碳钢牌号、性能和用途分析

4.1.3.1　普通碳素结构钢

（1）牌号

我国碳素结构钢标准（GB/T 700—2006）规定，普通碳素结构钢的牌号由钢材屈服强度“屈”字汉语拼音首位字母“Q”+屈服强度值+质量等级符号+脱氧方法四部分组成。其中质量等级分A、B、C、D四级，质量依次提高。脱氧方法符号F、b、Z、TZ表示钢材的不同脱氧方法，F表示沸腾钢，b表示半镇静钢，Z表示镇静钢，TZ表示特殊镇静钢。例如Q235-A·F表示屈服强度为235 MPa的A级沸腾钢。常用普通碳素结构钢的牌号、化学成分及力学性能见表4-1。

（2）性能及用途

由于普通碳素结构钢碳的质量分数较低，而硫、磷等有害元素含量较多，故强度不够高。但这类钢塑性、韧性好，焊接性能优良，通常轧制成板材（图4-2）、线材（图4-3）、各种型钢（图4-4），广泛应用于建筑、桥梁、船舶、车辆等工程构件，也可用于制造不重要的机器零件。如汽车传动轴间支架，发动机前后支架，后视镜支架（图4-5），三、四、五挡同步器锥盘，差速器螺栓锁片，车轮轮毂（图4-6），轮辋（图4-7），驻车制动操纵杆棘爪和齿板等要求不高的汽车零件，都是由普通碳素结构钢制造的。表4-2所示为常用普通碳素结构钢在汽车上的应用。

表4-1　常用普通碳素结构钢的牌号、化学成分及力学性能（摘自GB/T 700—2006）

图4-2　板材

图4-3　线材

图4-4　型钢

图4-5　后视镜支架

图4-6　轮毂

图4-7　轮辋

表4-2　常用普通碳素结构钢在汽车上的应用

4.1.3.2　优质碳素结构钢

优质碳素结构钢是应用极为广泛的机械制造用钢。与普通碳素结构钢相比，其硫、磷等有害元素含量较少，因而强度较高，塑性和韧性较好，经过热处理后还可以进一步调整和改善其力学性能，因此，常用于制造较重要的机械零件。

（1）牌号

优质碳素结构钢的牌号用两位数字表示，数字表示钢中平均碳的质量分数的万分之几。如牌号45表示其平均碳的质量分数为万分之45，即0.45%。对于较高含锰量（ω（Mn）=0.70%～1.00%）的优质碳素结构钢，则在对应牌号后加“Mn”表示，如45Mn、65Mn等；若为沸腾钢，则在对应牌号后加“F”表示，如08F、10F等。常用优质碳素结构钢的牌号、化学成分及力学性能见表4-3。

（2）性能及用途

由表4-3可知，优质碳素结构钢中的低碳钢，强度、硬度不高，但是塑性、韧性以及焊接性能良好，常用于制作各种冲压件、焊接件和强度要求不高的零件，如发动机油底壳、油箱、车身外壳（图4-8）、离合器盖、变速叉、轮胎螺栓和螺母等；中碳钢具有较高的强度和硬度，切削加工性能良好，经过热处理后具有良好的综合力学性能，常用于制作受力较大的汽车零件，如机油泵齿轮（图4-9）、飞轮齿轮、万向节叉、离合器从动盘、连杆等；高碳钢具有高的强度、硬度和良好的弹性，常用于制作各种弹性件和耐磨件，如气门弹簧（图4-10）、离合器压盘弹簧、活塞销卡簧、空气压缩机阀片、弹簧垫圈等。

表4-3　常用优质碳素结构钢的牌号、化学成分及力学性能

图4-8　车身外壳

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图4-9　机油泵齿轮

图4-10　气门弹簧

表4-4所示为常用优质碳素结构钢在汽车上的应用。

表4-4　常用优质碳素结构钢在汽车上的应用

4.1.3.3　碳素工具钢

（1）牌号

碳素工具钢的牌号是用“碳”字汉语拼音首位字母“T”加上数字表示。数字表示钢中平均碳的质量分数的千分之几。如牌号T8、T12分别表示其平均碳的质量分数为0.8%和1.2%。若是高级优质碳素工具钢，则在数字后面加符号“A”，如T10A。

（2）性能及用途

碳素工具钢价廉易得，易于锻造成形，可加工性较好。但碳素工具钢的热硬性（即在高温时仍保持切削所需硬度的能力）较差，热处理变形开裂倾向大，因此，仅适用于制造小型手工刀具、木工工具以及精度要求不高、形状简单、尺寸小、载荷轻的小型冷作模具，如剪刀（图4-11）、锉刀（图4-12）、锯条、手用丝锥（图4-13）等。常用碳素工具钢的牌号、化学成分及用途见表4-5。

图4-11　剪刀

图4-12　锉刀

图4-13　手用丝锥

表4-5　常用碳素工具钢的牌号、化学成分及用途

4.1.3.4　铸造碳钢

（1）牌号

铸造碳钢简称为铸钢。其牌号有两种表示方法：用力学性能表示时，用“铸钢”两字汉语拼音首位字母“ZG”后边加两组数字表示，第一组数字表示屈服强度的最低值，第二组数字表示抗拉强度的最低值。例如ZG200-400，表示ReL≥200 MPa、Rm≥400 MPa的铸钢；用化学成分表示时，在“ZG”后面的一组数字表示铸钢平均碳的质量分数的万分之几，其后面排列的是各主要合金元素符号及其质量分数。如ZG37SiMn2MoV钢，表示其碳的平均质量分数为0.37%，锰的质量分数为2%，硅、钼、钒的质量分数均小于1.5%。

（2）性能及用途

铸钢是冶炼后直接铸造成形的钢种。生产中形状复杂的零件常用铸造方法成形，用铸铁铸造又难以满足力学性能要求，这时常采用铸造碳钢制造，例如汽车的变速箱壳、驱动桥壳（图4-14），铁路车辆的车钩、车轮（图4-15）、联轴器等。常用铸钢的牌号、力学性能及用途见表4-6，常用铸钢在汽车上的应用见表4-7。

图4-14　驱动桥壳

图4-15　车轮

表4-6　常用铸钢的牌号、力学性能与用途

表4-7　常用铸钢在汽车上的应用