一、碳素鋼及元素特性

碳素鋼——簡稱碳鋼，是最基本的鐵碳合金。它是指在冶煉時沒有特意加入合金元素，且含碳量大于0.0218%而小于2.11%的鐵碳合金。

錳——有益元素，有很好的脫氧能力，還可與硫形成MnS，從而消除了硫的有害作用。

矽——有益元素，脫氧能力比錳強，還能提高鋼的強度及質量，矽作為雜質一般應不超過0.4%。

硫——有害元素，常以FeS形式存在，易使鋼材變脆（熱脆性）。

磷——有害元素，它使鋼在低溫時變脆（冷脆性）。

氫——有害元素，能造成氫脆、白點等缺陷。

二、碳素鋼的分類

1．按鋼的含碳量分

低碳鋼：C≤0.25％

中碳鋼：0.25％<C <0.60％

高碳鋼：C ≥0.60％

2．按鋼的質量分

普通鋼：S ≤0.050％，P≤ 0.045％

優質鋼：S ≤0.035％，P≤ 0.035％

高級優質鋼：S≤ 0.025％，P≤ 0.025％

3．按鋼的用途分

結構鋼：含碳量一般均小于0.70%

工具鋼：含碳量一般均大于0.70%

4．按冶煉時脫氧程度的不同分

沸騰鋼：脫氧程度不完全的鋼

鎮靜鋼：脫氧程度完全的鋼

特殊鎮靜鋼：比鎮靜鋼脫氧程度更充分徹底的鋼

三、碳素鋼牌号及用途

學元素符号＋漢語拼音字母＋阿拉伯數字

1．（普通）碳素結構鋼

1．（普通）碳素結構鋼

1）前綴符号：Q（鋼屈服強度“屈”，漢語拼音字首） 屈服強度值（單位MPa）。

2）質量等級符号：A、B、C、D級，從A到D依次提高。

3）（必要時）脫氧方法符号：F－沸騰鋼、Z－鎮靜鋼、TZ－特殊鎮靜鋼，Z與TZ符号在鋼号組成表示方法中予以省略。

4）（必要時）在牌号尾加産品用途、特性和工藝方法表示符号。如壓力容器用鋼—R、鍋爐用鋼—G、橋梁用鋼——Q 等。

2．優質碳素結構鋼

牌号用兩位數字表示，這兩位數字表示該鋼的平均含碳量的萬分數。

45表示平均含碳量為0.45％的優質碳素結構鋼

08表示平均含碳量為0.08％的優質碳素結構鋼

若為高級優質鋼、特級優質鋼時，分别在牌号尾加A、E表示

3．碳素工具鋼

牌号以漢字“碳”的漢語拼音字母字頭“T”及後面的阿拉伯數字表示，其數字表示鋼中平均含碳量的千分數。

例如：T8表示平均含碳量為0.80％的優質碳素工具鋼。若為高級優質碳素工具鋼，則在牌号後面标以字母A。

4．鑄造碳鋼

牌号由“鑄鋼”兩漢字的漢語拼音字母字頭“ZG”後面加兩組數字組成：第一組數字代表屈服強度，第二組數字代表抗拉強度值。

例如：ZG270—500表示屈服強度不小于270MPa，抗拉強度不小于500MPa的鑄造碳鋼。

四、有色金屬的基本概念

合金——以一種金屬為基礎，加入其他金屬或非金屬，經過熔合而獲得的具有金屬特性的材料。即合金是由兩種或兩種以上的元素所組成的金屬材料。

組元——組成合金最簡單的、最基本的、能夠獨立存在的元物質，簡稱元。

相——合金中成分、結構及性能相同的組成部分。

組織——合金中不同相之間相互組合配置的狀态。換言之，數量、大小和分布方式不同的相構成了合金不同的組織。

五、有色金屬合金的組織分類

1．固溶體：一種組元的原子溶入另一組元的晶格中所形成的均勻固相。

間隙固溶體：溶質原子分布于溶劑晶格中而形成的固溶體。

置換固溶體：溶質原子置換了溶劑晶格結點上某些原子而形成的固溶體。

2．金屬化合物：在合金中，當溶質含量超過固溶體的溶解度時，除可形成固溶體外，還将出現新的相，其晶體結構不同于任一組元，而是組元之間相互作用形成一種具有金屬特性的物質。

3．混合物：兩種或兩種以上的相按一定的質量百分數組成的物質。

固溶強化——無論是間隙固溶體還是置換固溶體，在其形成過程中，都會使溶劑晶格發生畸變，從而使合金對變形的抗力增加。也即通過溶入溶質元素形成固溶體而使金屬材料強度、硬度提高的現象。

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