第7章工业用钢 教学提示:钢铁材料通常包括钢和铸铁,即指含碳量小于66%的FeC基合金。其中 含碳量小于211%的合金称为钢。常用的钢材除Fe、C元素外,还含有极少量的由原料 冶炼及加工过程中残留下来的M、Si、P、S等杂质,以及为改善和满足材料使用及工艺 性能加入的合金元素。钢铁材料自身结构特性和成分可调性使得钢铁材料性能具有多样性, 是目前各行各业尤其是机械工业中不可缺少的基础材料。 教学要求:学生根据材料主要用途,能够对工业用钢进行分类;掌握各类零件的工作 条件、性能要求,确定选用可能的钢材,大致制定其加工工艺路线;了解合金钢和碳素钢 在使用性能和工艺性能上的差别;理解合金钢的优势;掌握不锈钢、耐热钢的工作条件和 材料设计原理 7.1概述 钢材种类繁多,性能千差万别,为便于生产使用和硏究,需要对钢进行分类和编号 7.1.1钢材的分类 1.按化学成分 可分为碳素钢和合金钢。碳素钢按含碳量不同又分低碳钢(含碳量小于0.25%),中碳钢 (含碳量为0.25%~0.6%和高碳钢(含碳量大于0.6%)。合金钢按合金元素总量分低合金钢 (合金元素总量小于5%),中合金钢(合金元素总含量为5%~10%)和高合金钢(合金元素总 量大于10%),按所含主要合金元素将合金钢分为锰钢、铬钢、铬锰钛钢等。 2.按供货状态分 般钢供应状态有退火和正火态两种。按正火态组织将钢分为珠光体类、贝氏体类、 马氏体类及奥氏体类钢;按退火态(即平衡态)组织可将钢分为亚共析、共析和过共析钢。 3.按冶金质量分 以钢中的有害杂质硫磷含量不同进行区分有普通质量钢、优质钢和高级优质钢。 4.按使用用途分 有结构钢、工具钢和特殊性能钢三类。 1)结构钢 用于制作工程结构和机器零件。包括工程结构用钢和机器零件用钢。工程结构用钢也 叫工程构件用钢,用于制作大型金属结构(如桥梁、船舶、车辆、锅炉和压力容器),又可
第 7 章 工 业 用 钢 教学提示：钢铁材料通常包括钢和铸铁，即指含碳量小于 6.69%的 Fe-C 基合金。其中 含碳量小于 2.11%的合金称为钢。常用的钢材除 Fe、C 元素外，还含有极少量的由原料、 冶炼及加工过程中残留下来的 Mn、Si、P、S 等杂质，以及为改善和满足材料使用及工艺 性能加入的合金元素。钢铁材料自身结构特性和成分可调性使得钢铁材料性能具有多样性， 是目前各行各业尤其是机械工业中不可缺少的基础材料。 教学要求：学生根据材料主要用途，能够对工业用钢进行分类；掌握各类零件的工作 条件、性能要求，确定选用可能的钢材，大致制定其加工工艺路线；了解合金钢和碳素钢 在使用性能和工艺性能上的差别；理解合金钢的优势；掌握不锈钢、耐热钢的工作条件和 材料设计原理。 7.1 概 述 钢材种类繁多，性能千差万别，为便于生产使用和研究，需要对钢进行分类和编号。 7.1.1 钢材的分类 1. 按化学成分 可分为碳素钢和合金钢。碳素钢按含碳量不同又分低碳钢(含碳量小于 0.25%)，中碳钢 (含碳量为 0.25%～0.6%)和高碳钢(含碳量大于 0.6%)。合金钢按合金元素总量分低合金钢 (合金元素总量小于 5%)，中合金钢(合金元素总含量为 5%～10%)和高合金钢(合金元素总 量大于 10%)，按所含主要合金元素将合金钢分为锰钢、铬钢、铬锰钛钢等。 2. 按供货状态分 一般钢供应状态有退火和正火态两种。按正火态组织将钢分为珠光体类、贝氏体类、 马氏体类及奥氏体类钢；按退火态(即平衡态)组织可将钢分为亚共析、共析和过共析钢。 3. 按冶金质量分 以钢中的有害杂质硫磷含量不同进行区分有普通质量钢、优质钢和高级优质钢。 4. 按使用用途分 有结构钢、工具钢和特殊性能钢三类。 1) 结构钢 用于制作工程结构和机器零件。包括工程结构用钢和机器零件用钢。工程结构用钢也 叫工程构件用钢，用于制作大型金属结构(如桥梁、船舶、车辆、锅炉和压力容器)，又可
第7章工业用 分为建筑用钢、桥梁用钢、船舶用钢及车辆和压力容器用钢等。一般用普通质量的碳素 钢(普碳钢)或普通低合金高强度钢(普低钢)制作。机器零件用钢是用来制造各种机器零件 般用优质或高级优质钢制作,要求不高的普通零件也可用普碳钢或普低钢制作;机器零 件用钢按其工艺过程和用途分主要包括渗碳钢、调质钢、弹簧钢和轴承钢等,主要由优质 碳素钢和合金钢制作 2)工具钢 用于制造各种加工和测量工具用钢,按用途可分为刃具钢、模具钢和量具钢。 3)特殊性能钢 具有特殊物理化学性能的钢种。可分为不锈钢、耐热钢、耐磨钢、耐寒钢和电工钢等 7.1.2钢的编号 世界各国合金钢编号方法不一样,我国钢材编号采用国际化学符号、数字及汉语拼音 字母并用原则,钢中的合金元素用元素符号表示,如Si、Mn、Cr、Ni等,稀土元素用“RE” 表示其总含量。 钢的牌号应反映其主要成分和用途。我国合金钢是按含碳量、合金元素种类和数量、 质量级别来编号,简单明了。 在牌号首部用数字标明钢的含碳量。为了表明用途,规定结构钢以万分之一为单位的 数字(两位数)、工具钢和特殊性能钢以千分之一为单位的数字(一位数)来表示含碳量(与碳 钢编号一样),而工具钢含碳量超过1%时,含碳量不标出。在表明含碳量的数字之后,用 元素符号表明钢中主要合金元素,含量由其后数字标明,平均含量少于1.5%时不标数 均含量为1.5%~249%、25%~3.49%…时,相应地标以2、3…。 根据以上编号方法,40Cr钢为结构钢,平均含碳量为040%:主要合金元素为Cr,其 含Cr量在1.5%以下。5 CrNiMo钢为工具钢,平均含碳量为0.5%,含有Cr、Ni、Mo三种 主要合金元素,含量皆在1.5%以下。 CrWMn钢,也为工具钢,平均含碳量大于1.0%,含 有Cr、W、Mn合金元素,合金元素含量都少于1.5% 专用钢用其用途的汉语拼音字首来标明。例如,滚珠轴承钢钢号前标以“G”字。GCr5 表示含碳量约1.0%、铬约1.5%含铬量以千分之一为单位的数字表示1)的滚珠轴承钢 对于高级优质钢,则在钢号的末尾加“A”字表明,例如20Cr2N4A等。 要比较精确确定钢种类、成分及大致用途,除需要熟悉钢编号方法外,还要对各类钢 的含碳量及所含合金元素特点有所了解。另外,少数特殊用途钢的编号方法有例外,例如 属于特殊性能的耐热钢12 CrlMov,编号方法就与结构钢相同,但这种情况极少。 72工业用钢中合金元素的作用 实验表明,在碳钢中加入一定数量的合金元素进行合金化,可以进一步改善钢的组织 和性能。合金元素是为了改变钢的组织与性能而有意加入的元素。合金元素加入钢中,不 仅与铁、碳两种基本元素发生作用,合金元素之间也相互作用。因此对铁的基本相、相图、 钢的相变均有影响
第 7 章 工业用钢 ·133· ·133· 分为建筑用钢、桥梁用钢、船舶用钢及车辆和压力容器用钢等。一般用普通质量的碳素 钢(普碳钢)或普通低合金高强度钢(普低钢)制作。机器零件用钢是用来制造各种机器零件。 一般用优质或高级优质钢制作，要求不高的普通零件也可用普碳钢或普低钢制作；机器零 件用钢按其工艺过程和用途分主要包括渗碳钢、调质钢、弹簧钢和轴承钢等，主要由优质 碳素钢和合金钢制作。 2) 工具钢 用于制造各种加工和测量工具用钢，按用途可分为刃具钢、模具钢和量具钢。 3) 特殊性能钢 具有特殊物理化学性能的钢种。可分为不锈钢、耐热钢、耐磨钢、耐寒钢和电工钢等。 7.1.2 钢的编号 世界各国合金钢编号方法不一样，我国钢材编号采用国际化学符号、数字及汉语拼音 字母并用原则，钢中的合金元素用元素符号表示，如 Si、Mn、Cr、Ni 等，稀土元素用“RE” 表示其总含量。 钢的牌号应反映其主要成分和用途。我国合金钢是按含碳量、合金元素种类和数量、 质量级别来编号，简单明了。 在牌号首部用数字标明钢的含碳量。为了表明用途，规定结构钢以万分之一为单位的 数字(两位数)、工具钢和特殊性能钢以千分之一为单位的数字(一位数)来表示含碳量(与碳 钢编号一样)，而工具钢含碳量超过 1%时，含碳量不标出。在表明含碳量的数字之后，用 元素符号表明钢中主要合金元素，含量由其后数字标明，平均含量少于 1.5%时不标数，平 均含量为 1.5%～2.49%、2.5%～3.49%…时，相应地标以 2、3…。 根据以上编号方法，40Cr 钢为结构钢，平均含碳量为 0.40%；主要合金元素为 Cr，其 含 Cr 量在 1.5%以下。5CrNiMo 钢为工具钢，平均含碳量为 0.5%，含有 Cr、Ni、Mo 三种 主要合金元素，含量皆在 1.5%以下。CrWMn 钢，也为工具钢，平均含碳量大于 1.0%，含 有 Cr、W、Mn 合金元素，合金元素含量都少于 1.5%。 专用钢用其用途的汉语拼音字首来标明。例如，滚珠轴承钢钢号前标以“G”字。GCrl5 表示含碳量约 1.0%、铬约 1.5%(含铬量以千分之一为单位的数字表示 1)的滚珠轴承钢。 对于高级优质钢，则在钢号的末尾加“A”字表明，例如 20Cr2Ni4A 等。 要比较精确确定钢种类、成分及大致用途，除需要熟悉钢编号方法外，还要对各类钢 的含碳量及所含合金元素特点有所了解。另外，少数特殊用途钢的编号方法有例外，例如 属于特殊性能的耐热钢 12CrlMoV，编号方法就与结构钢相同，但这种情况极少。 7.2 工业用钢中合金元素的作用 实验表明，在碳钢中加入一定数量的合金元素进行合金化，可以进一步改善钢的组织 和性能。合金元素是为了改变钢的组织与性能而有意加入的元素。合金元素加入钢中，不 仅与铁、碳两种基本元素发生作用，合金元素之间也相互作用。因此对铁的基本相、相图、 钢的相变均有影响
134· 金属学与热处理 7.2.1合金元素对钢组成相的影响 钢中的合金元素 钢中常见合金元素有Si、Ni、Cu、Al、Co、Ti、Nb、Zr、V、W、Cr、Mn等。合金 元素加入钢中,主要与铁形成固溶体,或者与碳形成碳化物,少量存在于夹杂物(氧化物、 氮化物等),在高合金钢中还可能形成金属间化合物。其中与碳亲和力较强的元素称为碳化 物形成元素,如Ti、Nb、Zr、V、W、Cr、Mn等。与碳亲和力较小的元素称为非碳化物形 成元素,如Si、Ni、Cu、Al、Co等 2.合金元素对FeC相图的影响 合金元素按对FeC相图的影响分为两类,扩大y相区元素称为奥氏体稳定化元素,包 括Mn、Ni、Co、C、N、Cu等,它们使A3点下降,A4点上升,从而扩大y相区的存在 范围,如图1所示。缩小γ相区元素称为铁素体稳定化元素,主要有Cr、Mo、W、V、 Ti、Al、Si、B、№b、Zr等,它们使A3点上升,A4点下降,从而缩小y相区的存在范围, 如图72所示。 L+δ L+ O+Y Fe (a)与y-Fe无限互溶 (b)与y-Fe有限互溶 图71扩大y相区示意图 L+a a+Y Fe (a)与aFe无限互溶 (b)使Y相区缩小但不封闭 图72缩小y相区示意图 134
·134· 金属学与热处理 ·134· 7.2.1 合金元素对钢组成相的影响 l. 钢中的合金元素 钢中常见合金元素有 Si、Ni、Cu、Al、Co、Ti、Nb、Zr、V、W、Cr、Mn 等。合金 元素加入钢中，主要与铁形成固溶体，或者与碳形成碳化物，少量存在于夹杂物(氧化物、 氮化物等)，在高合金钢中还可能形成金属间化合物。其中与碳亲和力较强的元素称为碳化 物形成元素，如 Ti、Nb、Zr、V、W、Cr、Mn 等。与碳亲和力较小的元素称为非碳化物形 成元素，如 Si、Ni、Cu、Al、Co 等。 2. 合金元素对 Fe-C 相图的影响 合金元素按对 Fe-C 相图的影响分为两类，扩大 γ 相区元素称为奥氏体稳定化元素，包 括 Mn、Ni、Co、C、N、Cu 等，它们使 A3 点下降，A4 点上升，从而扩大 γ 相区的存在 范围，如图 7.1 所示。缩小 γ 相区元素称为铁素体稳定化元素，主要有 Cr、Mo、W、V、 Ti、Al、Si、B、Nb、Zr 等，它们使 A3点上升，A4 点下降，从而缩小 γ 相区的存在范围， 如图 7.2 所示。 (a)与 γ -Fe 无限互溶 (b)与 γ -Fe 有限互溶 图 7.1 扩大 γ 相区示意图 (a)与 α -Fe 无限互溶 (b)使 γ 相区缩小但不封闭 图 7.2 缩小 γ 相区示意图
第7章工业用 γ相区扩大或缩小的结果,相图各特征点位置发生变动,钢的显微组织发生相应变化 合金元素对铁碳相图影响主要分两方面 1)对奥氏体和铁素体存在范围的影响 扩大γ相区元素均扩大铁碳相图中奥氏体存在区域,其中完全扩大γ相区,元素N或 n含量较多时,可使钢在室温下得到单相奥氏体组织,例如1Cr18N9高镍奥氏体不锈钢 和zGMn13高锰耐磨钢等。缩小γ相相区元素均缩小铁碳相图中奥氏体存在区域,其中完 全封闭γ相区元素(如Cr、Ti、W、V、Si等)超过一定含量后,可使钢在包括室温的广大温 度范围内获得单相铁素体组织,例如 ICrI7Ti高铬铁素体不锈钢等。 2)对铁碳相图临界点(S点和E点)的影响 扩大γ相区元素使铁碳合金相图中共析转变温度下降,缩小γ相区元素使其上升。主 要合金元素对共析温度的影响如图7.3所示,对共析点和共晶点成分影响如图74所示,几 乎所有合金元素都使共析含碳量降低,共晶点也有类似的规律,尤以强碳化物形成元素的 作用最强烈。S点及E点左移,使合金钢平衡组织发生变化(不能完全用铁碳相图分析)。例 如,含碳量0.3%的3Crw8V热作模具钢为过共析钢,而含碳量不超过1%的WI8Cr4V高 速钢,在铸态下具有莱氏体组织。 Mo Si w 1100},T 04 Si Mn 02n 500 02 合金元素/% 合金元素/% 图7.3合金元素对共析温度的影响 图74合金元素对共析体含碳量的影响 2.合金钢中的基本相 合金元素加入钢中,可能以两种形式存在:一是溶于固溶体类相中,形成合金铁素体 合金奥氏体、合金马氏体,增加固溶体相稳定性,同时也对这些固溶体类相产生有效的固 溶强化效果,非碳化物形成元素主要存在于固溶体类相中;二是形成合金碳化物或特殊碳 化物。例如置换滲碳体中的铁原子形成合金滲碳体,在高碳高合金钢中,可能形成各种稳 定性更高的合金碳化物以及特殊碳化物,碳化物形成元素易于形成不同类型的碳化物。稳 定性越高的碳化物越难溶于奥氏体,越难聚集长大。随着这些碳化物数量增多,钢的强度 硬度增大,耐磨性增加,塑性和韧性下降。 722合金元素对钢组织转变的影响 1.合金元素对钢加热时组织转变的影响 1)对奥氏体转变的影响 合金钢的奥氏体形成过程基本与碳钢相同,但合金元素影响奥氏体形成速度。一方面
第 7 章 工业用钢 ·135· ·135· γ 相区扩大或缩小的结果，相图各特征点位置发生变动，钢的显微组织发生相应变化。 合金元素对铁碳相图影响主要分两方面： 1) 对奥氏体和铁素体存在范围的影响 扩大 γ 相区元素均扩大铁碳相图中奥氏体存在区域，其中完全扩大 γ 相区，元素 Ni 或 Mn 含量较多时，可使钢在室温下得到单相奥氏体组织，例如 1Cr18Ni9 高镍奥氏体不锈钢 和 ZGMn13 高锰耐磨钢等。缩小 γ 相相区元素均缩小铁碳相图中奥氏体存在区域，其中完 全封闭 γ 相区元素(如 Cr、Ti、W、V、Si 等)超过一定含量后，可使钢在包括室温的广大温 度范围内获得单相铁素体组织，例如 1Crl7Ti 高铬铁素体不锈钢等。 2) 对铁碳相图临界点(S 点和 E 点)的影响 扩大 γ 相区元素使铁碳合金相图中共析转变温度下降，缩小 γ 相区元素使其上升。主 要合金元素对共析温度的影响如图 7.3 所示，对共析点和共晶点成分影响如图 7.4 所示，几 乎所有合金元素都使共析含碳量降低，共晶点也有类似的规律，尤以强碳化物形成元素的 作用最强烈。S 点及 E 点左移，使合金钢平衡组织发生变化(不能完全用铁碳相图分析)。例 如，含碳量 0.3%的 3Cr2W8V 热作模具钢为过共析钢，而含碳量不超过 1%的 W18Cr4V 高 速钢，在铸态下具有莱氏体组织。 图 7.3 合金元素对共析温度的影响 图 7.4 合金元素对共析体含碳量的影响 2. 合金钢中的基本相 合金元素加入钢中，可能以两种形式存在：一是溶于固溶体类相中，形成合金铁素体、 合金奥氏体、合金马氏体，增加固溶体相稳定性，同时也对这些固溶体类相产生有效的固 溶强化效果，非碳化物形成元素主要存在于固溶体类相中；二是形成合金碳化物或特殊碳 化物。例如置换渗碳体中的铁原子形成合金渗碳体，在高碳高合金钢中，可能形成各种稳 定性更高的合金碳化物以及特殊碳化物，碳化物形成元素易于形成不同类型的碳化物。稳 定性越高的碳化物越难溶于奥氏体，越难聚集长大。随着这些碳化物数量增多，钢的强度、 硬度增大，耐磨性增加，塑性和韧性下降。 7.2.2 合金元素对钢组织转变的影响 1. 合金元素对钢加热时组织转变的影响 1) 对奥氏体转变的影响 合金钢的奥氏体形成过程基本与碳钢相同，但合金元素影响奥氏体形成速度。一方面
金属学与热处理 加入合金元素改变碳在钢中扩散速度。例如碳化物形成元素Cr、Mo、W、Ti、V等,由于 它们与碳有较强的亲和力,显著减慢了碳在奥氏体中扩散速度,故奥氏体形成速度大大减 慢。另一方面,奥氏体形成后,要使稳定性高的碳化物完全分解并固溶于奥氏体中,需要 进一步提高加热温度,这类合金元素也将使奥氏体化时间延长。另外合金钢奥氏体成分均 匀化过程还需要合金元素的扩散,而即使在1000℃高温,合金元素扩散速度也很小,仅是 碳扩散速度的千分之几,因此,合金钢的奥氏体成分均匀化比碳钢更缓慢。 2)对奥氏体晶粒度的影响 凡未溶的碳化物等第二相质点均阻碍奥氏体晶粒长大。如强碳化物形成元素Ti、V、 等,形成高熔点高稳定性碳化物,强烈阻碍奥氏体晶粒长大,起细化晶粒作用。而非碳 化物形成元素Ni、Si、Cu、Co等阻碍奥氏体晶粒长大作用很小。 2.合金元素对钢冷却时组织转变的影响 除Co以外,大多数合金元素不同程度延缓珠光体和贝氏体相变,这是由于它们溶入 奥氏体后,增大其稳定性,使C曲线右移。其中碳化物形成元素影响最为显著。如果碳化 物形成元素未能溶入奥氏体,以残存未溶碳化物微粒形式存在,则起相反作用。除Co、Al 外,大多数合金元素不同程度地降低马氏体转变温度,增加残余奥氏体量。 3.合金元素对钢回火时组织转变的影响 碳化物形成元素可阻碍碳的扩散,从而显著提高马氏体的分解温度。合金元素一般都 能提高残余奥氏体转变的温度范围。某些高合金钢(如高速钢)中的残余奥氏体十分稳定, 只有加热到500℃~600℃时才开始发生部分分解,使奥氏体稳定性下降,在随后快速冷却 过程中转变为马氏体,使钢硬度有较大提高,这种现象称“二次淬火”。 强碳化物形成元素(V、Mo、W等)加入后,在500℃~600℃回火时从马氏体中析出特 殊碳化物,高度弥散分布在马氏体基体上,并与基体保持共格关系,阻碍位错运动,使硬 度上升,发生“二次硬化”现象。这对工具钢具有十分重要的意义。 7.3碳素钢 工业使用的钢铁材料中碳素钢占有重要地位。常用的碳素钢含碳量一般都小于1.3%, 强度和韧性较好。与合金钢相比,碳素钢冶炼简便,加工容易,价格便宜,一般可满足使 用性能要求,应用广泛。碳素钢也可按含碳量分低碳、中碳和高碳钢,按冶金质量分普通 碳素钢、优质碳素钢和高级优质碳素钢,按用途分碳素结构钢和工具钢等。 7.3.1碳素结构钢 碳素结枃钢主要制造各种工程枃件(如桥梁、船舶、建筑用钢)和机器零件(如齿轮、轴、 螺钉、螺母、曲轴、连杆等)。这类钢一般属于低碳和中碳钢,分普通碳素结构钢和优质碳 素结构钢。 1.普通碳素结构钢 这类钢冶炼容易、工艺性好、价廉,而且力学性能上也能满足一般工程结构及普通机 器零件要求,应用很广。仅钢中的S、P和非金属夹杂物含量比优质碳素结构钢多,在相同 136
·136· 金属学与热处理 ·136· 加入合金元素改变碳在钢中扩散速度。例如碳化物形成元素 Cr、Mo、W、Ti、V 等，由于 它们与碳有较强的亲和力，显著减慢了碳在奥氏体中扩散速度，故奥氏体形成速度大大减 慢。另一方面，奥氏体形成后，要使稳定性高的碳化物完全分解并固溶于奥氏体中，需要 进一步提高加热温度，这类合金元素也将使奥氏体化时间延长。另外合金钢奥氏体成分均 匀化过程还需要合金元素的扩散，而即使在 1000℃高温，合金元素扩散速度也很小，仅是 碳扩散速度的千分之几，因此，合金钢的奥氏体成分均匀化比碳钢更缓慢。 2) 对奥氏体晶粒度的影响 凡未溶的碳化物等第二相质点均阻碍奥氏体晶粒长大。如强碳化物形成元素 Ti、V、 Nb 等，形成高熔点高稳定性碳化物，强烈阻碍奥氏体晶粒长大，起细化晶粒作用。而非碳 化物形成元素 Ni、Si、Cu、Co 等阻碍奥氏体晶粒长大作用很小。 2. 合金元素对钢冷却时组织转变的影响 除 Co 以外，大多数合金元素不同程度延缓珠光体和贝氏体相变，这是由于它们溶入 奥氏体后，增大其稳定性，使 C 曲线右移。其中碳化物形成元素影响最为显著。如果碳化 物形成元素未能溶入奥氏体，以残存未溶碳化物微粒形式存在，则起相反作用。除 Co、Al 外，大多数合金元素不同程度地降低马氏体转变温度，增加残余奥氏体量。 3. 合金元素对钢回火时组织转变的影响 碳化物形成元素可阻碍碳的扩散，从而显著提高马氏体的分解温度。合金元素一般都 能提高残余奥氏体转变的温度范围。某些高合金钢(如高速钢)中的残余奥氏体十分稳定， 只有加热到 500℃～600℃时才开始发生部分分解，使奥氏体稳定性下降，在随后快速冷却 过程中转变为马氏体，使钢硬度有较大提高，这种现象称“二次淬火”。 强碳化物形成元素(V、Mo、W 等)加入后，在 500℃～600℃回火时从马氏体中析出特 殊碳化物，高度弥散分布在马氏体基体上，并与基体保持共格关系，阻碍位错运动，使硬 度上升，发生“二次硬化”现象。这对工具钢具有十分重要的意义。 7.3 碳 素 钢 工业使用的钢铁材料中碳素钢占有重要地位。常用的碳素钢含碳量一般都小于 1.3%， 强度和韧性较好。与合金钢相比，碳素钢冶炼简便，加工容易，价格便宜，一般可满足使 用性能要求，应用广泛。碳素钢也可按含碳量分低碳、中碳和高碳钢，按冶金质量分普通 碳素钢、优质碳素钢和高级优质碳素钢，按用途分碳素结构钢和工具钢等。 7.3.1 碳素结构钢 碳素结构钢主要制造各种工程构件(如桥梁、船舶、建筑用钢)和机器零件(如齿轮、轴、 螺钉、螺母、曲轴、连杆等)。这类钢一般属于低碳和中碳钢，分普通碳素结构钢和优质碳 素结构钢。 1. 普通碳素结构钢 这类钢冶炼容易、工艺性好、价廉，而且力学性能上也能满足一般工程结构及普通机 器零件要求，应用很广。仅钢中的 S、P 和非金属夹杂物含量比优质碳素结构钢多，在相同