低碳钢(mild steel)为碳含量低于0.25%的
碳素钢,因其强度低、硬度低而软,故又称软钢。它包括大部分
普通碳素结构钢和一部分
优质碳素结构钢,大多不经热处理用于工程结构件,有的经渗碳和其他热处理用于要求耐磨的
机械零件。
低碳钢退火组织为
铁素体和少量
珠光体,其强度和硬度较低,塑性和韧性较好。因此,其
冷成形性良好可采用卷边、折弯、冲压等方法进行冷成形。这种钢材具有良好的
焊接性。碳含量很低的低碳钢硬度很低,
切削加工性不佳,
正火处理可以改善其切削加工性。
低碳钢有较大的
时效倾向,既有
淬火时效倾向,还有
形变时效倾向。当钢从高温较快冷却时,铁素体中碳、氮处于过饱和状态,它在常温也能缓慢地形成铁的碳氮物,因而钢的强度和硬度提高,而塑性和韧性降低,这种现象称为淬火时效。低碳钢即使不淬火而
空冷也会产生时效。低碳钢经形变产生大量
位错,铁素体中的碳、
氮原子与位错发生弹性
交互作用,碳、氮原子聚集在
位错线周围。这种碳、氮原子与位错线的结合体称岁
柯氏气团(柯垂耳
气团)。它会使钢的强度和硬度提高而塑性和韧性降低,这种现象称为
形变时效。形变时效比淬火时效对低碳钢的塑性和韧性有更大的
危害性,在低碳钢的
拉伸曲线上有明显的上、下两个
屈服点。自
上屈服点出现直到屈服延伸结束,在试样表面出现由于
不均匀变形而形成的表面皱褶带,称为
吕德斯带。不少
冲压件往往因此而报废。其防止方法有两种。一种高预形变法,预形变的钢放置一段时间后冲压时也会产生吕德斯带,因此预形变的钢在冲压之前放置时间不宜过长。另一种是钢中加入铝或钛,使其与氮形成稳定的化合物,防止形成柯氏气团引起的形变时效。
低碳钢一般轧成
角钢、槽钢、
工字钢、钢管、钢带或钢板,用于制作各种
建筑构件、容器、箱体、炉体和农机具等。优质低碳钢轧成薄板,制作汽车
驾驶室、发动机罩等
深冲制品;还轧成
棒材,用于制作强度要求不高的
机械零件。低碳钢在使用前一般不经热处理,碳含量在0.15%以上的经渗碳或氰化处理,用于要求表层温度高、
耐磨性好的轴、
轴套、
链轮等零件。
低碳钢由于强度较低,使用受到限制。适当增加碳钢中锰含量,并加入微量钒、钛、铌等
合金元素,可大大提高钢的强度。若降低钢中碳含量并加入少量铝、少量硼和
碳化物形成元素,则可得到超低碳贝氏体组够其强度很高,并保持较好的塑性和韧性。
原先由于低碳钢固有的特性,使其使用范围大大受到局限,随着国内一些新技术在
钢铁行业的应用,低碳钢的许多新兴用途得到了很好的开发利用,国内一些大型钢厂或钢铁贸易公司都积极地与国内的大型
吊索具企业密切合作,
共同开发出一系列高技术高精密高质量的索具产品,在国内乃至全球的索具行业,起到了很好的
技术推动作用。这对低碳钢的综合利用,指明了新的道路。