碳鋼
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钢、铁、以及其他铁合金 |
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铁碳合金中的相与显微组织 |
钢(按成分分类) |
钢(按应用分类) |
其他含鐵材料 |
锻铁(熟铁、工业纯铁,含碳量≤0.04%) |
碳鋼(英语:carbon steel)是一类含碳量介于0.02%~2%之間[註 1],而極少其他元素的钢材[註 2],也是產量最高的金屬材料。[1]
碳鋼分為高碳鋼、中碳鋼和低碳鋼。含碳量越高,钢加熱處理後的硬度、強度和耐磨性也就越高,且越脆。含碳量越低,質軟且耐延展。
它通常用在需要強度、硬度和耐磨性的金屬零件上,如切削工具、鋼纜、鋼琴線、彈簧和刀具等,在加工形成後,零件通常需要再經過處理並回火。
成分
含碳量
- 高碳鋼是指回火時間較長、含碳量高(0.6%~2%)的鋼材,可以淬火和回火。主用途為一般軸承、刀具(碳素工具钢)、鐵軌、鋼框模(用以將鋼材塑型)和鋼門等。其中,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。
- 中碳鋼是指回火時間較高碳鋼為短、含碳量適中(0.3%~0.6%),性質介於高碳鋼與低碳鋼之間的鋼材,主用途是製造不鏽鋼。
- 低碳鋼是含碳量0.02%~0.3%,回火時間短之碳鋼,質軟、耐衝壓及可延展,用于冷加工和焊接结构,如鋼筋、耐衝壓機件、特殊鋼材等。可表面渗碳提高耐磨性。
其他元素
碳钢一般含有少量的硅、锰、硫、磷。较高含锰量(0.7%-1.2%)的碳素钢有较好的力学性能和加工性能。按含硫、磷等杂质的含量多少分为普通碳素钢(S ≤0.055%,P ≤0.045%)、优质碳素钢(S ≤0.040%,P ≤0.040%)和高级优质碳素钢(S ≤0.030%,P ≤0.035%)。[2]
用途
碳素结构钢
碳素结构钢含碳量小于0.8%,除几个含碳很低的钢号可以熔炼沸腾钢外,其余都是镇静钢。分建筑结构钢和机器制造结构钢两种,主要用于桥梁、船舶、建筑构件、机器零件等。
- 普通碳素结构钢按照钢材屈服强度分为5个牌号:Q195、Q215、Q235、Q255、Q275 。其中,Q195、 Q215、 Q235塑性好,可轧制成钢板、钢筋、钢管等;Q255、 Q275可轧制成型钢、钢板等。
- 优质碳素结构钢以碳的平均质量万分数表示。如20#、45#等,其中20#表示含C:0.20%(万分之20)。主要用于制造各种机器零件
碳素工具钢
碳素工具钢是基本上不含合金元素的高碳钢,含碳量在0.65%-1.35%范围内。生产成本低,加工性良好,热处理后硬度高、耐磨性好,是被广泛使用的钢种,用于制造各种刀具、量具、模具等。但红硬性差,工作温度小于250°C。
碳素工具钢以碳的平均质量千分数表示,并在前冠以T。如T9、T12等。 T9表示含C:0.9%(千分之9)。
铸钢
铸钢牌号是在数字前冠以ZG,数字代表钢中平均质量分数(以万分数表示)。如ZG25,表示含C:0.25%。用于制造形状复杂并需要一定强度、塑性和韧性的零件,如齿轮、联轴器等。
注释
參考資料
- ^ "Classification of Carbon and Low-Alloy Steels". [2016-08-09]. (原始内容存档于2016-04-08).
- ^ 安继儒. 中外常用金属材料手册. 陕西科学技术出版社. 1998: 2. ISBN 9787536928930.
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