高、中、低碳钢各自的组织结构和性能特点

高、中、低碳钢各自的组织结构和性能特点

碳钢

主要指力学性能取决于钢中的碳含量，而一般不添加大量的合金元素的钢，有时也称为普碳钢或碳素钢。

碳钢也叫碳素钢，含炭量WC小于2%的铁碳合金。碳钢除含碳外一般还含有少量的硅、锰、硫、磷按用途可以把碳钢分为碳素结构钢、碳素工具钢和易切削结构钢三类。碳素结构钢又分为建筑结构钢和机器制造结构钢两种按含碳量可以把碳钢分为低碳钢（WC ≤ 0.25%）,中碳钢（WC0.25%——0.6%）和高碳钢（WC>0。6%）按磷、硫含量可以把碳素钢分为普通碳素钢（含磷、硫较高）、优质碳素钢（含磷、硫较低）和高级优质钢（含磷、硫更低）一般碳钢中含碳量较高则硬度越高，强度也越高，但塑性较低

低碳钢

低碳钢(low carbon steel)

又称软钢, 含碳量从0.10％至0.30%低碳钢易于接受各种加工如锻造, 焊接和切削, 常用於制造链条, 铆钉, 螺栓, 轴等。

碳含量低于0.25％的碳素钢，因其强度低、硬度低而软，故又称软钢。它包括大部分普通碳素结构钢和一部分优质碳素结构钢，天多不经热处理用于工程结构件，有的经参碳和其他热处理用于要求耐磨的机械零件。

低碳钢退火组织为铁素体和少量珠光体，其强廖和硬度较低，塑性和韧性较好。因此，其冷成形性良好可采用卷边、折弯、冲压等方法进行冷成形。这种钢翅具有良好的焊接性。碳含量很低的低碳钢硬度很低，切削加工性不佳，淬火处理可以改善其切削加工性。

低碳钢有较大的时效倾向，既有淬火时效倾向，曩有形变时效倾向。当钢从高温较快冷却时，铁素体刮碳、氮过饱和，它在常温也能缓慢地形成铁的碳氮州物，因而钢的强度和硬度提高，而塑性和韧性降低，筻种现象称为淬火时效。低碳钢即使不淬火而空冷也乏产生时效。低碳钢经形变产生大量位错，铁素体中自碳、氮原子与位错发生弹性交互作用，碳、氮原子聚身在位错线周围。这种碳、氮原子与位错线的结合体称岁柯氏气团(柯垂耳气团)。它会使钢的强度和硬度提高而塑性和韧性降低，这种现象称为形变时效。形变时交比淬火时效对低碳钢的塑性和韧性有更大的危害性在低碳钢的拉伸曲线上有明显的上、下两，爪屈服点。占上屈服点出现直到屈服延伸结束，在试样表面出现d于不均匀变形而形成的表面皱褶带，称为吕德斯带。刁少冲压件往往因此而报废。其防止方法有两种。一种高预形变法，预形变的钢放置一段时间后冲压时也会产生吕德斯带，因此预形变的钢在冲压之前放置时间刁宜过长。另一种是钢中加入铝或钛，使其与氮形成稳目的化合物，防止形成柯氏气团引起的形变时效。

低碳钢一般轧成角钢、槽钢、工字钢、钢管、钢带{钢板，用于制作各种建筑构件、容器、箱体、炉体和农』机具等。优质低碳钢轧成薄板，制作汽车驾驶室、发i机罩等深冲制品；还轧成棒材，用于制作强度要求不i的机械零件。低碳钢在使用前一般不经热处理，碳含{在0.15％以上的经渗碳或氰化处理，用于要求表层{度高、耐磨性好的轴、轴套、链轮等零件。

低碳钢由于强度较低，使用受到限制。适当增加碳钢中锰含量，并加入微量钒、钛、铌等合金元素，可j大提高钢的强度。若降低钢中碳含量并加入少量铝、{量硼和碳化物形成

元素，则可得到超低碳贝氏体组够其强度很高，并保持较好的塑性和韧性。

中碳钢

中碳钢

medium carbon steel

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。

中碳钢的焊接

中碳钢含碳量比低碳钢高，强度较高，焊接性较差。常用的有35、45、55号钢。中碳钢焊条电弧焊及其铸件焊补的主要特点如下：

(1)热影响区容易产生淬硬组织。含碳量越高，板厚越大，这种倾向也越大。如果焊接材料和工艺规范选用不当，容易产生冷裂纹。

(2)由于基本金属含碳量较高，所以焊缝的含碳量也较高，容易产生热裂纹。

(3)由于含碳量的增高，所以对气孔的敏感性增加。因此对焊接材料的脱氧性，基本金属的除油除锈，焊接材料的烘干等，要求更加严格。

编辑词条高碳钢

high carbon steel

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。

高碳钢的焊接

高碳钢由于含碳量高，焊接性能很差。其焊接有如下特点：(1)导热性差，焊接区和未加热部分之间产生显著的温差，当熔池急剧冷却时，在焊缝中引起的内应力，很容易形成裂纹。

(2)对淬火更加敏感，近缝区极易形成马氏体组织。由于组织应力的作用，使近缝区产生冷裂纹。

(3)由于焊接高温的影响，晶粒长大快，碳化物容易在晶界上积聚、长大，使焊缝脆弱，焊接接头强度降低。

(4)高碳钢焊接时比中碳钢更容易产生热裂纹