第二节
优质碳素结构钢和定义与分类
一、定义
优质碳素结构钢是碳素钢中硫、磷和其他有害杂质含量较低、纯洁度和化学成分均匀性较高，除含有碳、锰、硅元素外不含其他作为合金元素有意加入的元素；既要保证化学成分，又要保证力学性能；在生产过程中需要控制质量和性能的钢类。
根据国家标准GB/T 13304《钢分类》的规定，优质碳素结构钢属于非合金钢，其熔炼分析规定的硅、锰含量均在界限值之内，如表1-1-1所示。
根据国家标准GB/T13304《钢分类》的规定，不同牌号和使用特性的优质碳素结构钢分别属于：优质非合金钢，即在生产过程中需要特别控制质量，如控制晶粒度、降低硫和磷含量、改善表面质量或增加工艺控制等的非合金钢。
特殊质量非合金钢，即在生产过程中需要特别注意控制质量。加控制淬透性、控制纯洁度等的非合金钢。
优质碳素结构钢是我国传统钢分类中的一个钢类（沿袭前苏联标准的钢分类）。也是俗称的碳素钢（包括碳素结构钢、优质碳素结构钢、碳素工具钢、易切削碳素钢等）中的一种。非合金钢是引用国际标准ISO
4948—1《钢分类 第1部分：根据化学成分钢分为非合金钢和合金钢》和ISO 4948—2《钢分类 第2部分：非合金钢和合金钢按主要质量级别和主要性能及使用特性分类》的通用术语。非合金钢的内涵比碳素钢更广泛，更科学。非合金钢不但包括碳素钢，还包括电工用钢及其它具有特殊性能的钢。我国标准GB/T
13304除了将低合金钢单独列为一类外，其他规定基本上采用的是国际标准。欧洲标准EN10020《钢级别的定义和分类》与国际标准ISO
4948基本相同。
根据国际标准ISO 4948—1，非合金钢与合金钢中元素含量的界限值如表1-1-2所示。
根据国际标准ISO 4948—2，非合金钢按主要质量级别分为：普通钢、非合金优质钢、非合金特殊钢。
非合金优质钢是指在生产过程中与普通钢相比需要特别加以控制（例如控制晶粒度、减少硫磷含量，改善表面质量或增加生产控制等）以达到特殊的质量要求，如良好的抗脆断性能，良好的冷成形性等。但这种钢的生产控制不如要求控制淬透性的经典的非合金特殊钢那样严格。
非合金特殊钢是指在生产过程中要求与生产控制淬透性的经典的非合金特殊钢一样地专门加强质量控制的钢。
表1－1－1
| 元素 |
非合金钢合金元素规定含量 （质量分数）界限值/%
|
元素 |
非合金钢合金元素规定含量 （质量分数）界限值/% |
| Al |
< 0.10 |
Se |
< 0.10 |
| B |
< 0.0005 |
Si |
< 0.50 |
| Bi |
< 0.10 |
Te |
< 0.10 |
| Cr |
< 0.30 |
Ti |
< 0.05 |
| Co |
< 0.10 |
W |
< 0.10 |
| Cu |
< 1.10 |
V |
< 0.04 |
| Mn |
< 1.00 |
Zr |
< 0.05 |
| Mo |
0.05 |
La系（每 一种元素） |
< 0.02 |
| Ni |
< 0.30 |
| Nb |
0.02 |
其他（S、P、C、N除外） |
< 0.05 |
| Pb |
< 0.40 |
注：①当标准、技术条件或订单对钢的熔炼分析化学成分规定最低值或范围时，应以最低值作为规定含量进行分类。
②当标准、技术条件或订单对钢的熔炼分析化学成分规定最高值时，应以最高值的0.7倍作为规定含量进行分类。
③标准、技术条件或订单中规定的或钢中实际存在的不作为合金化元素有意加入钢中的残余元素含量，不应作为规定含量对钢进行分类。
表1-1-2
| 元素 |
非合金钢合金元素规定含量 （质量分数）界限值/%
|
元素 |
非合金钢合金元素规定含量 （质量分数）界限值/% |
| Al |
< 0.10 |
Se |
< 0.10 |
| B |
< 0.0008 |
Si |
< 0.50 |
| Bi |
< 0.10 |
Te |
< 0.10 |
| Cr |
< 0.30 |
Ti |
< 0.05 |
| Co |
< 0.10 |
W |
< 0.10 |
| Cu |
< 0.40 |
V |
< 0.10 |
| Mn |
< 1.65 |
Zr |
< 0.05 |
| Mo |
< 0.08 |
La系（每 一种元素） |
< 0.05 |
| Ni |
< 0.30 |
| Nb |
< 0.06 |
其他（S、P、C、N除外） |
< 0.05 |
| Pb |
< 0.40 |
注：①对表中列出元素的焀炼分析规定了最小值或范围时，应根据最小值进行分类。
②当锰含量的熔炼分析公规定最大值时，应根据这个最大值进行分类。
③ 除锰以外的其他元素，仅规定熔炼分析的最大值时，取这个最大值的0.7倍进行分类。
二、分类
（一） 按碳含量分类
低碳钢：碳含量（质量分数）小于0.25%；
中碳钢：碳含量（质量分数）0.25%--0.60%；
高碳钢：碳含量（质量分数）大于0.60%。
（二） 按锰含量分类
普通锰含量：锰含量（质量分数）分别为0.25%--0.50%、0.35%--0.65%、0.50%--0.80%。
较高锰含量：锰含量（质量分数）分别为0.70%--1.00%、0.90%--.1.20%。
（三） 按冶金质量分类
优质钢：硫、磷含量（质量分数）分别不大于0.035%；
高级优质钢：硫、磷含量（质量分数）分别不大于0.030%；
特级优质钢：硫、磷含量（质量分数）不大于0.020%、磷含量（质量分数）不大于0.025%。
（四） 按钢材使用加工方法分类
压力加工用钢，其中包括热压力加工用钢、顶锻用钢、冷拔坯料用钢；
切削加工用钢。
此外，虽然优质碳素结构钢的用途非常广泛，以至于不可能按用途分类，但是根据使用要求基本上还是可以分为通用优质碳素结构钢和专用优质碳素结构钢。专用优质碳素结构钢是在优质碳素结构钢基本牌号的基础上派生出来的。其中有些牌号的化学成分作了微小的调整，或进行符合专门用途要求的检验。其特点是产品性能更加适合于某项专门用途。
优质碳素结构钢还可以按照加工产品的形状（如棒材、线材、薄板、厚板、钢带、钢丝、钢管等）和铸件、锻件分类，也可以按照冶炼工艺（如沸腾钢、镇静钢）等分类。
