高碳钢
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中文名称：高碳钢 外文名称：High Carbon Steel 常称：工具钢 含碳量：从0.60%至1.70% 性能特点：原材料易得，生产成本低 可以：淬硬和回火 |
高碳钢(High Carbon Steel)常称工具钢 , 含碳量从0.60%至1.70%, 可以淬火和回火。锤， 撬棍等由含碳量0.75%的钢制造; 切削工具如钻头， 丝攻， 铰刀等由含碳量0.90% 至1.00% 的钢制造。
高碳钢在经适当热处理或冷拔硬化后，具有高的强度和硬度、高的弹性极限和疲劳极限(尤其是缺口疲劳极限)，切削性能尚可，但焊接性能和冷塑性变形能力差。由于含碳量高，水淬时容易产生裂纹，所以多采用双液淬火(水淬+油冷)，小截面零件多采用油淬。这类钢一般在淬火后经中温回火或正火或在表面淬火状态下使用。主要用于制造弹簧和耐磨零件。 碳素工具钢是基本上不加入合金化元素的高碳钢，也是工具钢中成本较低、冷热加工性良好、使用范围较广的钢种。其碳含量在0.65一1.35%，是专门用于制作工具的钢。高碳钢密度7.81g/cm³。可用于渔具的生产。
目录
性能特点
- 优点:
1、热处理后可以得到高 的硬度(HRC60一65)和较好的耐磨性。
2、退火状态下硬度适中，具有较好的可切削性。
3、原材料易得，生产成本低。
- 缺点
1、热硬性差，当刀具工作温度大于200℃时，其硬度和耐磨性急剧下降。
2、淬透性低。 水淬时完全淬透的直径一般仅为15一18mm;油淬时完全淬透的最大直径或厚度(95%马氏体)仅为6mm 左右，并易变形开裂。
高碳钢的硬度、强度主要取决于钢中固溶的碳量，并随固溶碳量的增加而提高。固溶碳量超过0.6%时， 淬火后硬度不再增加，只是过剩的碳化物数量增多，钢的耐磨性略有增加，而塑性、韧性和弹性有所降低。为 此，常根据使用条件和对钢的强度、韧性匹配来选用不同的钢号。例如，制造受力不大的弹簧或簧式零件，可 选择较低碳量的65钢。 一般高碳钢可用电炉、平炉、氧气转炉生产。要求质量较高或特殊质量时可采用电炉冶炼加真空自耗或电 渣重熔。冶熔时，严格控制化学成分，特别是硫和磷的含量。为减少偏析，提高等向性能，钢锭可进行高温扩 散退火(对工具钢尤为重要)。热加工时，过共析钢的停锻(轧)温度要求低(约800℃)，锻轧成材后应避 免粗大网状碳化物的析出，在700℃以下应注意缓冷，以防热应力造成裂纹。热处理或热加工过程中要防止表面脱碳(对弹簧钢尤为重要)。热加工时要有足够的压缩比，以保证钢的质量和使用性能。[1]
高碳钢种类
如果说钢号的话就没底了，太多。分类的话可以分为高碳钢、中碳钢和低碳钢。典型高碳钢有T10，T12等，中碳钢有45#钢，低碳钢有20#钢 20钢的20是指含碳量，含碳量为0.2%，属于低碳钢。 钢中除含有碳（C）元素和为脱氧而含有一定量硅（Si）（一般不超过0.40%），锰（Mn）（一般不超过0.80%，较高可到1.20%）合金元素外，不含其他合金元素（残余元素除外）。 补充： （1）20钢特性与15钢基本相似，但强度稍高。用途：适用于制造汽车、拖拉机及一般机械制造业中制作不太重要的中小型渗碳碳氮共渗等零件，如汽车上的手刹蹄片、杠杆轴、变速箱速叉、传动被动齿轮及拖拉机上凸轮轴、悬挂平衡器轴、平衡器内外衬套等；在热轧或正火状态下用于制造受力不大，而要求韧性高的各种机械零件；在重、中型机械制造业中，如锻制或压制的拉杆、钩环、杠杆、套筒、夹具等。 按金相组织划分，可分为马氏体型、奥氏体型、铁素体型和双相型不锈钢等。马氏体不锈钢，主要为铬含量在12%～18%范围内的低碳或高碳钢。[2] 它具备高强度和耐蚀性，可以用来制造机器零件如蒸汽涡轮的叶片、蒸汽装备的轴和拉杆，以及在腐蚀介质中工作的零件如活门、螺栓等。碳含量较高的钢号则适用于制造医疗器械、餐刀、测量用具、弹簧等。 奥氏体不锈钢，含铬大于18%，还含有8%左右的镍及少量钼、钛、氦等元素，综合性能好，可耐多种介质腐蚀。 奥氏体不锈钢，塑性好，是绝大多数钢种在高温下进行压力加工时所要求的组织，并且没有磁性。铁素体不锈钢，含铬12%～30%，其耐蚀性、韧性和可焊性随含铬量的增加而提高，耐氯化物应力腐蚀性能优于其他种类不锈钢。奥氏体-铁素体双相型不锈钢，兼有奥氏体和铁素体不锈钢的优点，并具有超塑性。 按化学成分划分，可分为铬不锈钢和铬镍不锈钢两大系统，分别以Cr13和Cr18Ni8钢为代表，其他的不锈钢都是在这两种钢的基础上发展的。
铁是地壳中较丰富的元素，仅次于氧、硅、铝。磁铁矿、赤铁矿、褐铁矿和菱铁矿是重要的铁矿。铁金属常用高炉以焦炭为燃料、用铁矿石和石炭石为原料炼得。用氢气还原纯氧化铁可得到纯铁。 含碳在2.11%以上的铁叫生铁（或铸铁）。 含碳量少于0.02%的铁熔合体称为熟铁或锻铁。 含碳量介于0.02-2.11%之间的铁合金叫做钢。 碳钢主要指碳的质量分数小于2.11%的铁碳合金。有时也称为普碳钢或碳素钢。 碳钢也叫碳素钢，指含碳量Wc小于2.11%的铁碳合金。 区别：碳钢除含碳外一般还含有少量的硅、锰、硫、磷，而铁没有。 一、按用途可以把碳钢分为碳素结构钢、碳素工具钢和易切削结构钢三类，碳素结构钢又分为工程构建钢和机器制造结构钢两种； 二、按冶炼方法可分为平炉钢、转炉钢； 三、按脱氧方法可分为沸腾钢（F）、镇静钢（Z）、半镇静钢（b）和特殊镇静钢（TZ）； 四、按含碳量可以把碳钢分为低碳钢（WC ≤ 0.25%），中碳钢（WC0.25%—0.6%）和高碳钢（WC》0.6%）； 五、按钢的质量可以把碳素钢分为普通碳素钢（含磷、硫较高）、优质碳素钢（含磷、硫较低）和高级优质钢（含磷、硫更低）和特级优质钢。 六、 按化学成分分类碳素钢按化学成分（即以含碳量）可分为低碳钢、中碳钢和高碳钢。