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含碳量小于1.35%，除铁、碳和限量以内的硅、锰、磷、硫等杂质外，不含其他合金元素的钢。碳素钢的性能主要取决于含碳量。含碳量增加，钢的强度、硬度升高，塑性、韧性和可焊性降低。与其他钢类相比，碳素钢使用的早，成本低，性能范围宽，用量大。适用于公称压力PN≤32.0MPa，温度为-30-425℃的水、蒸汽、空气、氢、氨、氮及石油制品等介质。常用牌号有WC1、WCB、ZG25及优质钢20、25、30及低合金结构钢16Mn。

优质碳素结构钢（GB699-88）优质碳素结构钢简称碳结钢，它与普通碳钢相比，质量较优，规定有严格的化学成分，磷、硫等有害杂质含量较少。还同时保证力学性能的有关指标。碳结钢的性能主要取决干含碳，含碳量越高，钢的强度，硬度越高，塑性、韧性越低。根据含碳量的不同，分为低碳钢、中碳钢和高碳钢。低碳碳结构有良好的塑性和韧性，常经表面热处理制造要求表面硬而耐磨、心部有良好韧性的零件，如销轴、受力不大的小齿轮等。
含碳量较低的低碳钢、如08、08F、08Al等，有很好的塑性和冲压成型性能，是常用的冲压用钢。广泛用作汽车壳体、搪瓷器皿等。中碳碳结构性能适中，经过调质热处理有较高的综合力学性能，常用来制造一些尺寸较小的调质零件，如小轴、齿轮等，也可在正火状态下或经表面淬火制造一些对性能要求不高而尺寸较大的零件。高碳碳结构有较高的强度和硬度，常用来制造弹簧和要求耐磨的零件，也大用来拉制高强钢丝和制造钢丝绳。

 

无缺陷的连铸坯生产技术和控轧控冷手段，来达到尽可能的少加或者不加诸如Cr、N、M 之类的贵重合金元素条件下，使钢在热轧的状态下便可获得高强韧性、高可焊性以及良好的成型性能。铌（Nb）、钒(V)、钛（T） 是常见的微合金元素，有时也向钢中加入钼(Mo)、硼(B)及稀土(RE)等作为微合金元素，我国铌储量比较缺乏，但钒、钛和稀土储量极为丰富。
沉淀强化作用和品粒细化是钢筋中微合金化元素的两大主要作用。钢中的微合金化元素能够形成细小而弥散的碳化物、氮化物以及碳氮化物从而抑制了奥氏体晶粒的长大:在相变之后，细小的铁素体能够提高钢筋的强韧性，由此可见氮元素对钢筋微合金化过程中碳氮化物的析出行为有着重要的作用。
C在传统的钢铁制备中是决定钢材力学性能的主要元素，螺纹钢筋规定的含碳量 W(C)<0.25%，HRB400 的螺纹钢筋碳当量ceq≤0.54。HRB500的螺纹钢筋碳当量ceq≤0.5%，C 元素的添加通常被视为是主要的强化措施，碳含量每增加0.1%，屈服强度和抗拉强度可分别提高 28N/mm2和 70Nmm。碳的存在对奥氏体具有稳定作用，同时对贝氏体的转变具有延缓作用，另一方面能够降低上贝氏体的下限温度。含碳量很大程度的决定着残留奥氏体的的稳定性。液态凝固时的膨胀会被碳所形成的球状石墨大大增加，于是降低了凝固收缩导致的缩松倾向、缩孔和残余应力，提高了了材料的内在质量4。钢材在轧制过程中发生相变形成了铁素体(F)、渗碳体(Fe3O)和奥氏体(A)，其他的对钢材起到强化作用的组织，如魏氏体(W)、马氏体(M)、贝氏体(B)等合金相则是在不同的冷却条件下形成的。碳含量的增加能够渗碳体的含量，但由于渗碳体硬而脆，在提高钢材的强度和硬度的同时使得韧性与塑性下降。因此，在对钢的化学成分进行设计时，必须对各元素对钢的作用进行综合的考虑，满足钢筋刚度要求的同时，必须要保证其良好的塑性。要严格控制钢中C的含量，不能为追求强度而大幅度提高C 含量，避免出现过高的碳当量。
锰元素