碳鋼(英語:carbon steel)是一類含量介於0.02%~2%之間[註 1],而極少其他元素鋼材[註 2],也是產量最高的金屬材料。[1]

冷軋碳鋼卷

碳鋼分為高碳鋼中碳鋼低碳鋼。含碳量越高,鋼加熱處理後的硬度、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

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含碳量

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  • 高碳鋼是指回火時間較長、含碳量高(0.6%~2%)的鋼材,可以淬火回火。主用途為一般軸承刀具碳素工具鋼)、鐵軌、鋼框模(用以將鋼材塑型)和鋼門等。其中,錘、撬棍等由含碳量0.75%的鋼製造;切削工具如鑽頭,絲攻,鉸刀等由含碳量0.90%至1.00%的鋼製造。
  • 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,用於冷加工和焊接結構,如鋼筋、耐衝壓機件、特殊鋼材等。可表面滲碳提高耐磨性。

其他元素

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碳鋼一般含有少量的。較高含錳量(0.7%-1.2%)的碳素鋼有較好的力學性能和加工性能。按含硫、磷等雜質的含量多少分為普通碳素鋼(S ≤0.055%,P ≤0.045%)、優質碳素鋼(S ≤0.040%,P ≤0.040%)和高級優質碳素鋼(S ≤0.030%,P ≤0.035%)。[2]

用途

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碳素結構鋼

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碳素結構鋼含碳量小於0.8%,除幾個含碳很低的鋼號可以熔煉沸騰鋼外,其餘都是鎮靜鋼。分建築結構鋼和機器製造結構鋼兩種,主要用於橋樑、船舶、建築構件、機器零件等。

  • 普通碳素結構鋼按照鋼材屈服強度分為5個牌號:Q195、Q215、Q235、Q255、Q275 。其中,Q195、 Q215、 Q235塑性好,可軋製成鋼板、鋼筋、鋼管等;Q255、 Q275可軋製成型鋼、鋼板等。
  • 優質碳素結構鋼以碳的平均質量萬分數表示。如20#、45#等,其中20#表示含C:0.20%(萬分之20)。主要用於製造各種機器零件

碳素工具鋼

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碳素工具鋼是基本上不含合金元素的高碳鋼,含碳量在0.65%-1.35%範圍內。生產成本低,加工性良好,熱處理後硬度高、耐磨性好,是被廣泛使用的鋼種,用於製造各種刀具、量具、模具等。但紅硬性差,工作溫度小於250°C。

碳素工具鋼以碳的平均質量千分數表示,並在前冠以T。如T9、T12等。 T9表示含C:0.9%(千分之9)。

鑄鋼

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鑄鋼牌號是在數字前冠以ZG,數字代表鋼中平均質量分數(以萬分數表示)。如ZG25,表示含C:0.25%。用於製造形狀複雜並需要一定強度、塑性和韌性的零件,如齒輪、聯軸器等。

註釋

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  1. ^ 含碳量高於2%的被稱為鑄鐵,含碳量低於0.02%被稱熟鐵
  2. ^ 有較高其他成分(不包括雜質)的鋼稱合金鋼

參考資料

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  1. ^ "Classification of Carbon and Low-Alloy Steels". [2016-08-09]. (原始內容存檔於2016-04-08). 
  2. ^ 安繼儒. 中外常用金属材料手册. 陝西科學技術出版社. 1998: 2. ISBN 9787536928930.