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1.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0.30%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。
2.按鋼的品質分類
按鋼的品質可分為普通碳素鋼和優質碳素鋼。
（1）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。中國目前生產和使用***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：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。0.25～0.60%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。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。
3.按用途分類
按用途則又可分為碳素結構鋼、碳素工具鋼。
碳素工具鋼 含碳量在0.65～1.35%之間，經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）。
碳素結構鋼按照鋼材屈服強度分為5個牌號：
Q195、Q215、Q235、Q255、Q275
每個牌號由于質量不同分為A、B、C、D等級，***多的有四種，有的只有一；另外還有鋼材冶煉的脫氧方法區別。
脫氧方法符號：
F——沸騰鋼
b——半鎮靜鋼
Z——鎮靜鋼
TZ——特殊鎮靜鋼
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