件和紧固件。低碳合金钢一般是渗碳的，中碳合金钢一般是调质的。

11. 合金工具钢

合金工具钢是一种中高碳钢，含有多种合金元素，如硅、铬、钨、钼、钒等。合金工具钢易硬化，不易产生变形和裂纹，适用于制造大尺寸、复杂形状的刀具、不同用途的模具和量具， 合金工具钢的碳含量也不同。大多数合金工具钢的含碳量为0.5%-1.5%，热变形模具钢的含碳量较低，omegac的含碳量在0.3%-0.6%范围内;用于切削工具的钢一般含有 1% 左右的碳 ωC;冷作模具钢的含碳量较高，如石墨模具钢含碳量为1.5%，高碳高铬冷作模具钢含碳量在2%以上。

12. 高速工具钢

高速工具钢是一种高碳高合金工具钢，钢的碳含量为 0.7%-1.4%，钢中含有能形成高硬度碳化物的合金元素，如钨、钼、铬和钒。

高速工具钢具有较高的红硬性，在高速切削条件下，在高达500-600°C的温度下硬度不会降低，从而保证良好的切削性能

13、弹簧

弹簧是在冲击、振动或长期交变应力下使用的，因此要求弹簧钢具有高抗拉强度、弹性极限和高疲劳强度。在工艺方面，要求弹簧钢具有一定的淬透性，不易脱碳，表面质量好

碳素弹簧钢是一种优质碳素结构钢（包括正常和高锰含量），含碳量为 ωc 在 0.6%-0.9% 范围内。合金弹簧钢以硅锰钢为主，含碳量略低，主要通过提高硅含量ωSi（1.3%-2.8%）来提高其性能;此外，还有铬、钨和钒的合金弹簧钢。近年来，结合我国资源，根据汽车、拖拉机设计新技术的要求，在硅锰钢的基础上开发了含硼、铌、钼等元素的新钢种，延长了弹簧的使用寿命，提高了弹簧钢的质量。

14. 轴承钢

轴承钢是用于制造滚珠、滚子和轴承套圈的钢材。轴承在工作时受到很大的压力和摩擦，因此要求轴承钢具有高而均匀的硬度和耐磨性，以及高弹性极限。轴承钢的化学成分、非金属夹杂物的含量和分布以及碳化物的分布的均匀性非常严格。

轴承钢，又称高碳铬钢，含碳ωC约1%，铅ωCR含量约0.5%-1.65%。轴承钢分为高碳铬轴承钢、无铬轴承钢、渗碳轴承钢、不锈钢轴承钢、中高温轴承钢和抗磁轴承钢六大类。

15. 电工硅钢

电气工业用硅钢主要用于制造电气工业用硅钢片。硅钢片是用于制造电机和变压器的大量钢材。

根据化学成分，硅钢可分为低硅钢和高硅钢。硅含量 ωSi = 1.0%-2.5% 的低硅钢，主要用于制造电机;高硅钢的硅含量为 ωSi = 3.0%-4.5%，通常用于制造变压器。它们的碳含量 ωc = 0.06%-0.08%。

16. 钢轨

因此，钢轨主要承受机车车辆的压力和冲击载荷。要求具有足够的强度和硬度以及一定的韧性。通常使用的钢轨是平炉和转炉熔炼的碳素稳定钢，其中含碳ωc=0.6%-0.8%，属于中碳钢和高碳钢，但钢ωMn中的锰含量较高，在0.6%-1.1%的范围内。近年来，普通低合金钢轨得到了广泛的应用，如高硅轨、中锰轨、含铜轨、含钛轨等。普通低合金导轨比碳钢轨更耐磨、耐腐蚀，使用寿命大大提高。

17. 造船用钢

造船用钢是指用于制造海船和大型内河航道船体结构的钢材。由于船体结构一般采用焊接法制造，因此要求造船用钢具有良好的焊接性能。此外，它还要求具有一定的强度、韧性和一定的耐低温和耐腐蚀性。过去，低碳钢主要用作造船用钢。近年来，大量使用了普通低合金钢，现有的钢种如12锰船、16锰船、15锰钒船等钢种。这些钢种具有强度高、韧性好、易加工焊接、耐海水腐蚀等综合特性，可成功用于制造万吨级远洋船舶。

18. 桥梁钢

铁路或公路桥梁承受车辆的冲击载荷，桥梁钢材要求一定的强度、韧性和良好的抗疲劳性，对钢材的表面质量要求很高。碱性平炉镇静钢常用于桥梁钢材。最近，16 锰、15 锰、钒氮等普通低合金钢已成功使用。

19. 锅炉钢

锅炉用钢主要是指用于制造过热器、主蒸汽管和锅炉火室受热面的材料。对锅炉钢的性能要求主要是焊接性能好、一定的高温强度、耐碱腐蚀、抗氧化等。常用的锅炉钢有平炉冶炼的低碳镇静钢或电炉冶炼的低碳钢，含碳量ωc在0.16%-0.26%范围内。在高压锅炉的制造中，使用珠光体耐热钢或奥氏体耐热钢。近年来，普通的低合金钢也被用来建造锅炉，如12锰、15锰钒、18锰、钼和铌。

20. 焊条用钢

这种类型的钢专门用于制造电弧焊和气焊电极丝。钢的成分因焊接材料而异。根据需要大致可分为碳钢、合金结构钢和不锈钢三大类。这些钢的硫磷含量不超过 0.03%，高于一般钢材要求。这些钢不需要机械性能，只需要化学成分。

21. 不锈钢

不锈钢耐酸钢简称不锈钢，它由不锈钢和耐酸钢两部分组成。简而言之，能够抵抗大气腐蚀的钢称为不锈钢，而能够抵抗化学介质（如酸）腐蚀的钢称为耐酸钢。一般来说，铬含量在 12% ΩCR 以上的钢具有不锈钢的特性;根据热处理后不锈钢的显微组织，可分为铁素体不锈钢、马氏体不锈钢、奥氏体不锈钢、奥氏体-铁素体不锈钢和沉淀硬化不锈钢五大类。

22. 耐热钢

在高温条件下，具有抗氧化性、足够的高温强度和良好的耐热性的钢称为耐热钢。耐热钢包括抗氧化钢和耐热钢。抗氧化钢也称为非皮革钢。热强钢是指在高温下具有良好的抗氧化性，并具有较高的高温强度的钢。耐热钢主要用于长时间在高温下使用的零件。

23. 高温合金

高温合金是指一类具有足够持久强度、蠕变强度、热疲劳强度、高温韧性和高温下足够化学稳定性的热力学材料，用于在1000°C左右的高温条件下工作的热力学部件。

按其基本化学成分可分为镍基高温合金、铁镍基高温合金和钴基高温合金。

24. 精密合金

精密合金是指具有特殊物理性能的合金。是电气工业、电子工业、精密仪器工业和自动控制系统不可缺少的材料。

精密合金按其物理性质的不同分为 7 类，即：软磁合金、变形永磁合金、弹性合金、膨胀合金、热双金属、电阻合金和热电合金。绝大多数精密合金以黑色金属为基础，只有少数以有色金属为基础。

来源：热处理生态系统