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碳素鋼
- 定義與成分
  - 碳素鋼是基本的鋼材類型，主要成分是鐵和碳，碳含量一般在 0.0218% - 2.11% 之間。根據碳含量的不同，碳素鋼可分為低碳鋼（碳含量小于 0.25%）、中碳鋼（碳含量在 0.25% - 0.6%）和高碳鋼（碳含量大于 0.6%）。除碳之外，還含有少量的硅、錳、硫、磷等雜質元素。其中，硅和錳是有益元素，能提高鋼的強度和硬度；硫和磷是有害元素，會降低鋼的韌性和可加工性。
- 性能特點
  - 力學性能：低碳鋼具有良好的韌性和可加工性，強度相對較低，其屈服強度一般在 200 - 300MPa 左右。常用于制造一些形狀復雜、需要良好塑性變形的零件，如汽車車身覆蓋件。中碳鋼的強度和硬度適中，經過熱處理后可獲得較好的綜合力學性能，屈服強度可達 300 - 500MPa，可用于制造齒輪、軸等機械零件。高碳鋼具有高硬度和高強度，但其韌性較差，主要用于制造刀具、彈簧等需要高硬度和彈性的產品。
  - 物理性能：碳素鋼的密度約為 7.85g/cm3，熱導率相對較高，熱膨脹系數適中。其導電性和磁性與鐵相似，在程度上會受到碳含量的影響，隨著碳含量的增加，導電性降低，磁性增強。
- 應用領域
  - 低碳鋼在建筑領域用于制造鋼筋、鋼板等建筑材料，在汽車工業用于制造車身、車架等部分；中碳鋼主要用于機械制造，如制造各種軸類、連桿等零件；高碳鋼則廣泛應用于工具制造和彈簧制造領域，如銼刀、鋸條和各種機械彈簧。
合金鋼
- 定義與成分
  - 合金鋼是在碳素鋼的基礎上，為了改善鋼的性能，特意加入一種或幾種合金元素（如鉻、鎳、鉬、鎢、釩、鈦、鈮等）制成的鋼。合金元素的加入可以改變鋼的組織結構和性能，使其具有更高的強度、硬度、韌性、耐磨性、耐腐蝕性等。
- 性能特點
  - 力學性能：合金鋼的力學性能因合金元素的種類和含量而異。例如，加入鉻和鎳可以提高鋼的韌性和耐腐蝕性，同時在程度上也能增強強度；加入鉬和鎢可以提高鋼的紅硬性（在高溫下保持硬度的能力），使鋼適合用于高溫工作環境；釩和鈦可以細化晶粒，提高鋼的強度和韌性。
  - 物理性能：合金鋼的密度會因合金元素的加入而有所變化，一般在 7.8 - 8.7g/cm3 之間。其熱導率和熱膨脹系數也與碳素鋼不同，部分合金鋼具有較低的熱導率和較小的熱膨脹系數，這使得它們在高溫環境下尺寸穩定性。
- 應用領域
  - 在機械制造中，合金鋼用于制造的軸、齒輪、軸承等零件，能夠承受較大的載荷和復雜的工作條件；在航天領域，用于制造飛機發動機零部件、起落架等關鍵部件，滿足高強度、輕質化和耐高溫的要求；在化業，用于制造耐腐蝕的反應釜、管道等設備。
工具鋼
- 定義與成分
  - 工具鋼是用于制造各種工具的鋼材，如刀具、模具、量具等。它主要由碳、合金元素（如鎢、鉬、鉻、釩等）組成。碳含量一般較高，以保證工具鋼的高硬度，合金元素的加入是為了提高工具鋼的耐磨性、紅硬性、韌性等性能。
- 性能特點
  - 力學性能：工具鋼具有高硬度、高耐磨性和良好的韌性。例如，高速工具鋼的硬度可達 HRC63 - 67 左右，能夠在高速切削條件下保持刀刃的鋒利度；冷作模具鋼的硬度和耐磨性使其可以承受冷態下金屬的變形壓力，防止模具表面磨損和變形；熱作模具鋼則具有良好的高溫強度和抗熱疲勞性，能在高溫金屬成型過程中正常工作。
  - 物理性能：工具鋼的密度因成分而異，一般在 7.8 - 8.5g/cm3 之間。其熱膨脹系數相對較小，在溫度變化時尺寸穩定性較好，這對于精密工具（如量具）的制造非常重要。
- 應用領域
  - 在金屬加工領域，用于制造各種切削刀具（如車刀、銑刀、鉆頭等）；在模具制造領域，制造沖壓模具、壓鑄模具、注塑模具等；在量具制造領域，制造卡尺、千分尺等精密測量工具。
特殊性能鋼
- 定義與成分
  - 特殊性能鋼是指具有特殊物理或化學性能的鋼材，如不銹鋼（已單獨介紹）、耐熱鋼、耐磨鋼等。耐熱鋼含有鉻、鎳、鉬等合金元素，能夠在高溫環境下保持良好的力學性能和抗氧化性能；耐磨鋼主要通過添加合金元素（如錳、鉻等）并經過特殊的熱處理，使其具有高耐磨性。
- 性能特點
  - 耐熱鋼：在高溫下具有高的強度和抗氧化性。例如，某些耐熱鋼在溫度高達 800 - 1000℃時仍能保持的強度，其抗氧化層能夠有效阻止氧氣的侵入，延長鋼材在高溫下的使用壽命。
  - 耐磨鋼：具有的耐磨性，表面硬度高。例如，高錳耐磨鋼在受到強烈沖擊和摩擦時，表面會產生加工硬化現象，硬度大幅提高，從而有效地抵抗磨損。
- 應用領域
  - 耐熱鋼用于制造鍋爐、汽輪機、發動機等高溫部件；耐磨鋼用于制造礦山機械、工程機械、鐵路道岔等需要承受強烈磨損的部件。

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