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碳素結構鋼
生產工藝
根據鋼種和鋼的質量要求，合金結構鋼的冶煉，可采用氧氣頂吹轉爐、平爐、電弧爐；或再加電渣重熔、真空除氣。鑄錠可采用連鑄或模鑄。鋼錠應緩慢冷卻或熱送鍛造、軋制。鋼錠加熱時，應力求溫度均勻并有足夠的保溫時間，以改善偏析缺陷和避免鍛、軋時變形不均勻；鍛、軋后的鋼材，尺寸小的、特別是含碳0.2%左右的滲碳鋼，在600℃以上時應快速冷卻，以免加重帶狀組織；截面較大的鍛件，應采取措施內應力和白點。調質鋼應盡可能淬火成馬氏體組織，然后回火成索氏體組織；滲碳鋼在滲碳過程中，滲層濃度梯度不宜過大，以免在滲層晶界上出現連續網狀碳化物；氮化鋼必需先經熱處理得到所需的性能，再經后精加工才能進行氮化。氮化處理后除將脆薄的“白層”研磨除去外，不再加工。分類 碳素鋼的一種。含碳量約0.05%～0.70%，個別可高達0.90%。可分為普通碳素結構鋼和優質碳素結構鋼兩類。前者含雜質較多，價格低廉，用于對性能要求不高的地方，它的含碳量多數在0.30%以下，含錳量不超過0.80%，強度較低，但塑性、韌性、冷變形性能好。除少數情況外，一般不作熱處理，直接使用。多制成條鋼、異型鋼材、鋼板等。用途很多，用量很大，主要用于鐵道、橋梁、各類建筑工程，制造承受靜載荷的各種金屬構件及不重要不需要熱處理的機械零件和一般焊接件。優質碳素結構鋼鋼質純凈，雜質少，力學性能好，可經熱處理后使用。根據含錳量分為普通含錳量（小于0.80%）和較高含錳量（0.80%～1.20%）兩組。含碳量在0.25%以下，多不經熱處理直接使用，或經滲碳、碳氮共滲等處理，制造中小齒輪、軸類、活塞銷等；含碳量在0.25%～0.60%，典型鋼號有40，45，40Mn，45Mn等，多經調質處理，制造各種機械零件及緊固件等；含碳量超過0.60%，如65，70，85，65Mn，70Mn等，多作為彈簧鋼使用。
力學性能
這類鋼主要保證力學性能，故其牌號體現其力學性能，用Q+數字表示，其中“Q”為屈服點“屈”字的漢語拼音字首，數字表示屈服點數值，例如Q275表示屈服點為275Mpa。若牌號后面標注字母A、B、C、D，則表示鋼材質量等級不同，含S、P的量依次降低，鋼材質量依次提高。若在牌號后面標注字母“F”則為沸騰鋼，標注“b”為半鎮靜鋼，不標注“F”或“b”者為鎮靜鋼。例如Q235-A·F表示屈服點為235Mpa的A級沸騰鋼，Q235-C表示屈服點為235Mpa的C級鎮靜鋼。
質量分數
碳素結構鋼一般情況下都不經熱處理，而在供應狀態下直接使用。通常Q195、Q215、Q235鋼碳的質量分數低，焊接性能好，塑性、韌性好，有一定強度，常軋制成薄板、鋼筋、焊接鋼管等，用于橋梁、建筑等結構和制造普通螺釘、螺母等零件。Q255和Q275鋼碳的質量分數稍高，強度較高，塑性、韌性較好，可進行焊接，通常軋制成型鋼、條鋼和鋼板作結構件以及制造簡單機械的連桿、齒輪、聯軸節、銷等零件。
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圓鋼簡介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。中國生產和使用多的是含碳量在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，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。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。
碳素鋼的冶煉通常在轉爐、平爐中進行。轉爐一般冶煉普通碳素鋼，而 平爐可以冶煉各種優質鋼。氧氣頂吹轉爐煉鋼技術發展很快，有趨勢可代替平爐煉鋼。將煉好的鋼液注入鋼錠模，就得到各種鋼錠。鋼錠經過鍛壓或軋制后便加工成鋼板、鋼帶、鋼條和各種斷面形狀的型鋼。碳鋼一般在熱軋狀態下直接使用。當用于制造工具和各種機器零件時，則需要根據使用要求進行熱處理；至于鑄鋼件，絕大多數都要進行熱處理。
產地運輸
主要生產及輸往、地區
一般碳素鋼多加工成型材，如角鋼、扁鋼、工字鋼等輸往日本、香港、東南亞、中東等和地區。
主要進口生產
中國主要從日本、俄羅斯、德國、東歐等進口。與其他鋼類相比，碳素鋼進口數量多。進口到貨后缺重問題較為突出。收用貨部門要加強到貨后重量的驗收。
碳素鋼的應用
含碳量在0.1%-1.2%的碳素鋼、碳素工具鋼、彈簧鋼及其各種下腳料，都可以用作冶金鋼時配碳和增碳用鋼料。選用碳素鋼返回料時應注意以下幾點。
1.鋼錠冒口、熱軋鍛切頭料等，其中磷、硫含量較高。冶煉低磷、硫合金鋼時應控制用量。
2.車屑、廢絲帶材、廢次鋼材等成分不準確，選用時應慎重，重熔（洗爐）后使用。
3.使用碳素鋼廢舊鋼材時應進行火花鑒定，分類使用。
用途
Q195 用于制造承載較小的零件、鐵絲、鐵圈、墊鐵、開口銷、拉桿、沖壓件以及焊接件等。
Q215 A 用于制造拉桿、套圈、墊圈、滲圈、滲碳零件以及焊接件等。
Q235 A A、B級用于制造金屬結構件、心部強度要求不高的滲碳件或碳氮共滲件、拉桿、連桿、吊鉤、車鉤、螺栓、螺母、套筒、軸以及接件；C、D級用于制造重要的焊接結構件。
Q255 A 用于制造轉軸、心軸、吊鉤、拉桿、搖桿、楔等強度要求不高的零件。此負焊接性尚可。
Q275 用于制造軸類、鏈輪、齒輪、吊鉤等強度要求高的零件。
結構分類編輯
規格質量
碳素鋼的品種主要有圓鋼、扁鋼、方鋼等。經冷、熱加工后鋼材的表面不得有裂縫、結疤、夾雜、折疊和發紋等缺陷。尺寸和允許公差必須符合相應品種標準的要求。
具體分類
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0.25%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。
按鋼的品質分類
45#圓鋼是指截面為圓形的實心長條鋼材，小圓鋼常用作鋼筋、螺栓及各種機械零件，大圓鋼要用于制造機械零件或作無縫鋼管坯。45#圓鋼是指截面為圓形的實心長條鋼材。其規格以直徑的毫米數表示，如“ 50”即表示直徑為 50毫米的圓鋼。45#圓鋼分為熱軋、鍛制和冷拉三種。熱軋圓鋼的規格為5.5-250毫米。其中：5.5-25毫米的小圓鋼大多以直條成捆供應，常用作鋼筋、螺栓及各種機械零件；大于25毫米的圓鋼，主要用于制造機械零件或作無縫鋼管坯。在45#普碳圓鋼表面生成的銹層中，不僅羥基氧化鐵比較疏松，容易溶解，而且銹層中的Fe還會進一步氧化 [1] 。
在工業區的45#普碳圓鋼銹層中已確認有著FeSO4·7H2O、FeSO4·H2O 和 Fe2(SO4)3的存在。
氧化鐵皮的主要成分是鐵的三種氧化物（FeO、Fe3O4、Fe2O3）。它們都是難溶于水的兩性氧化物，它們可以在適當的條件下，與強堿和酸進行復分解反應，生成能溶于水的鹽。
通過復分解反應，45#普碳圓鋼表面的氧化鐵皮就可經從鋼材表面除去。但是在工業上，除了對不銹鋼表面進行處理時使用強堿除去表面的鐵、鉻和硅的氧化物外，都是使用強酸的水溶液對鋼材進行化學處理以除去45#普碳圓鋼表面的氧化鐵皮。
在工業生產中進行酸洗化學處理時，還有的將45#普碳圓鋼作為電極，通以電流來提高酸洗的質量和酸洗的速度，即所謂的電解酸洗方法。
目前在45#普碳圓鋼的酸洗上主要使用的硫酸酸洗和鹽酸酸洗的方法。
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