钢是碳的质量分数在2.11%以下，并含有其他元素的铁碳合金。其品种多、规格全、性能好、价格低，并且可用热处理的方法改善性能，所以是工业中应用最广的材料。
钢按化学成分可分为非合金钢（碳素钢）和合金钢。
非合金钢又称为碳素钢，简称碳钢，指不含有特意加入合金元素的铁碳合金。碳素钢冶炼方法简单、容易加工、价格便宜，具有较好的力学性能和工艺性能，故在机械制造、交通运输、工程建筑等许多部门得到广泛应用。
按其质量分类，可以分为普通钢、优质钢和高级优质钢。其质量区分主要看钢中有害成分的多少，有害成分少质量就好。碳钢中除了铁、碳等元素外，还含有一些杂质元素，如锰、硅、硫、磷等。钢中的有害元素主要是硫和磷，硫造成钢的热脆性，磷造成钢的冷脆性。锰和硅是钢中的有益元素，能提高钢的强度和硬度，减轻有害杂质元素的危害。
凡用于机械零件和各种工程结构件的钢都称为结构钢。
1.普通碳素结构钢
（1）普通碳素结构钢的性能
普通碳素结构钢中一般碳质量分数小于0.30%，有害杂质（硫和磷）和非金属夹杂物较多，但冶炼容易，工艺性好，价格便宜，产量大，能满足一般工程结构及普通零件的要求。
（2）普通碳素结构钢的牌号
这类钢主要保证力学性能，故其牌号体现其力学性能。其牌号由代表屈服点的汉语拼音字母“Q”、屈服点数值、质量等级符号和脱氧方法符号四个部分按顺序组成。质量等级符号用字母A、B、C、D表示，其中A级的硫、磷含量最高，D级的硫、磷含量最低。脱氧方法符号用F、b、Z、TZ表示，F是沸腾钢；b是半沸腾钢；Z是镇静钢；TZ是特殊镇静钢。
（3）普通碳素结构钢的特点及应用
普通碳素结构钢的特点应用如表3-1-5所示。
表3-1-5 普通碳素结构钢的特点应用
2.优质碳素结构钢
（1）优质碳素结构钢的性能
钢中所含硫、磷等有害杂质元素及非金属夹杂物较少，力学性能和钢材的表面质量较好，其组织也较均匀。主要应用于经过热处理且技术性能要求较高的重要零件的制造。
（2）优质碳素结构钢的牌号
牌号用两位数字表示，这两位数字表示该钢的平均碳含量的万分数。例如，45表示平均碳的质量分数为0.45%的优质碳素结构钢，是加工齿轮轴（如图3-1-8所示）的常用材料；08表示平均碳的质量分数为0.08%的优质碳素结构钢。当锰的质量分数在0.7%～1.2%时，要在牌号后标出“Mn”，例如“50Mn、65Mn”等，如图3-1-9 所示65Mn弹簧。
图3-1-8 齿轮轴
图3-1-9 65Mn弹簧(www.xing528.com)
（3）优质碳素结构钢的分类及应用
按碳的质量分数分类，优质碳素结构钢可分为低碳钢、中碳钢和高碳钢，如表3-1-6所示。
表3-1-6 优质碳素结构钢的种类
3.高级优质碳素结构钢
高级优质碳素钢是高级优质钢中含硫、磷杂质最少，应含硫小于0.030%，含磷小于0.035%。这类钢必须同时保证钢的化学成分和机械性能的要求。
4.碳素工具钢
（1）碳素工具钢的性能
碳素工具钢中一般碳含量大于0.7%，含杂质和非金属夹杂物较少，多为优质钢或高级优质钢。具有高硬度、高耐磨性。
（2）碳素工具钢的牌号
牌号用“碳”的汉语拼音首字母“T”+数字表示，数字表示钢中平均含碳量的千分数。例如，T8表示平均碳的质量分数为0.8%的碳素工具钢。若为高级优质碳素工具钢，则在牌号后面标以字母A，如T12A表示平均碳的质量分数为1.2%的高级优质碳素工具钢。
（3）碳素工具钢的应用
碳素工具钢经热处理（淬火+低温回火）后有T7、T7A、T8、T8A……T13A。随着含碳量的增加，耐磨性越高，但韧性越低。碳素工具钢的应用如表3-1-7所示。
表3-1-7 碳素工具钢的应用
5.碳素铸钢
一般用于制造形状复杂、力学性能要求较高的机械零件，广泛用于制造重型机械的某些零件。如汽车变速器箱体（如图3-1-10所示）、轴承座（如图3-1-11所示）、轧钢机机架、水压机横梁、锻锤等。
其牌号用“铸钢”两汉字的汉语拼音首字母“ZG”后面加两组数字组成。第一组数字代表屈服点，第二组数字代表抗拉强度。
图3-1-10 ZG200-400变速器箱体
图3-1-11 ZG270-500轴承座
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