碳素鋼是近代工業中使用最早、用量最大的基本材料。世界各工業國家，在努力增加低合金高強度鋼和合金鋼產量的同時,也非常注意改進碳素鋼質量,擴大品種和使用范圍。目前碳素鋼的產量在各國鋼總產量中的比重,約保持在80％左右,它不僅廣泛應用于建筑、橋梁、鐵道、車輛、船舶和各種機械制造工業，而且在近代的石油化學工業、海洋開發等方面，也得到大量使用。碳鋼所加工的零部件一般要進行抗拉強度檢測、力學性能分析可能會用到材料力學試驗機（電子拉力試驗機、液壓萬能試驗機）和摩擦磨損試驗機。

碳鋼基本知識簡介

含碳量小于1.35％，除鐵、碳和限量以內的硅 、錳、磷、硫等雜碳素鋼質外，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，鋼的強度（通過拉力試驗，拉伸試驗得出數據）、硬度升高，塑性、韌性、抗拉伸強度和可焊性降低。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。常用牌號有WC1、WCB、ZG25及優質鋼20、25、30及低合金結構鋼16Mn。

分類

1.按化學成分分類

碳素鋼按化學成分（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。有鎮靜鋼、半鎮靜鋼、沸騰鋼等多種產品。除碳外還可含有少量錳(0.70％～1.20％)。按產品質量分為普通碳素結構鋼和優質碳素結構鋼。熱加工及切削性能良好，焊接性能較差。強度、硬度比低碳鋼高，而塑性和韌性低于低碳鋼。可不經熱處理，直接使用熱軋材、冷拉材，亦可經熱處理后使用。淬火、回火后的中碳鋼具有良好的綜合力學性能。能夠達到的最高硬度約為 HRC55(HB538)，σb為600～1100MPa。所以在中等強度水平的各種用途中，中碳鋼得到最廣泛的應用，除作為建筑材料外，還大量用于制造各種機械零件。   （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.按鋼的品質分類

按鋼的品質可分為普通碳素鋼和優質碳素鋼。（1）普通碳素結構鋼 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交貨的保證條件又分為三類：甲類鋼（A類鋼）是保證力學性能的鋼。乙類鋼（B類鋼）是保證化學成分的鋼。特類鋼 (C類鋼)是既保證力學性能又保證化學成分的鋼，常用于制造較重要的結構件。中國目前生產和使用最多的是含碳量在0.20％左右的A3鋼(甲類3號鋼)，主要用于工程結構。 有的碳素結構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，使鋼強化，節約鋼材。在中國和某些國家，為適應專業用鋼的特殊要求，對普通碳素結構鋼的化學成分和性能進行調整，從而發展了一系列普通碳素結構鋼的專業用鋼（如橋梁、建筑、鋼筋、壓力容器用鋼等）。（2）優質碳素結構鋼 和普通碳素結構鋼相比,硫、磷及其他非金屬夾雜物的含量較低。根據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，用于機械制造業。②0.25～0.60％C為中碳鋼,多在調質狀態下使用,制作機械制造工業的零件。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。拉力試驗機、材料檢測試驗機、電子拉力試驗機和摩擦磨損試驗機可以用來檢測碳鋼材料力學性能及摩擦磨損性能。錳能改善鋼的淬透性，強化鐵素體，提高鋼的屈服強度、抗拉強度和耐磨性。通常在含錳高的鋼的牌號后附加標記“Mn”，如15Mn、20Mn以區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構鋼、碳素工具鋼。碳素工具鋼 含碳量在0.65～1.35％之間，經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）。 碳素結構鋼按照鋼材屈服強度分為5個牌號：Q195、Q215、Q235、Q255、Q275每個牌號由于質量不同分為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別。脫氧方法符號：F——沸騰鋼  b——半鎮靜鋼  Z——鎮靜鋼TZ——特殊鎮靜鋼 材料檢測試驗機、電子拉力試驗機和摩擦磨損試驗機可以用來檢測碳鋼材料力學性能及摩擦磨損性能。