什么叫碳素钢？_模具钢硬度

　　1.概述

　　碳素钢是指碳含量低于2%模具钢硬度，并有少量硅、锰以及磷、硫等杂质的铁碳合金。工业上应用的碳素钢碳含量一般不超过1.4%。这是因为含碳量超过此量后，钢表现出很大的硬脆性，并且加工困难，失去和使用价值。碳素钢按其质量不同可分为普通碳素结构钢和优质碳素结构钢二类。优质碳素结构钢规定硫、磷的允许含量比普通碳素钢低，所以综合机械性能比普通碳素钢好。

　　(1)制造方法。碳素钢的冶炼通常在转炉、平炉中进行。转炉一般冶炼普通碳素钢，而平炉可以冶炼各种优质钢。近年来氧气顶吹转炉炼钢技术发展很快，有趋势可代替平炉炼钢。将炼好的钢液注入钢锭模，就得到各种钢锭。钢锭经过锻压或轧制后便加工成各种形状的钢材和锻件。钢锭经过压力加工后，能够改善钢的内部组织和夹杂物分布，所以同样成分的钢材要比钢锭的性能优越一些。

　　(2)用途。碳素钢主要用来制造强度要求不高的机器零件和各种金属构件。广泛应用于机械制造的各个方面。如农业机械、机床、船舶等。它是一种应用最广、用途最大的钢材。

　　2.主要及输往国家、地区

　　我国的鞍山钢厂、宝山钢厂、上海钢厂、太原钢厂、重庆钢厂、天津钢厂等是出口碳素钢的主要产地。一般碳素钢多加工成型材，如角钢、扁钢、工字钢等输往日本、香港、东南亚、中东等国家和地区。

　　3.主要进口国家

　　我国主要从日本、俄罗斯、德国、东欧等国家进口。与其他钢类相比，碳素钢进口数量最多。进口到货后缺重问题较为突出。收用货部门要加强到货后重量的验收模具钢硬度。

　　4.种类

　　碳素钢按含碳量可划分为低碳钢、中碳钢和高碳钢。高碳钢属于工具钢，详见“工具钢”部分。低碳钢如20号钢一般多用来制作渗碳零件。热处理工艺是先进行渗碳处理，随后进行淬火和低温回火。经这样处理后零件表面具有较高的硬度而心部具有良好的塑性。而中碳钢如45号钢根据使用条件不同，热处理方式也不同。一般做热加工使用的要进行调质处理，即淬火后高温回火。其他条件使用的可进行正火处理。

　　5.规格及外观质量

　　碳素钢的品种主要有圆钢、扁钢、方钢等。经冷、热加工后钢材的表面不得有裂缝、结疤、夹杂、折叠和发纹等缺陷。尺寸和允许公差必须符合相应品种国家标准的要求。

　　6.化学成分

　　现把国标、日本标准中某些主要钢号的化学成分列举，如表6―7―20。

　　表6-7-20碳素钢化学成分指标

　　标准号钢号化学成分%

　　CSiMnPSNiCRCu

　　GB/T699-88300.27-0.350.17-0.370.50-0.80＜0.040＜0.040＜0.25＜0.25

　　GB/T699-88450.42-0.500.17-0.370.50-0.80＜0.040＜0.040＜0.25＜0.25

　　JISG4051-79(94)S30C0.27-0.330.15-0.350.60-0.90＜0.030＜0.035＜0.20＜0.20＜0.30

　　JISG4051-79(94)S45C0.42-0.480.15-0.350.60-0.90＜0.030＜0.035＜0.20＜0.20＜0.30

　　S30C、S45C钢号中Ni-Cr应小于0.35%，其他国家的标准号有EN10083T―91.ГОСТ1050等。

　　7.物理性能

　　现把国标、日本标准中某些主要钢号的机械性能如表6―7―21。

　　表6-7-21碳素钢物理性能指标

　　标准号钢号热处理机械性能

　　正火

　　N

　　温度℃淬火水冷

　　回火急冷

　　H温度℃热处理屈服点

　　N/mm2抗拉

　　强度

　　N/mm2伸长率

　　%收缩率

　　ψ%冲击值

　　J/cm2硬度

　　HB

　　GB/T699-8830850-900

　　空冷N＞294＞490＞21＞50＞78

　　GB/T699-8845820-870

　　空冷N＞353＞589＞16＞40＞49

　　JISG4051-79(94)S30C

　　850-900

　　550-650H＞333＞539＞23＞57＞108152-212

　　JISG4051-79(94)S45C820-870

　　550-650H＞490＞686＞17＞45＞78201-269

　　8.

　　裸装，国产钢按钢号在端部进行涂色，详见GB/T699-88标准规定。

　　9.注意事项

　　碳素钢淬火时通常采用水冷模具钢硬度，但对小尺寸的中碳钢，尤其是直径为8―12mm的45号钢淬火时容易产生裂纹，这是一个较为复杂的问题。目前采取的措施是淬火时试样在水中快速搅动，或者采用油冷，可避免出现裂纹。

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