碳素钢(碳素钢是什么性质的材料)

碳素钢

碳素钢是近代工业中使用最早、用量最大的基本材料。 世界各工业国家，在努力增加低合金高强度钢和合金钢产量的同时，也非常注意改进碳素钢质量，扩大品种和使用范围。

目前碳素钢的产量在各国钢总产量中的比重，约保持在80%左右，它不仅广泛应用于建筑、桥梁、铁道、车辆、船舶和各种机械制造工业，而且在近代的石油化学工业、海洋开发等方面，也得到大量使用。

其含碳量小于2.11%，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铁碳合金。 工业用碳钢的含碳量一般为0.05%~1.35%。 碳素钢的性能主要取决于含碳量。

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0.25%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（抗拉强度）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。

碳素钢制造工艺

碳素钢大都采用氧气转炉和平炉冶炼，优质碳素钢也采用电弧炉生产，其性能主要取决于钢的含碳量和显微组织，在冶炼和轧制加工过程中，会有结疤、裂纹、缩孔残余等缺陷。

根据炼钢过程脱氧程度的不同，碳素钢可分为镇静钢、沸腾钢和介于两者之间的半镇静钢。 冶炼方法对钢的性能影响，主要是通过钢的纯净度而起作用的。 人们通过真空处理、炉外精炼和喷吹技术等，都可获得更高纯净度的钢，从而显著改善了碳素钢的品质。

碳素钢的塑性加工工艺通常分为热加工和冷加工。 经过热加工，钢锭中的小气泡、疏松等缺陷被焊合起来，使钢的组织致密。 同时，热加工可破坏铸态组织、细化晶粒。 使锻轧的钢材比铸态具有更好的力学性能。 经冷加工的钢，随着冷塑性变形程度增大，强度和硬度增加，塑性和韧性降低。 为提高成材率，广泛应用连续铸钢工艺。

1.转炉炼钢法

这种炼钢法使用的氧化剂是氧气。 把空气鼓入熔融的生铁里，使杂质硅、锰等氧化。 在氧化的过程中放出大量的热量(含1%的硅可使生铁的温度升高200摄氏度)，可使炉内达到足够高的温度。 氧气顶吹转炉炼钢法反应速度快，生产率高,不需要燃料,热效率高，成为冶金史上发展最迅速的新技术，并逐渐取代平炉成为炼钢方法的主流。

转炉主体设备是实现炼钢工艺的主要设备，它由炉体(炉口、炉身和炉底)、炉体支撑装置和炉体倾动机构等组成。

2.平炉炼钢

平炉炼钢使用的氧化剂通入的空气和炉料里的氧化物，(废铁， 废钢，铁矿石)。 反应所需的热量是由燃烧气体燃料(高炉煤气，发生炉煤气)或液体燃料(重油)所提供。

平炉炉体由上、下两部分组成。 上部包括熔炼室、 炉头，下部结构包括沉渣室、蓄热室、换向阀及排烟系统等。

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