碳结钢常称工具钢,含碳量从0.60%至1.70%,能够淬硬和回火。锤,撬棍等由含碳量0.75%的钢制造;切削工具如钻头,丝攻,铰刀等由含碳量0.90%至1.00%的钢制造。按钢的质量分类;按钢的质量可分为普通碳素钢和优质碳素钢。普通碳素构造钢又称普通碳素钢,对含碳量、性能范围以及磷、硫和其他剩余元素含量的限制较宽。在中国和某些依据交货的保证条件又分为三类:甲类钢(A类钢)是保证力学性能的钢。乙类钢(B类钢)是保证化学成分的钢。>
特类钢(C类钢)是既保证力学性能又保证化学成分的钢,常用于制造较重要的构造件。中国消费和运用多的是含碳量在0.20%左右的A3钢(甲类3号钢),主要用于工程构造。有的碳素构造钢还添加量的铝或铌(或其他碳化物构成元素)构成氮化物或碳化物粒,以限制晶粒长大,使钢强化,节约钢材。在中国和某些,为顺应专业用钢的特殊央求,对普通碳素构造钢的化学成分和性能中止调整,从而展开了一系列普通碳素构造钢的专业用钢。
碳结钢元素的影响P会引起钢的“冷脆”。(P在钢中全部溶于α-Fe中,使钢的强度和硬度增高,同时,塑性和韧性显著降低。当钢中含P量达0.3%时,钢完全变脆,这种脆性现象在低温时更为严重。)还降低钢的焊接性能。所以,P在钢中是有害杂质,其含量一般要求不大于0.045%。但是,P能改善钢材的切削性能和耐腐蚀性能。气体的影响氧会降低钢的力学性能,尤其是疲劳强度。对钢无益,越少越好。N会以氮化物的形式析出,增加钢的强度和硬度,但会降低钢的塑性和韧性,使钢变脆。H会使钢的脆性显著增加,称为“氢脆”。H会使钢中产生裂纹,称为“白点”。
碳结钢是一种截面面积分配更加优化、强重比更加合理的经济断面型材,因其断面与英文字母“H”相同而得名。由于碳结钢的各个部位均以直角排布,因此碳结钢在各个方向上都具有抗弯能力强、施工简单、节约成本和结构重量轻等优点,已被广泛应用。 断面形状类似于大写拉丁字母H的一种经济断面型材,又叫 钢梁、宽缘(边)碳结钢或平行翼缘碳结钢。碳结钢的横断面通常包括腹板和翼缘板两部分,又称为腰部和边部。
碳结钢的翼缘内外侧平行或接近于平行,翼缘端部呈直角,因此而得名平行翼缘碳结钢。碳结钢的腹板厚度比腹板同样高的普通碳结钢小,翼缘宽度比腹板同样高的普通碳结钢大,因此又得名宽缘碳结钢。由形状所决定,碳结钢的截面模数、惯性矩及相应的强度均明显优于同样单重的普通碳结钢。用在不同要求的金属结构中,不论是承受弯曲力矩、压力负荷、偏心负荷都显示出它的优越性能,可较普通碳结钢大大提高承
碳结钢的翼缘都是等厚度的,有轧制截面,也有由3块板组成的组合截面。工字钢都是轧制截面,由于生产工艺差,翼缘内边有1:10坡度。碳结钢的轧制不同于普通工字钢仅用一套水平轧辊,由于其翼缘较宽且无斜度(或斜度很小),故须增设一组立式轧辊同时进行辊轧,因此,其轧制工艺和设备都比普通轧机复杂。国内可生产的大轧制碳结钢高度为800mm,超过了只能是组合截面。 我国热轧碳结钢国标(GB/T11263-1998)将碳结钢分为窄翼缘、宽翼缘和钢桩三类,其代号分别为hz、hk和hu。窄翼缘碳结钢适用于梁或压弯构件,而宽翼缘碳结钢和碳结钢桩则适用于轴心受压构件或压弯构件。