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這類鋼,由于具有合適的淬透性，經(jīng)適宜的金屬熱處理后，顯組織為均勻的索氏體、貝氏體或極細(xì)的珠光體，因而具有較高的抗拉強(qiáng)度和屈強(qiáng)比（一般在0.85左右），較高的韌性和疲勞強(qiáng)度，和較低的韌性－脆性轉(zhuǎn)變溫度，可用于制造截面尺寸較大的機(jī)器零件。
合金結(jié)構(gòu)鋼一般分為調(diào)質(zhì)結(jié)構(gòu)鋼和表面硬化結(jié)構(gòu)鋼。
①調(diào)質(zhì)結(jié)構(gòu)鋼 這類鋼的含碳量一般約為0.25%～0.55%，對(duì)于既定截面尺寸的結(jié)構(gòu)件，在調(diào)質(zhì)處理（淬火加回火）時(shí)，如果沿截面淬透，則力學(xué)性能良好，如果淬不透，顯組織中出現(xiàn)有自由鐵素體，則韌性下降。對(duì)具有回火脆性傾向的鋼如錳鋼、鉻鋼、鎳鉻鋼等，回火后應(yīng)快冷。這類鋼的淬火臨界直徑，隨晶粒度和合金元素含量的增加而增大，例如，40Cr和35SiMn鋼約為30～40mm，而40CrNiMo和30CrNi2MoV鋼則約為 60～100mm，常用于制造承受較大載荷的軸、連桿等結(jié)構(gòu)件。
②表面硬化結(jié)構(gòu)鋼 用以制造表層堅(jiān)硬耐磨而心部柔韌的零部件,如齒輪、軸等。為使零件心部韌性高,鋼中含碳量應(yīng)低，一般在0.12～0.25%，同時(shí)還有適量的合金元素，以保證適宜的淬透性。氮化鋼還需加入易形成氮化物的合金元素（如Al、Cr、Mo等）。滲碳或碳氮共滲鋼，經(jīng)850～950℃滲碳或碳氮共滲后，淬火并在低溫回火(約200℃)狀態(tài)下使用。氮化鋼經(jīng)氮化處理(480～580℃)，直接使用，不再經(jīng)淬火與回火處理。
根據(jù)鋼種和鋼的質(zhì)量要求，合金結(jié)構(gòu)鋼的冶煉，可采用氧氣頂吹轉(zhuǎn)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(yīng)緩慢冷卻或熱送鍛造、軋制。鋼錠加熱時(shí)，應(yīng)力求溫度均勻并有足夠的保溫時(shí)間，以改善偏析缺陷和避免鍛、軋時(shí)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(shí)應(yīng)快速冷卻,以免加重帶狀組織；截面較大的鍛件，應(yīng)采取措施內(nèi)應(yīng)力和白點(diǎn)。調(diào)質(zhì)鋼應(yīng)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(xiàn)連續(xù)網(wǎng)狀碳化物;氮化鋼必需先經(jīng)熱處理得到所需的性能，再經(jīng)***后精加工才能進(jìn)行氮化。氮化處理后除將脆薄的“白層”研磨除去外，不再加工。
1.按化學(xué)成分分類
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0.30%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。可不經(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)到的硬度約為HRC55(HB538），σb為600～1100MPa。所以在中等強(qiáng)度水平的各種用途中，中碳鋼得到***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。
2.按鋼的品質(zhì)分類
按鋼的品質(zhì)可分為普通碳素鋼和優(yōu)質(zhì)碳素鋼。
（1）普通碳素結(jié)構(gòu)鋼又稱普通碳素鋼，對(duì)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(jù)交貨的保證條件又分為三類：甲類鋼（A類鋼）是保證力學(xué)性能的鋼。乙類鋼（B類鋼）是保證化學(xué)成分的鋼。特類鋼(C類鋼）是既保證力學(xué)性能又保證化學(xué)成分的鋼，常用于制造較重要的結(jié)構(gòu)件。中國目前生產(chǎn)和使用***多的是含碳量在0.20%左右的A3鋼（甲類3號(hào)鋼），主要用于工程結(jié)構(gòu)。
有的碳素結(jié)構(gòu)鋼還添加量的鋁或鈮（或其他碳化物形成元素）形成氮化物或碳化物粒，以限制晶粒長大，使鋼強(qiáng)化，節(jié)約鋼材。在中國和某些 ，為適應(yīng)專業(yè)用鋼的特殊要求，對(duì)普通碳素結(jié)構(gòu)鋼的化學(xué)成分和性能進(jìn)行調(diào)整，從而發(fā)展了一系列普通碳素結(jié)構(gòu)鋼的專業(yè)用鋼（如橋梁、建筑、鋼筋、壓力容器用鋼等）。
（2）優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼和普通碳素結(jié)構(gòu)鋼相比，硫、磷及其他非金屬夾雜物的含量較低。根據(jù)含碳量和用途的不同，這類鋼大致又分為三類：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(jī)械制造業(yè)。0.25～0.60%C為中碳鋼，多在調(diào)質(zhì)狀態(tài)下使用，制作機(jī)械制造工業(yè)的零件。大于0.6%C為高碳鋼，多用于制造彈簧、齒輪、軋輥等。根據(jù)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(qiáng)化鐵素體，提高鋼的屈服強(qiáng)度、抗拉強(qiáng)度和耐磨性。通常在含錳高的鋼的牌號(hào)后附加標(biāo)記“Mn”，如15Mn、20Mn以區(qū)別于正常含錳量的碳素鋼。
3.按用途分類
按用途則又可分為碳素結(jié)構(gòu)鋼、碳素工具鋼。
碳素工具鋼 含碳量在0.65～1.35%之間，經(jīng)熱處理后可得到高硬度和高耐磨性，主要用于制造各種工具、刃具、模具和量具（見工具鋼）。
碳素結(jié)構(gòu)鋼按照鋼材屈服強(qiáng)度分為5個(gè)牌號(hào)：
Q195、Q215、Q235、Q255、Q275
每個(gè)牌號(hào)由于質(zhì)量不同分為A、B、C、D等級(jí)，***多的有四種，有的只有一；另外還有鋼材冶煉的脫氧方法區(qū)別。
脫氧方法符號(hào)：
F——沸騰鋼
b——半鎮(zhèn)靜鋼
Z——鎮(zhèn)靜鋼
TZ——特殊鎮(zhèn)靜鋼
