碳素鋼

碳素鋼是近代工業(yè)中使用最早、用量最大的基本材料。世界各工業(yè)國(guó)家，在努力增加低合金高強(qiáng)度鋼和合金鋼產(chǎn)量的同時(shí)，也非常注意改進(jìn)碳素鋼質(zhì)量，擴(kuò)大品種和使用范圍。

目前碳素鋼的產(chǎn)量在各國(guó)鋼總產(chǎn)量中的比重，約保持在80%左右，它不僅廣泛應(yīng)用于建筑、橋梁、鐵道、車輛、船舶和各種機(jī)械制造工業(yè)，而且在近代的石油化學(xué)工業(yè)、海洋開(kāi)發(fā)等方面，也得到大量使用。

其含碳量小于2.11%，除鐵、碳和限量以內(nèi)的硅、錳、磷、硫等雜質(zhì)外，不含其他合金元素的鐵碳合金。工業(yè)用碳鋼的含碳量一般為0.05%~1.35%。碳素鋼的性能主要取決于含碳量。

碳素鋼按化學(xué)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0.25%低碳鋼易于接受各種加工如鍛造，焊接和切削，常用于制造鏈條，鉚釘，螺栓，軸等。

(2)中碳鋼

碳量0.25%～0.60%的碳素鋼。有鎮(zhèn)靜鋼、半鎮(zhèn)靜鋼、沸騰鋼等多種產(chǎn)品。除碳外還可含有少量錳（0.70%～1.20%）。按產(chǎn)品質(zhì)量分為普通碳素結(jié)構(gòu)鋼和優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼。熱加工及切削性能良好，焊接性能較差。強(qiáng)度、硬度比低碳鋼高，而塑性和韌性低于低碳鋼?？刹唤?jīng)熱處理，直接使用熱軋材、冷拉材，亦可經(jīng)熱處理后使用。淬火、回火后的中碳鋼具有良好的綜合力學(xué)性能。能夠達(dá)到的最高硬度約為HRC55(HB538），σb（抗拉強(qiáng)度）為600～1100MPa。所以在中等強(qiáng)度水平的各種用途中，中碳鋼得到最廣泛的應(yīng)用，除作為建筑材料外，還大量用于制造各種機(jī)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。

碳素鋼制造工藝

碳素鋼大都采用氧氣轉(zhuǎn)爐和平爐冶煉，優(yōu)質(zhì)碳素鋼也采用電弧爐生產(chǎn)，其性能主要取決于鋼的含碳量和顯微組織，在冶煉和軋制加工過(guò)程中，會(huì)有結(jié)疤、裂紋、縮孔殘余等缺陷。

根據(jù)煉鋼過(guò)程脫氧程度的不同，碳素鋼可分為鎮(zhèn)靜鋼、沸騰鋼和介于兩者之間的半鎮(zhèn)靜鋼。冶煉方法對(duì)鋼的性能影響，主要是通過(guò)鋼的純凈度而起作用的。人們通過(guò)真空處理、爐外精煉和噴吹技術(shù)等，都可獲得更高純凈度的鋼，從而顯著改善了碳素鋼的品質(zhì)。

碳素鋼的塑性加工工藝通常分為熱加工和冷加工。經(jīng)過(guò)熱加工，鋼錠中的小氣泡、疏松等缺陷被焊合起來(lái)，使鋼的組織致密。同時(shí)，熱加工可破壞鑄態(tài)組織、細(xì)化晶粒。使鍛軋的鋼材比鑄態(tài)具有更好的力學(xué)性能。經(jīng)冷加工的鋼，隨著冷塑性變形程度增大，強(qiáng)度和硬度增加，塑性和韌性降低。為提高成材率，廣泛應(yīng)用連續(xù)鑄鋼工藝。

1.轉(zhuǎn)爐煉鋼法

這種煉鋼法使用的氧化劑是氧氣。把空氣鼓入熔融的生鐵里，使雜質(zhì)硅、錳等氧化。在氧化的過(guò)程中放出大量的熱量(含1%的硅可使生鐵的溫度升高200攝氏度)，可使?fàn)t內(nèi)達(dá)到足夠高的溫度。氧氣頂吹轉(zhuǎn)爐煉鋼法反應(yīng)速度快，生產(chǎn)率高,不需要燃料,熱效率高，成為冶金史上發(fā)展最迅速的新技術(shù)，并逐漸取代平爐成為煉鋼方法的主流。

轉(zhuǎn)爐主體設(shè)備是實(shí)現(xiàn)煉鋼工藝的主要設(shè)備，它由爐體(爐口、爐身和爐底)、爐體支撐裝置和爐體傾動(dòng)機(jī)構(gòu)等組成。

2.平爐煉鋼

平爐煉鋼使用的氧化劑通入的空氣和爐料里的氧化物，(廢鐵， 廢鋼，鐵礦石)。反應(yīng)所需的熱量是由燃燒氣體燃料(高爐煤氣，發(fā)生爐煤氣)或液體燃料(重油)所提供。

平爐爐體由上、下兩部分組成。上部包括熔煉室、 爐頭，下部結(jié)構(gòu)包括沉渣室、蓄熱室、換向閥及排煙系統(tǒng)等。