钢的分类及碳含量区间介绍

钢是碳的质量分数为0.04％～2.11％的铁碳合金，其碳的质量分数一般不超过1.7％。钢的分类方法很多，一般可按品质、用途、化学成分、制造加工形式和冶炼方法进行分类。

1.按品质分类

钢按品质不同可分为普通钢、优质钢和高级优质钢。

（1）普通钢 普通钢中含有杂质较多，其中磷和硫（有害元素）的质量分数最高可达0.07％，主要用于制作建筑结构和要求不太高的机械零件。

（2）优质钢 优质钢含杂质元素较少，其中磷和硫的质量分数最高为0.04％，主要用于制作机械结构零件和工具，如轴承、弹簧等，如图2-6所示。

图2-6 优质钢制造的零件

a）轴承 b）弹簧

（3）高级优质钢 高级优质钢含杂质元素极少，其中硫和磷的质量分数均少于0.03％，主要用于制作重要机械结构零件和工具。为了区别于一般优质钢，这类钢的钢号后面通常加字母A或汉字高以便识别。

2.按用途分类

钢按用途不同分为结构钢、工具钢、特殊钢和专业用钢。

（1）结构钢 结构钢又分为建筑及工程用结构钢和机械制造用结构钢。建筑及工程用结构钢是用于建筑、桥梁、锅炉或其他工程上制造金属结构件的钢，多为低碳钢。由于大多要经过焊接施工，故其碳含量不宜过高。机械制造结构钢用于制造机械设备上的结构零件，基本上都是优质钢和高级优质钢。

（2）工具钢 工具钢是用于制造工具的钢，可制造刀具、模具、量具、钻头、手工工具和锯片等，如图2-7所示。

图2-7 工具钢制造的各种工具

（3）特殊钢 特殊钢指用特殊方法生产，具有特殊物理性能、化学性能和力学性能的钢，主要包括不锈耐酸钢、耐热不起皮钢、高电阻合金钢、耐磨钢和磁钢等。

（4）专业用钢 专业用钢指各工业部门具有专业用途的钢，如农机用钢、机床用钢、汽车用钢、航空用钢、锅炉用钢、电工用钢和焊条用钢等。

3.按化学成分分类

钢按化学成分不同分为碳素钢和合金钢。

1）碳素钢是指碳的质量分数不大于2％，并含有少量锰、硅、硫、磷和氧等杂质元素的铁碳合金。按碳含量的不同又分为四类：①工业纯铁，是指碳的质量分数不大于0.04％的铁碳合金；②低碳钢，是指碳的质量分数在0.04％～0.25％的铁碳合金；③中碳钢，是指碳的质量分数在0.25％～0.60％的铁碳合金；④高碳钢，是指碳的质量分数在0.6％～2.0％的铁碳合金。

2）合金钢是在碳素钢的基础上，为改善钢的性能，在冶炼时加入一些合金元素（如铬、镍、钼、钨、钒和钛等）炼成的钢。按合金元素的总含量不同可分为三类：①低合金钢，是指合金元素的总质量分数不大于5％的钢；②中合金钢，是指合金元素的总质量分数在5％～10％的钢；③高合金钢，是指合金元素的总质量分数大于10％的钢。

4.制造加工形式分类(www.xing528.com)

钢按制造加工形式的不同分为铸钢、锻钢、热轧钢、冷轧钢和冷拔钢等。

（1）铸钢 指用铸造方法生产出来的一种钢。碳的质量分数为0.15％～0.6％，随着碳含量的增加，铸造碳钢的强度增大，硬度提高。铸造碳钢具有较高的强度、塑性和韧性，成本较低，在重型机械中用于制造承受大负荷的零件，如轧钢机机架、水压机底座等。在铁路车辆上用于制造受力大又承受冲击的零件，如摇枕（见图2-8）、侧架和车轮等。

图2-8 铸钢制造的摇枕

（2）锻钢 指采用锻造方法生产出来的各种锻件。其质量比铸钢件高，能承受较大的冲击力，用于制造一些重要的机器零件，如大型阀门（见图2-9a）、法兰（见图2-9b）等。

（3）热轧钢 指用热轧方法生产出的各种钢材。热轧钢常用于生产型钢、钢管、钢板等。

图2-9 锻钢制造的零件

a）阀门 b）法兰

（4）冷轧钢 指用冷轧方法生产出的各种钢材。与热轧钢相比，冷轧钢的特点是表面光洁、尺寸精确、力学性能好，常用来轧制薄板、精密钢带和精密钢管。

（5）冷拔钢 指用冷拔方法生产出的各种钢材。冷拔钢的特点是精度高、表面质量好，主要用于生产钢丝。

5.按冶炼方法分类

钢按冶炼方法不同分为沸腾钢、镇静钢、半镇静钢和特殊镇静钢。

（1）沸腾钢 指脱氧不完全的钢。钢在冶炼后期不加脱氧剂，导致钢液中氧含量较高（氧的质量分数为0.02％～0.04％），并在锭模中发生强烈反应生成一氧化碳气泡，造成浇注时钢液在钢锭模内产生沸腾现象，气体逸出。钢锭凝固后，蜂窝气泡分布在钢锭中，在轧制过程中这种气泡空腔会被粘合起来。沸腾钢的优点是钢的收缩率高，生产成本低，表面质量和深冲性能好；缺点是钢的杂质多，成分不均匀。广泛应用于一般建筑工程。

（2）镇静钢 指炼钢时采用锰铁、硅铁和铝锭等作脱氧剂，脱氧进行较完全的钢。浇注时钢液很平静，没有沸腾现象。镇静钢的生产虽成本较高，但其组织致密、成分均匀、性能稳定，适用于预应力混凝土等重要的结构工程。

（3）半镇静钢 指脱氧介于沸腾钢和镇静钢之间的钢。浇注时钢液的沸腾现象较沸腾钢弱，生产很难控制，在钢产量中所占比例很小。

（4）特殊镇静钢 比镇静钢脱氧程度还要充分彻底的钢，故其质量最好，适用于特别重要的结构工程。

镇静钢、半镇静钢、沸腾钢的特征如图2-10所示。

图2-10 镇静钢、半镇静钢、沸腾钢的特征

a）镇静钢 b）半镇静钢 c）沸腾钢