碳素结构钢一般以热轧空冷状态供应。Q195与Q275牌号的钢是不分质量等级的，出厂时同时保证力学性能和化学成分。
Q195钢碳含量很低、塑性好，常作铁钉、铁丝及各种薄板等。Q275钢属中碳钢，
强度较高，能代替30钢、40钢制造稍重要的零件。Q215、Q235、Q255等钢，当质量等级为A级时，出厂时保证力学性能及硅、磷、硫等成分，其他成分不保证。若为其他等级时，力学性能及化学成分均保证。
2．普通低合金结构钢 (1)用途
该类钢有高的屈服强度、良好的塑性、焊接性能及较好的耐蚀性。可满足工程上各种结构的承载大、自重轻的要求，如建筑结构、桥梁、车辆等。
(2)成分特点
低合金结构钢是在碳素结构钢的基础上加入少量(不大于3％)合金元素而制成，产品同时保证力学性能与化学成分。它含碳量(0．1％～0．2％)较低，以少量锰(0．8％～1．8％)为主加元素，含硅量较碳素结构钢为高，并辅加某些其他(铜、钛、钒、稀土等)合金元素。
(3)热处理特点
该类钢多在热轧、正火状态下使用，组织为铁素体十珠光体。也有淬火成低碳马氏体或热轧空冷后获得贝氏体组织状态下使用。
(4)钢种和牌号
常用普通低合金钢的钢号、成分、性能与用途见表7－3。
表7—3 常用普通低合金钢的钢号、成分、性能及用途(摘自YBl3—69)
注：①力学性能是指钢材厚度或直径≤16mm者(但15MnTi为尺寸≤25mm，15MnVN为尺寸≤10mm)。
②d为弯心直径，a为试样厚度。
16Mn是这类钢的典型钢号，它发展最早、用的最多、产量最大，各种性能匹配较好，屈服强度达350MPa，它比Q235钢的屈服强度高20％～30％，故应用最广。
二 优质结构钢
这类钢主要用于制造各种机器零件，如轴类、齿轮、弹簧和轴承等所用的钢种，也称机器制造用钢。这类钢根据化学成分分为优质碳素结构钢与合金结构钢。
1．优质碳素结构钢 (1)用途 ，
优质碳素结构钢主要用来制造各种机器零件。
(2)成分特点
优质碳素结构钢中磷、硫含量均小于0．035％，非金属夹杂物也较少。根据含锰量不同，分为普通含锰量(0．25％～0．8％)及较高含锰量(0．7％～1．2％)。这类钢的纯
洁度和均匀度较好，因而其综合力学性能比普通碳素结构钢优良。
(3)钢种和牌号
常用优质碳素结构钢的牌号、化学成分和力学性能见表7—4。
08F塑性好，可制造冷冲压零件。10、20冷冲压性与焊接性能良好，可作冲压件及焊接件，经过适当热处理(如渗碳)后也可制作轴、销等零件。35、40、45、50经热处理后，可获得良好的综合力学性能，可用来制造齿轮、轴类、套筒等零件。60、65主要用来制造弹簧。
优质碳素结构钢使用前一般都要进行热处理。 2．合金结构钢
合金结构钢是机械制造、交通运输、石油化工及工程机械等方面应用最广、用量最大的一类合金钢。合金结构钢常在优质碳素结构钢的基础上加入一些合金元素而形成。合金元素加入量不大，属中、低合金钢。
1)渗碳钢 (1)用途
渗碳钢主要用于制造汽车、拖拉机中的变速齿轮，内燃机上的凸轮轴、活塞销等机器零件。工作中它们遭受强烈的摩擦和磨损，同时承爱较高的交变载荷特别是冲击载荷。所以这类钢经渗碳处理后，应具有表面耐磨而心部抗冲击的特点。
(2)性能要求，
根据使用特点，渗碳钢应具有以下性能。
①渗碳层硬度高，并具有优异的耐磨性和接触疲劳抗力，同时要有适当的塑性和韧性。
②渗碳件心部有高的韧性和足够高的强度，心部韧性不足时，在冲击载荷或过载荷作用下容易断裂；强度不足时，则硬脆的渗碳层缺乏足够的支撑，而容易碎裂、剥落。
③有良好的热处理工艺性能，在高的渗碳温度(900～950℃)下奥氏体晶粒不易长大，并且具有良好的淬透性。
(3)成分特点
根据性能要求，渗碳钢的化学成分考虑如下。
①低碳，含碳量一般较低，在0．10％～0．25％之间，是为了保证零件心部有足够的塑性和韧性。
②加入提高淬透性的合金元素，以保证经热处理后心部强化并提高韧性。常加入元素有Cr(<2％)、Ni(<4％)、Mn(<2％)等。铬还能细化碳化物，提高渗碳层的耐磨性，镍则对渗碳层和心部的韧性非常有利。另外，微量硼能显著提高淬透性。
③加入少量阻碍奥氏体晶粒长大的合金元素，主要加入少量强碳化物形成元素V(<0．4％)、Ti(0．1％)、Mo(<0．6％)、W(<1．2％)等。形成的稳定合金碳化物，除了能防止渗碳时晶粒长大外，还能增加渗碳层硬度、提高耐磨性。
(4)热处理特点
以20CrMnTi制造的汽车变速齿轮为例。其工艺路线为：下料一锻造一正火一加工齿形一渗碳(930℃)，预冷淬火(830℃；)一低温回火(200℃)一磨齿。正火的目的在于改善锻造
组织，保持合适的加工硬度(HBl70～210)，其组织为索氏体+铁素体。齿轮在使用状态下的组织为：由表面往心部为回火马氏体十碳化物颗粒+残余奥氏体一回火马氏体十残余奥氏体一??而心部的组织分两种情况，在淬透时为低碳马氏体+铁素体？？？？。
(5)钢种及牌号
常用渗碳钢的钢号、热处理工艺规范及力学性能见表7—5。
表7—5 常用渗碳钢(900～950)渗碳钢号、渗碳热处理工艺规范及力学性能
碳素渗碳钢，多用15、20钢。这类钢价格便宜，但淬透性低，导致渗碳、淬回火后心部强度、表层耐磨性均不够高。主要用于尺寸小，载荷轻，要求耐磨的零件。
合金渗碳钢，常按淬透性大小分为三类。
低淬透性渗碳钢，水淬临界淬透直径为20～35mm。典型钢种为20Mn2、20Cr、20MnV等。用于制造受力不太大，要求耐磨并承受冲击的小型零件。
中淬透性渗碳钢，油淬临界淬透直径约为25～60mm。典型钢种有20CrMnTi、12CrNi3、20MnVB等，用于制造尺寸较大、承受中等载荷、重要的耐磨零件，如汽车中齿轮。
高淬透性渗碳钢，油淬临界淬透直径约100mm以上，属空冷也能淬成马氏体的马氏体钢。典型钢种有12Cr2Ni4、20Cr2Ni4、18Cr2Ni4WA等，用于制造承受重载与强烈磨损的极为重要的大型零件，如航空发动机及坦克齿轮。
2)调质钢 (1)用途
调质钢经热处理后具有高的强度和良好的塑性、韧性，即良好的综合力学性能。广泛用于制造汽车、拖拉机、机床和其它机器上的各种重要零件，如齿轮、轴类件、连杆、高强螺栓等。 ·
(2)性能要求
调质钢件大多承受多种和较复杂的工作载荷，要求具有高水平的综合力学性能，但不同零件受力状况不同，其性能要求有所差别。截面受力均匀的零件如连杆，要求整个截面都有较高的强韧性。受力不均匀的零件，如承受扭转或弯曲应力的传动轴，主要要求受力较大的表面区有较好的性能，心部要求可低些。
(3)成分特点
为了达到强度和韧性的良好配合，合金调质钢的成分设计如下。 ①中碳
含碳量一般在0．25％～0．50％之间，以0．40％居多。碳量过低，不易淬硬，回火后强度不足；碳量过高则韧性不够。
②加入提高淬透性的合金元素Cr、Mn、Si、M、B等
调质件的性能水平与钢的淬透性密切有关。尺寸较小时，碳素调质钢与合金调质钢的性能差不多，但当零件截面尺寸较大而不能淬透时，其性能与合金钢相比就差的很远了。45钢和40Cr钢相比，40Cr的强度要比45钢高许多，同时具有良好的塑性和韧性。
③加入Mo、W消除回火脆性
含Ni、Cr、Mn的合金调质钢，高温回火慢冷时容易产生第二类回火脆性。合金调质钢一般用于制造大截面零件，由快冷来抑制这类回火脆性往往有困难。因此常加人Mo、W来防止，其适宜含量约为0．15％～0．30％Mo或0．8％一1．2％W。
(4)热处理特点
以东方红—75拖拉机的连杆螺栓为例，材质为40Cr，工艺路线为：下料一锻造一退火一粗机加工一调质一精机加工一装配。在工艺路线中，预备热处理采用退火(或正火)，其目的是改善锻造组织、消除缺陷、细化晶粒；调整硬度，便于切割加工；为淬火做好组织准备。
调质工艺采用830~3加热、油淬得到马氏体组织，然后在525~E回火。为防止第二类回火脆性，在回火的冷却过程中采用水冷，最终使用状态下的组织为回火索氏体。
对于调质钢，有时除要求综合力学性能高之外，还要求表面耐磨，则在调质后可进行表面淬火或氮化处理。这样在得到表面硬化层的同时，心部仍保持综合力学性能高的回火索氏体组织。
(5)钢种及牌号
常用调质钢的牌号、成分、热处理、性能与用途见表7-6。它在机械制造业中应用相当广泛，按其淬透性的高低，可分为三类。
①低淬透性调质钢
这类钢的油淬临界直径最大为30～40mm，最典型的钢种是40Cr，广泛用于制造一般尺
表格7－6
寸的重要零件。40MnB、40MnVB钢是为节省铬而发展的代用钢，40MnB的淬透性稳定较 差，切削加工性能也差一些。 ②中淬透性调质钢
这类钢的油淬临界直径最大为40—60mm，含有较多合金元素。典型牌号有35CrMo等，用于制造截面较大的零件，例如曲轴、连杆等。加入钼不仅使淬透性显著提高，而且可以防止回火脆性。
③高淬透性调质钢
这类钢的油淬临界直径为60—160mm，多半是铬镍钢。铬、镍的适当配合，可大大提高淬透性，并获得优良的机械性能，例如37CrNi3，但对回火脆性十分敏感，因此不宜于作大截面零件。铬镍钢中加入适当的钼，例如40CrNiMo钢，不仅具有最好的淬透性和冲击韧性，还可消除回火脆性，用于制造大截面、重载荷的重要零件，如汽轮机主轴、叶轮、航空发动机轴等。