中碳鋼是碳含量為0.25%～0.60%的碳素鋼。它包括大部分優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼和一部分普通碳素結(jié)構(gòu)鋼。除碳外還可含有少量錳(0.70％～1.20％)。此類鋼大多用于制作各種機(jī)械零件，有的用于制作工程結(jié)構(gòu)件。按產(chǎn)品質(zhì)量分為普通碳素鋼和優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼。熱加工及數(shù)控刀具性能良好，焊接性能較差。強(qiáng)度、硬度中碳鋼比低碳鋼高，而塑性和韌性低于低碳鋼。
基本簡(jiǎn)介
按鋼的化學(xué)成分可分為碳素鋼和合金鋼兩大類。碳素鋼又分為：①低碳鋼，含碳量小于0.25%；②中碳鋼，含碳量為0.25%——0.60%；③高碳鋼，含碳量大于0.6%；中碳鋼熱加工及切削性能良好，焊接性能較差。強(qiáng)度、硬度比低碳鋼高，而塑性和韌性低于低碳鋼。可不經(jīng)熱處理，直接使用冷軋材、冷拉材，亦可經(jīng)熱處理后使用。淬[cuì]火、回火后的中碳鋼具有良好的綜合力學(xué)性能。能夠達(dá)到的最高硬度約為HRC55（HB538），σb為600～1100MPa。所以在中等強(qiáng)度水平的各種用途中，中碳鋼得到最廣泛的應(yīng)用，除作為建筑材料外，還大量用于制造各種機(jī)械零件。
中碳鋼屬于亞共析鋼，其退火組織為珠光體和鐵素體。隨著鋼中碳含量增加，組織中珠光體數(shù)量增加，而鐵素體數(shù)量減少。碳含量大于0.40%的鋼淬火組織為馬氏體及少量殘留奧氏體。殘留奧氏體數(shù)量隨著鋼中碳含量的增加而增加。
中碳鋼強(qiáng)度、硬度比低碳鋼高，而塑性和韌性低于低碳鋼。可不經(jīng)熱處理，直接使用熱軋材、冷拉材，亦可經(jīng)熱處理后使用。淬火、回火后的中碳鋼具有良好的綜合力學(xué)性能。能夠達(dá)到的最高硬度約為HRC55(HB538)，σb為600～1100MPa。所以在中等強(qiáng)度水平的各種用途中，中碳鋼得到最廣泛的應(yīng)用，除作為建筑材料外，還大量用于制造各種機(jī)械零件。
焊接中的應(yīng)用
⑴預(yù)熱預(yù)熱有利于減低中碳鋼熱影響區(qū)的最高硬度，防止產(chǎn)生冷裂紋，這是焊接中碳鋼的主要工藝措施，預(yù)熱還能改善接插件塑性，減小焊后殘余應(yīng)力。通常，35和45鋼的預(yù)熱溫度為150～250℃含碳量再高或者因厚度和剛度很大，裂紋傾向大時(shí)，可將預(yù)熱溫度提高至250～400℃。
若焊件太大，整體預(yù)熱有困難時(shí)，可進(jìn)行局部預(yù)熱，局部預(yù)熱的加熱范圍為焊口兩側(cè)各150～200mm。
⑵焊條條件許可時(shí)優(yōu)先選用堿性焊條。
⑶坡口形式將焊件盡量開成U形坡口式進(jìn)行焊接。如果是鑄件缺陷，鏟挖出的坡口外形應(yīng)圓滑，其目的是減少母材熔入焊縫金屬中的比例，以降低焊縫中的含碳量，防止裂紋產(chǎn)生。
⑷焊接工藝參數(shù)由于母材熔化到第一層焊縫金屬中的比例最高達(dá)30%左右，所以第一層焊縫焊接時(shí)，應(yīng)盡量采用小電流、慢焊接速度，以減小母材的熔深。
⑸焊后熱處理焊后最好對(duì)焊件立即進(jìn)行消除應(yīng)力熱處理，特別是對(duì)于大厚度焊件、高剛性結(jié)構(gòu)件以及嚴(yán)厲條件下（動(dòng)載荷或沖擊載荷）工作的焊件更應(yīng)如此。消除應(yīng)力的回火溫度為600～650℃。
若焊后不能進(jìn)行消除應(yīng)力熱處理，應(yīng)立即進(jìn)行后熱處理。
主要用途
高強(qiáng)度中碳調(diào)質(zhì)鋼，具有一定的塑性、韌性和強(qiáng)度，數(shù)控刀具性良好，調(diào)質(zhì)處理后有很好的綜合力學(xué)性能，淬透性較差，容易產(chǎn)生裂紋，焊接性能不高，焊接之前需要很好預(yù)熱，焊后需要熱處理。
中碳鋼主要用于制造較高強(qiáng)度的運(yùn)動(dòng)零件，如空氣壓縮機(jī)、泵的活塞，蒸汽透平機(jī)的葉輪，重型機(jī)械的軸、蝸桿、齒輪等等，表面耐磨的零件，曲軸、機(jī)床主軸、滾筒、鉗工工具等等。
處理方式
中碳鋼的最終熱處理方式有調(diào)質(zhì)、淬火后低溫回火、高頻淬火后低溫回火、等溫淬火和淬火后中溫回火。
（1）調(diào)質(zhì)。組織為回火索氏體。這種組織具有良好的綜合力學(xué)性能，強(qiáng)度較高，塑性和韌性良好。調(diào)質(zhì)用鋼要具有良好的淬透性，以保證調(diào)質(zhì)件整個(gè)截面上組織和性能均勻。與合金鋼相比，碳鋼的淬透性較差，所以只適于截面尺寸不大的中碳鋼零件進(jìn)行調(diào)質(zhì)處理。
（2）淬火后低溫回火。組織為回火馬氏體，這種組織具有很高的強(qiáng)度和適當(dāng)?shù)乃苄院晚g性。
（3）高頻淬火后低溫回火。高頻淬火層組織為極細(xì)的隱針馬氏體，低溫回火后得到回火馬氏體，經(jīng)這種處理可以得到與滲碳處理類似的效果。高頻淬火前一般進(jìn)行調(diào)質(zhì)或正火。所以高頻淬火和回火后，零件心部強(qiáng)度較高，塑性和韌性良好，而其表層硬度高，耐磨性好。高頻淬火件表層產(chǎn)生壓應(yīng)力，其疲勞極限高，使用壽命長(zhǎng)。
（4）等溫淬火。組織為貝氏體，這種組織具有較高的強(qiáng)度和良好的塑性和韌性。
（5）淬火后中溫回火。組織為回火索氏體。
參考資料 >