一、碳钢的定义

碳素钢简称碳钢，它是指含碳量大于0.0218%而小于2.11%，且冶炼时不特意加入合金元素的，是最基本的铁碳合金。

碳钢含有少量硅、锰、硫、磷等杂质元素的铁碳合金。碳钢在冶炼时不可避免地含有一些杂质元素，对钢的性能和质量有较大影响。

二、常存杂质元素对碳钢性能的影响

1）硅的影响

来源：生铁和脱氧剂

影响：①残余硅能溶于铁素体，使铁素体强化，提高钢的强度和硬度。

②使钢的液态流动性变好，有利于铸造成型。

含量：硅作为常存元素，其含量一般不超过0.5%。

2）锰的影响

来源：生铁和脱氧剂。

影响：①它能与钢中的硫化合成硫化锰，从而减轻硫的危害作用。

②残余的锰大部分能溶于铁素体，提高钢的强度和硬度 。

含量：一般小于1%。

3)硫的影响

来源：生铁和燃料。

影响：对钢的危害很大。

①它不溶于铁，而以FeS的形式存在，FeS与Fe形成低溶点（985℃）的共晶体，在钢件进行锻造、轧制等热加工时，削弱钢内部分子之间的结合力，导致开裂。称为“热脆”。

②硫还会使钢的强度和韧性降低。

③硫与锰化合成硫化锰，起断屑的作用，可改善切削性。

含量：应严格控制，一般应小于0.050%

4)磷的影响

源：生铁。

影响：①能全部溶于铁素体，提高钢的强度和硬度；

②使钢在低于100℃时的塑性和韧性急剧下降，这种现象称为“冷脆”。含磷量越高，冷脆越严重；

③含量在0.05%—0.15%，使铁素体脆化，可改善切削性。

④磷还会使钢的焊接性能变坏，在焊接时容易产生裂纹。

含量：一般应小于0.045％。

如：在炮弹钢中，含磷量高，其目的在于提高钢的脆性，增加弹片的碎化程度，提高炮弹的杀伤力。

5)其它气体与非金属夹杂物

氢脆：氢分子—大的气压—白点—氢脆

氮的时效：来不及逸出的氮，放置一段时间后，以氮化物的形式析出，使钢变脆。

氧以氧化物的形式存在于钢中，形成非金属夹杂物，如SiO2、MnO、Al2O3等，降低钢的塑性、冲击韧性和疲劳强度等。