什麼是碳素鋼？

碳素鋼

碳素鋼是近代工業中使用最早、用量最大的基本材料。世界各工業國家，在努力增加低合金高強度鋼和合金鋼產量的同時，也非常注意改進碳素鋼質量，擴大品種和使用範圍。

目前碳素鋼的產量在各國鋼總產量中的比重，約保持在80%左右，它不僅廣泛應用於建築、橋樑、鐵道、車輛、船舶和各種機械製造工業，而且在近代的石油化學工業、海洋開發等方面，也得到大量使用。

其含碳量小於2.11%，除鐵、碳和限量以內的硅、錳、磷、硫等雜質外，不含其他合金元素的鐵碳合金。工業用碳鋼的含碳量一般為0.05%~1.35%。碳素鋼的性能主要取決於含碳量。

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0.25%低碳鋼易於接受各種加工如鍛造，焊接和切削，常用於製造鏈條，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，而塑性和韌性低於低碳鋼。可不經熱處理，直接使用熱軋材、冷拉材，亦可經熱處理後使用。淬火、回火後的中碳鋼具有良好的綜合力學性能。能夠達到的最高硬度約為HRC55(HB538），σb（抗拉強度）為600～1100MPa。所以在中等強度水平的各種用途中，中碳鋼得到最廣泛的應用，除作為建築材料外，還大量用於製造各種機械零件。

（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%的鋼製造；切削工具如鑽頭，絲攻，鉸刀等由含碳量0.90%至1.00%的鋼製造。

碳素鋼製造工藝

碳素鋼大都採用氧氣轉爐和平爐冶煉，優質碳素鋼也採用電弧爐生產

，其性能主要取決於鋼的含碳量和顯微組織，在冶煉和軋製加工過程中，會有結疤、裂紋、縮孔殘餘等缺陷。

根據鍊鋼過程脫氧程度的不同，碳素鋼可分為鎮靜鋼、沸騰鋼和介於兩者之間的半鎮靜鋼。冶煉方法對鋼的性能影響，主要是通過鋼的純淨度而起作用的。人們通過真空處理、爐外精煉和噴吹技術等，都可獲得更高純淨度的鋼，從而顯著改善了碳素鋼的品質。

碳素鋼的塑性加工工藝通常分為熱加工和冷加工。經過熱加工，鋼錠中的小氣泡、疏鬆等缺陷被焊合起來，使鋼的組織緻密。同時，熱加工可破壞鑄態組織、細化晶粒。使鍛軋的鋼材比鑄態具有更好的力學性能。經冷加工的鋼，隨著冷塑性變形程度增大，強度和硬度增加，塑性和韌性降低。為提高成材率，廣泛應用連續鑄鋼工藝。

1.轉爐鍊鋼法

這種鍊鋼法使用的氧化劑是氧氣。把空氣鼓入熔融的生鐵裡，使雜質硅、錳等氧化。在氧化的過程中放出大量的熱量(含1%的硅可使生鐵的溫度升高200攝氏度)，可使爐內達到足夠高的溫度。氧氣頂吹轉爐鍊鋼法反應速度快，生產率高,不需要燃料,熱效率高，成為冶金史上發展最迅速的新技術，並逐漸取代平爐成為鍊鋼方法的主流。

轉爐主體設備是實現鍊鋼工藝的主要設備，它由爐體(爐口、爐身和爐底)、爐體支撐裝置和爐體傾動機構等組成。

2.平爐鍊鋼

平爐鍊鋼使用的氧化劑通入的空氣和爐料裡的氧化物，(廢鐵， 廢鋼，鐵礦石)。反應所需的熱量是由燃燒氣體燃料(高爐煤氣，發生爐煤氣)或液體燃料(重油)所提供。

平爐爐體由上、下兩部分組成。上部包括熔鍊室、 爐頭，下部結構包括沉渣室、蓄熱室、換向閥及排煙系統等。