碳素結(jié)構(gòu)鋼的定義與分類

1、碳素結(jié)構(gòu)鋼的定義與分類碳素結(jié)構(gòu)鋼鋼中除含有主要為了脫氧而加入的硅、錳元素外，不含其他有意加入的合金元素。鋼中硫、磷雜質(zhì)含量較高，一般來說普通質(zhì)量碳素結(jié)構(gòu)鋼的硫的質(zhì)量分數(shù)不大于0.050%、磷的質(zhì)量分數(shù)不大于0.045%；優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼硫和磷的質(zhì)量分數(shù)不大于0.040%。這類鋼通常以熱軋狀態(tài)交貨和使用，主要用于工程結(jié)構(gòu)。一、 我國標準的規(guī)定根據(jù)國家標準 GB/T 13304-1991 鋼分類，碳素結(jié)構(gòu)鋼屬于非合金鋼，是非合金鋼中的一種。非合金鋼還包括優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼、碳素工具鋼、碳素彈簧鋼、易切削碳素鋼，以及其他一些具有特殊性能和用途的鋼。（一） 按化學成分非合金鋼各元素規(guī)定含量的界限值如表 1-

2、1-1 所示。對鋼規(guī)定的任一元素的規(guī)定含量符合表中所列相應元素的界限范圍時，這些鋼不非合金鋼。表 111非合金鋼合金元素規(guī)非合金鋼合金元素規(guī)定含量 （質(zhì)量分數(shù)）定含量 （質(zhì)量分數(shù)）元素界限值 /%元素界限值 /%Al 0.10Se 0.10B 0.0005Si 0.50Bi 0.10Te 0.10Cr 0.30Ti 0.05Co 0.10W 0.10Cu 1.10V 0.04Mn 1.00Zr 0.05Mo0.05Ni 0.30La 系（每 一種元素） 0.02其他（ S、P、C、N除Nb0.02外） 0.05當標準、技術(shù)條件或訂貨單中對鋼的熔煉分析化學成分規(guī)定最低值或范圍時，應以最低值作為規(guī)

3、定時進行分類； 若規(guī)定最高值時， 應以最高值的 0.7 倍作為規(guī)定含量進行分類。根據(jù) GB/T 700-1988 碳素結(jié)構(gòu)鋼化學成分的規(guī)定，其所包括的各種牌號鋼均屬于非合金鋼。（二） 按質(zhì)量等級非合金鋼分為普通質(zhì)量非合金鋼、優(yōu)質(zhì)非合金鋼和特殊質(zhì)量非合金鋼。根據(jù) GB/T 700-1988 的有關(guān)規(guī)定，其所包括的 A、B 等級的鋼屬于普通質(zhì)量非合金鋼；C、D 等級的鋼屬于優(yōu)質(zhì)非合金鋼。普通質(zhì)量非合金鋼是指不規(guī)定生產(chǎn)過程中需要特別控制質(zhì)量要求的，并應同時符合下列 4 種條件的鋼。（1） 鋼為非合金化的（符合對非合金鋼的合金元素規(guī)定含量界限值的規(guī)定）；（2） 不規(guī)定熱處理（退火、正火、消除應力及軟化

4、處理不作為熱處理）；（3） 如產(chǎn)品標準或技術(shù)條件中有規(guī)定，其特性值應符合下列條件：碳的質(zhì)量分數(shù)最高值 0.10% ；硫或磷的質(zhì)量分數(shù)最高值 0.045%；氮的質(zhì)量分數(shù)最高值 0.007% ；抗拉強度最低值 690MPa；屈服點或屈服強度最低值 360MPa；伸長率最低值（ Lo=5.65 Fo） 33%；彎心直徑最低值 0.5* 試件厚度；沖擊功最低值（ 20， V 型，縱向標準試樣） 27J ；洛氏硬度最高值（ HRB） 60 。注：力學性能的規(guī)定值是指用厚度為316mm鋼料縱向或橫向試樣測定的性能。（4） 未規(guī)定其他質(zhì)量要求。優(yōu)質(zhì)非合金鋼是指除普通質(zhì)量非合金鋼和特殊質(zhì)量非合金鋼以外的非合金

5、鋼。在生產(chǎn)過程中需要特別控制質(zhì)量（例如控制晶粒度，降低硫、磷含量，改善表面質(zhì)量或增加工藝控制等），以達到比普通質(zhì)量非合金鋼特殊的質(zhì)量要求（例如良好的抗脆斷性能，良好的冷成形性能等），但這種鋼的生產(chǎn)控制不如特殊質(zhì)量非合金鋼嚴格（如不控制淬透性）。特殊質(zhì)量非合金鋼是指生產(chǎn)過程中需要特別嚴格控制質(zhì)量的性能（例如控制淬透性和純潔度）的非合金鋼，應符合下列條件。（1） 鋼材要經(jīng)熱處理并至少具有下列一種特殊要求的非合金鋼（包括易切鋼和工具鋼）： 要求淬火和回火，或模擬表面硬化狀態(tài)下的沖擊性能； 要求淬火或淬火和回火后的淬硬層深度或表面硬度； 要求限制表面缺限，比冷鐓和冷擠壓用鋼的規(guī)定更嚴格； 要求限制非金

6、屬夾雜物含量和（或）要求內(nèi)部材質(zhì)均勻性。(2) 鋼材不進行熱處理并至少應具有下述一種特殊要求的非合金鋼： 要求限制非金屬夾雜物含量和（或）內(nèi)部材質(zhì)均勻性，例如鋼板抗層狀撕裂性能。 要求限制磷含量和（或）硫含量最高值，并符合如下規(guī)定：熔煉分析值 0.020%；成品分析值 0.025%。 要求殘余元素的含量同時作如下限制：銅熔煉分析最高質(zhì)量分數(shù) 0.10%；鈷熔煉分析最高質(zhì)量分數(shù) 0.05%；釩熔煉分析最高質(zhì)量分數(shù)0.05% 。 表面質(zhì)量的要求比冷鐓和冷擠壓用鋼的規(guī)定更嚴格。（3）具有規(guī)定的電磁性能的鋼。（三） 按主要性能及使用特性分， GB/T 700-1988 所包括的碳素結(jié)構(gòu)鋼主要屬于以規(guī)定

7、最低強度為主要特性的非合金鋼，是需要保證鋼的強度特性的工程結(jié)構(gòu)和機械結(jié)構(gòu)用的非合金鋼。這類鋼要求限制最低抗拉強度、最低屈服強度，并具有一定的綜合力學性能和工藝性能。二、 國外和國際（ ISO）標準規(guī)定（一）國際標準（ ISO）的規(guī)定根據(jù)國際標準 ISO 4948-1 ：1982鋼分類 - 第 1 部分：根據(jù)化學成分鋼分為非合金鋼和合金鋼的規(guī)定，根據(jù)鋼的化學成分分為非合金鋼和合金鋼。非合金鋼與合金鋼中元素含量界限值如表 1-1-3 所示。對于表中所列的所有元素，規(guī)定的鋼中每個元素的質(zhì)量分數(shù)比表中所列相應元素小時，這種鋼為非合金鋼。對表中列出元素的熔煉分析僅規(guī)定了最低值和范圍時，應根據(jù)最低值進行分

8、類。當錳的熔煉分析僅規(guī)定最大值時，應根據(jù)該最大值進行分類。除錳以外的其他元素，僅規(guī)定熔煉分析最大值時，取該值的0.7 倍進行分類。根據(jù)國際標準 ISO 4948-2 ：1981鋼分類第 2 部分：非合金鋼和合金鋼按主要質(zhì)量級別和主要性能及使用特性的分類的規(guī)定，按主要質(zhì)量級別非合金鋼分為普通鋼（basesteel ）、非合金優(yōu)質(zhì)鋼（ unalloyedqualitysteel ）和非合金特殊鋼（ unalloyedspecialsteel ）。普通鋼是指不規(guī)定在生產(chǎn)中需特別控制質(zhì)量要求的鋼，并應同時滿足下列4 個條件：（1） 鋼是非合金化的。（2） 不規(guī)定進行熱處理（例如消除應力處理、軟化處理、

9、退火或正火，不作為熱處理）。（3） 如產(chǎn)品標準或技術(shù)條件中有規(guī)定，其特性值應符合以下條件：抗拉強度最低值 690MPa；屈服強度最低值 360MPa；伸長率最低值（ Lo=5d） 26%；彎心直徑最低值1* 試樣厚度；沖擊功最低值（ 20C， ISOV型缺口，縱向） 27J；洛氏硬度最高值（ HRB） 60 ；碳的質(zhì)量分數(shù)最高值 0.10% ；磷的質(zhì)量分數(shù)最高值 0.050% ；硫的質(zhì)量分數(shù)最高值 0.050% ；氮的質(zhì)量分數(shù)最高值 0.007% 。注：上述力學性能為 316mm厚度鋼材性能，并適用于有關(guān)標準或技術(shù)條件規(guī)定的橫向或縱向試樣。（4） 未規(guī)定其他質(zhì)量要求非合金優(yōu)質(zhì)鋼是指在生產(chǎn)過程中

10、與普通鋼比較需要特別加以控制（例如控制晶粒度、減少硫和磷的含量、改善表面質(zhì)量或增加生產(chǎn)控制等），以達到特殊的質(zhì)量要求，如良好的抗脆斷性能、良好的冷成形性能等。但這種鋼的生產(chǎn)控制不如要求控制淬透性的經(jīng)典的非合金特殊鋼那樣嚴格。非合金優(yōu)質(zhì)鋼是不包括在普通鋼和非合金特殊鋼的鋼。非合金特殊鋼是指生產(chǎn)中要求與生產(chǎn)控制淬透性的經(jīng)典非合金特殊鋼一樣專門加強質(zhì)量控制的鋼。下列非合金鋼為特殊鋼：（1） 所有預定要熱處理，至少具有下述特性之一要求的非合金鋼（包括易切鋼和工具鋼）： 在淬火和回火，或模擬的表面硬化狀態(tài)的沖擊性能要求。 在淬火或淬火和回火后的硬化深度或表面硬度的要求。 限制表面缺陷的要求。 要求限制非

11、金屬夾雜物含量和（或）要求內(nèi)部均勻性。（2） 所有不進行熱處理，至少應具有下述特性之一要求的非合金鋼： 限制非金屬夾雜含量和（或）內(nèi)部均勻性的要求，例如鋼板抗層狀撕裂性能。 最大磷含量和（或）硫質(zhì)量分數(shù)限定如下：熔煉分析 0.020%成品分析 0.025% 殘余元素含量同時作如下限制：銅熔煉分析最高質(zhì)量分數(shù) 0.10%鈷熔煉分析最高質(zhì)量分數(shù) 0.05%釩熔煉分析最高質(zhì)量分數(shù) 0.05% 表面質(zhì)量要求比冷鐓和冷擠壓用鋼的規(guī)定更嚴格。（3） 具有規(guī)定的電磁性能的鋼。按主要特性非合金鋼分類如下：（1） 規(guī)定最大抗拉強度（ Re）、最大屈服強度（ Rm）的最大布氏硬度（ HBS）為主要特性的非合金鋼。

12、（2） 規(guī)定最小拉強度（ Re）、最小服強度（ Rm）為主要特性的非合金鋼。（3） 以碳含量為主要特性的非合金鋼（非合金易切鋼、非合金工具鋼除外）。（4） 非合金易切鋼。（5） 非合金工具鋼。（6） 具有專門規(guī)定電磁性能的非合金鋼。（7） 其他非合金鋼。（二） 歐洲標準規(guī)定歐洲標準 EN10020-1991鋼的等級和分類的規(guī)定，除個別處有一些差別外，基本上與國際標準 ISO 4948-1 ：1982 和 ISO 4948-2 ： 1981 相同。其中普通鋼的特性值硫磷的質(zhì)量分數(shù)最高值均為不小于 0.045%。（三） 日本標準 JIS GO203碳素鋼的碳質(zhì)量分數(shù)通常為 0.02%至約 2%。通

13、常鋼中還含有少量的硅、錳、硫、磷等元素。碳素鋼按碳含量和硬度（包括強度）分類如下：按碳含量分類：低碳鋼、中碳鋼、高碳鋼。按硬度分類：極軟鋼、軟鋼、硬鋼。表 1-1-3元素界限值（質(zhì)量分數(shù)） /%GB/T 13304ISO 4948-1EN 10020Al 0.10 0.10 0.10B 0.0005 0.0008 0.0008Bi 0.10 0.10 0.10Cr 0.30 0.30 0.30Co 0.10 0.10 0.10Cu 0.10 0.40 0.40Mn 1.00 1.65 1.65Mo 0.05 0.08 0.08Ni 0.30 0.30 0.30Nb 0.02 0.06 0.06Pb 0.40 0.40 0.40Se 0.10 0.10 0.10Si 0.50 0.50 0.50Te 0.10 0.10 0.10Ti 0.05 0.05 0.05W 0.10 0.10 0.10V 0.04 0.10 0.10Zr 0.05 0.05 0.05La 系（每一種元素） 0.02 0.05 0.05其他規(guī)定元素 （S、P、C、 N 除外） 0.05 0.05 0.05（四） 美國標準 ASTMA749當對鋁、鉻、鈷、鈮