碳素钢：成分、分类与焊接性详解

碳钢又称碳素钢，其主要成分是铁和碳，此外还含有一定量的锰、硅等有益元素和少量的硫、磷等杂质元素。碳钢是焊接结构中最常用的钢材，具有良好的焊接性能，几乎所有的焊接方法都适用于碳钢的焊接。

1.碳钢的分类

碳钢的分类方法很多，常用的分类方法有以下几种：

（1）按钢中碳含量分类

根据钢中碳含量的不同，可分为：

低碳钢、中碳钢、高碳钢

（2）按钢种分类

根据钢中有害杂质硫、磷的含量可分为：

普通优质钢、优质钢、高级优质钢。

（3）按钢材的用途可分为：

碳素电缆结构钢，该类钢主要用来制作各种机件和工程构件，一般属于低碳钢和中碳钢；

碳素工具钢，该类钢主要用来制造各种量具、刃具和模具等，一般属于高碳钢；

铸钢：这类钢主要用来制造形状复杂、用锻造等方法难以成形的工件。

此外，按冶炼方法不同，可分为平炉钢、转炉钢和电炉钢；按冶炼时脱氧程度不同，可分为沸腾钢（脱氧不完全）、镇静钢（脱氧比较完全）和半镇静钢（脱氧程度介于沸腾钢与镇静钢之间）。

2. 碳钢牌号

（1）碳素结构钢

碳素结构钢的牌号依次由代表钢材屈服点的字母、屈服点值、质量等级符号、脱氧方法符号四部分组成。其中质量等级有四个，分别用A、B、C、D表示。脱氧方法符号分别为：F代表沸腾钢（“沸”的汉语拼音前缀）、Z代表镇静钢（“镇”的汉语拼音前缀）、TZ代表特殊镇静钢（“特镇”的汉语拼音前缀）、B代表半镇静钢，通常钢号中的Z和TZ符号可以省略。

碳素结构钢牌号表示方法示例：牌号“Q235AF”中的“Q”表示钢材屈服点（“屈”的汉语拼音前缀），“235”表示屈服点≥235MPa，“A”表示质量等级为A级，“F”表示冶炼时脱氧不完全（即沸腾钢）。

（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，代表钢中平均碳质量分数的万分之一。例如45钢表示钢中平均碳质量分数为0.45%。如果碳含量较高，则在两位数字后加化学元素锰的符号。例如65Mn表示钢中平均碳质量分数为0.65%，含锰较多。如果是沸腾钢，则在两位数字后加化学元素锰的符号。加符号“F”，例如08F。

（3）碳素工具钢

碳素工具钢中碳的质量分数为0.65%~1.35%。根据钢中有害杂质硫、磷的含量，碳素工具钢分为优质钢（WS

优质碳素工具钢的牌号前冠以“碳”的汉语拼音字母“T”，后接数字，表示钢中平均碳质量分数的千分之一数值。例如，牌号T8表示平均碳质量分数为0.8%的优质碳素工具钢。优质碳素工具钢在牌号末尾加“A”，例如，牌号TA表示平均碳质量分数为0.8%的优质碳素工具钢。优质碳素工具钢。

（4）铸钢

生产中，有些形状复杂的零件，用锻造方法难以成形，铸铁又难以满足性能要求，这种情况下，可以采用铸钢件。

铸钢中碳的质量分数一般为0.15%~0.60%，碳的质量分数过高，塑性差，易产生冷裂纹。

工程铸钢牌号前面冠以“铸钢”字的汉语拼音首字母“ZG”，后接两组数字，第一组表示屈服点，第二组表示抗拉强度。例如牌号ZG310--570，表示屈服点为310MPa，抗拉强度为570MPa的工程铸钢。