碳素鋼是近代工業(yè)中使用最早、用量最大的基本材料。世界各工業(yè)國家，在努力增加低合金高強(qiáng)度鋼和合金鋼產(chǎn)量的同時,也非常注意改進(jìn)碳素鋼質(zhì)量,擴(kuò)大品種和使用范圍。目前碳素鋼的產(chǎn)量在各國鋼總產(chǎn)量中的比重,約保持在80％左右,它不僅廣泛應(yīng)用于建筑、橋梁、鐵道、車輛、船舶和各種機(jī)械制造工業(yè)，而且在近代的石油化學(xué)工業(yè)、海洋開發(fā)等方面，也得到大量使用。碳鋼所加工的零部件一般要進(jìn)行抗拉強(qiáng)度檢測、力學(xué)性能分析可能會用到材料力學(xué)試驗(yàn)機(jī)（電子拉力試驗(yàn)機(jī)、液壓萬能試驗(yàn)機(jī)）和摩擦磨損試驗(yàn)機(jī)。
碳鋼基本知識簡介
含碳量小于1.35％，除鐵、碳和限量以內(nèi)的硅 、錳、磷、硫等雜碳素鋼質(zhì)外，不含其他合金元素的鋼。碳素鋼的性能主要取決于含碳量。含碳量增加，鋼的強(qiáng)度（通過拉力試驗(yàn)，拉伸試驗(yàn)得出數(shù)據(jù)）、硬度升高，塑性、韌性、抗拉伸強(qiáng)度和可焊性降低。與其他鋼類相比，碳素鋼使用最早，成本低，性能范圍寬 ，用量最大。 適用于公稱壓力PN≤32.0MPa，溫度為-30-425℃的水、蒸汽、空氣、氫、氨、氮及石油制品等介質(zhì)。常用牌號有WC1、WCB、ZG25及優(yōu)質(zhì)鋼20、25、30及低合金結(jié)構(gòu)鋼16Mn。
分類
1.按化學(xué)成分分類
碳素鋼按化學(xué)成分（即以含碳量）可分為低碳鋼、中碳鋼和高碳鋼。 (1) 低碳鋼 又稱軟鋼, 含碳量從0.10％至0.30%低碳鋼易于接受各種加工如鍛造, 焊接和切削, 常用於制造鏈條, 鉚釘, 螺栓, 軸等。 (2) 中碳鋼 碳量0.25％～0.60％的碳素鋼。有鎮(zhèn)靜鋼、半鎮(zhèn)靜鋼、沸騰鋼等多種產(chǎn)品。除碳外還可含有少量錳(0.70％～1.20％)。按產(chǎn)品質(zhì)量分為普通碳素結(jié)構(gòu)鋼和優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼。熱加工及切削性能良好，焊接性能較差。強(qiáng)度、硬度比低碳鋼高，而塑性和韌性低于低碳鋼?？刹唤?jīng)熱處理，直接使用熱軋材、冷拉材，亦可經(jīng)熱處理后使用。淬火、回火后的中碳鋼具有良好的綜合力學(xué)性能。能夠達(dá)到的最高硬度約為 HRC55(HB538)，σb為600～1100MPa。所以在中等強(qiáng)度水平的各種用途中，中碳鋼得到最廣泛的應(yīng)用，除作為建筑材料外，還大量用于制造各種機(jī)械零件。 （3）高碳鋼 常稱工具鋼 , 含碳量從0.60%至1.70%, 可以淬硬和回火。錘, 撬棍等由含碳量0.75%的鋼制造; 切削工具如鉆頭, 絲攻, 鉸刀等由含碳量0.90% 至1.00% 的鋼制造。
2.按鋼的品質(zhì)分類
按鋼的品質(zhì)可分為普通碳素鋼和優(yōu)質(zhì)碳素鋼。（1）普通碳素結(jié)構(gòu)鋼 又稱普通碳素鋼，對含碳量、性能范圍以及磷、硫和其他殘余元素含量的限制較寬。在中國和某些國家根據(jù)交貨的保證條件又分為三類：甲類鋼（A類鋼）是保證力學(xué)性能的鋼。乙類鋼（B類鋼）是保證化學(xué)成分的鋼。特類鋼 (C類鋼)是既保證力學(xué)性能又保證化學(xué)成分的鋼，常用于制造較重要的結(jié)構(gòu)件。中國目前生產(chǎn)和使用最多的是含碳量在0.20％左右的A3鋼(甲類3號鋼)，主要用于工程結(jié)構(gòu)。 有的碳素結(jié)構(gòu)鋼還添加微量的鋁或鈮（或其他碳化物形成元素）形成氮化物或碳化物微粒，以限制晶粒長大，使鋼強(qiáng)化，節(jié)約鋼材。在中國和某些國家，為適應(yīng)專業(yè)用鋼的特殊要求，對普通碳素結(jié)構(gòu)鋼的化學(xué)成分和性能進(jìn)行調(diào)整，從而發(fā)展了一系列普通碳素結(jié)構(gòu)鋼的專業(yè)用鋼（如橋梁、建筑、鋼筋、壓力容器用鋼等）。（2）優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼 和普通碳素結(jié)構(gòu)鋼相比,硫、磷及其他非金屬夾雜物的含量較低。根據(jù)含碳量和用途的不同,這類鋼大致又分為三類:①小于0.25％C為低碳鋼,其中尤以含碳低于0.10%的08F,08Al等,由于具有很好的深沖性和焊接性而被廣泛地用作深沖件如汽車、制罐……等。20G則是制造普通鍋爐的主要材料。此外,低碳鋼也廣泛地作為滲碳鋼，用于機(jī)械制造業(yè)。②0.25～0.60％C為中碳鋼,多在調(diào)質(zhì)狀態(tài)下使用,制作機(jī)械制造工業(yè)的零件。③大于0.6％C為高碳鋼,多用于制造彈簧、齒輪、軋輥等。根據(jù)含錳量的不同,又可分為普通含錳量(0.25～0.8％)和較高含錳量(0.7～1.0％和0.9～1.2％)兩鋼組。拉力試驗(yàn)機(jī)、材料檢測試驗(yàn)機(jī)、電子拉力試驗(yàn)機(jī)和摩擦磨損試驗(yàn)機(jī)可以用來檢測碳鋼材料力學(xué)性能及摩擦磨損性能。錳能改善鋼的淬透性，強(qiáng)化鐵素體，提高鋼的屈服強(qiáng)度、抗拉強(qiáng)度和耐磨性。通常在含錳高的鋼的牌號后附加標(biāo)記“Mn”，如15Mn、20Mn以區(qū)別于正常含錳量的碳素鋼。
3.按用途分類
按用途則又可分為碳素結(jié)構(gòu)鋼、碳素工具鋼。碳素工具鋼 含碳量在0.65～1.35％之間，經(jīng)熱處理后可得到高硬度和高耐磨性，主要用于制造各種工具、刃具、模具和量具（見工具鋼）。 碳素結(jié)構(gòu)鋼按照鋼材屈服強(qiáng)度分為5個牌號：Q195、Q215、Q235、Q255、Q275每個牌號由于質(zhì)量不同分為A、B、C、D等級，最多的有四種，有的只有一；另外還有鋼材冶煉的脫氧方法區(qū)別。脫氧方法符號：F——沸騰鋼 b——半鎮(zhèn)靜鋼 Z——鎮(zhèn)靜鋼TZ——特殊鎮(zhèn)靜鋼 材料檢測試驗(yàn)機(jī)、電子拉力試驗(yàn)機(jī)和摩擦磨損試驗(yàn)機(jī)可以用來檢測碳鋼材料力學(xué)性能及摩擦磨損性能。