碳鋼的不足：

(1)淬透性低。一般情況下，碳鋼水淬的最大淬透直徑只有10mm-20mm。

(2) 強度和屈強比較低。如普通碳鋼Q235鋼的σs為235MPa，而低合金結構鋼16Mn的σs則為360MPa以上。40鋼的 σs /σb僅為0.43, 遠低于合金鋼。

(3) 回火穩定性差。由于回火穩定性差，碳鋼在進(jìn)行調質(zhì)處理時(shí)，為了保證較高的強度需采用較低的回火溫度，這樣鋼的韌性就偏低；為了保證較好的韌性，采用高的回火溫度時(shí)強度又偏低，所以碳鋼的綜合機械性能水平不高。

(4) 不能滿(mǎn)足特殊性能的要求。碳鋼在抗氧化、耐蝕、耐熱、耐低溫、耐磨損以及特殊電磁性等方面往往較差，不能滿(mǎn)足特殊使用性能的需求。

牌號的首部用數字標明碳含量。規定結構鋼以萬(wàn)分之一為單位的數字（兩位數）、工具鋼和特殊性能鋼以千分之一為單位的數字（一位數）來(lái)表示碳含量，而工具鋼的碳含量超過(guò)1%時(shí)，碳含量不標出。

在表明碳含量數字之后，用元素的化學(xué)符號表明鋼中主要合金元素，含量由其后面的數字標明，平均含量少于1.5%時(shí)不標數, 平均含量為1.5%～2.49%、2.5%～3.49%……時(shí),相應地標以2、3……。

合金結構鋼40Cr，平均碳含量為0.40%，主要合金元素Cr的含量在1.5%以下。

鋼板卷制的鋼管

鋼板卷制的鋼管

合金工具鋼5CrMnMo, 平均碳含量為0.5%, 主要合金元素Cr、Mn、Mo的含量均在1.5%以下。

專(zhuān)用鋼用其用途的漢語(yǔ)拼音字首來(lái)標明。

如:滾珠軸承鋼,在鋼號前標以“G”。GCr15表示含碳量約1.0%、鉻含量約1.5%(這是一個(gè)特例, 鉻含量以千分之一為單位的數字表示)的滾珠軸承鋼。

Y40Mn,表示碳含量為0.4%、錳含量少于1.5%的易切削鋼等等。

對于高級優(yōu)質(zhì)鋼，則在鋼的末尾加“A”字表明，例如20Cr2Ni4A

§7-1 鋼的合金化

在鋼中加入合金元素后，鋼的基本組元鐵和碳與加入的合金元素會(huì )發(fā)生交互作用。鋼的合金化目的是希望利用合金元素與鐵、碳的相互作用和對鐵碳相圖及對鋼的熱處理的影響來(lái)改善鋼的組織和性能。

合金元素與鐵、碳的相互作用

合金元素加入鋼中后，主要以三種形式存在鋼中。即：與鐵形成固溶體；與碳形成碳化物；在高合金鋼中還可能形成金屬間化合物。

槽鋼和角鋼

槽鋼和角鋼

1. 溶于鐵中

幾乎所有的合金元素（除Pb外）都可溶入鐵中, 形成合金鐵素體或合金奧氏體, 按其對α-Fe或γ-Fe的作用, 可將合金元素分為擴大奧氏體相區和縮小奧氏體相區兩大類(lèi)。

擴大γ相區的元素—亦稱(chēng)奧氏體穩定化元素, 主要是Mn、Ni、Co、C、N、Cu等, 它們使A3點(diǎn)(γ-Fe α-Fe的轉變點(diǎn))下降, A4點(diǎn)( γ-Fe的轉變點(diǎn))上升, 從而擴大γ-相的存在范圍。其中Ni、Mn等加入到一定量后, 可使γ相區擴大到室溫以下, 使α相區消失, 稱(chēng)為完全擴大γ相區元素。另外一些元素(如C、N、Cu等), 雖然擴大γ相區, 但不能擴大到室溫, 故稱(chēng)之為部分擴大γ相區的元素。

縮小γ相區元素——亦稱(chēng)鐵素體穩定化元素, 主要有Cr、Mo、W、V、Ti、Al、Si、B、Nb、Zr等。它們使A3點(diǎn)上升, A4點(diǎn)下降(鉻除外, 鉻含量小于7%時(shí), A3點(diǎn)下降; 大于7%后,A3點(diǎn)迅速上升), 從而縮小γ相區存在的范圍, 使鐵素體穩定區域擴大。按其作用不同可分為完全封閉γ相區的元素(如Cr、Mo、W、V、Ti、Al、Si等)和部分縮小γ相區的元素(如B、Nb、Zr等)。

2. 形成碳化物合金元素按其與鋼中碳的親和力的大小, 可分為碳化物形成元素和非碳化物形成元素兩大類(lèi)。

常見(jiàn)非碳化物形成元素有：Ni、Co、Cu、Si、Al、N、B等。它們基本上都溶于鐵素體和奧氏體中。常見(jiàn)碳化物形成元素有：Mn、Cr、W、V、Nb、Zr、Ti等(按形成的碳化物的穩定性程度由弱到強的次序排列)，它們在鋼中一部分固溶于基體相中，一部分形成合金滲碳體, 含量高時(shí)可形成新的合金碳化合物。