碳素鋼的冶煉通常在轉(zhuǎn)爐、平爐中進(jìn)行。轉(zhuǎn)爐一般冶煉普通碳素鋼，而 平爐可以冶煉各種優(yōu)質(zhì)鋼。氧氣頂吹轉(zhuǎn)爐煉鋼技術(shù)發(fā)展很快，有趨勢(shì)可代替平爐煉鋼。將煉好的鋼液注入鋼錠模，就得到各種鋼錠。鋼錠經(jīng)過(guò)鍛壓或軋制后便加工成鋼板、鋼帶、鋼條和各種斷面形狀的型鋼。碳鋼一般在熱軋狀態(tài)下直接使用。當(dāng)用于制造工具和各種機(jī)器零件時(shí)，則需要根據(jù)使用要求進(jìn)行熱處理;至于鑄鋼件，絕大多數(shù)都要進(jìn)行熱處理。

普通碳素結(jié)構(gòu)鋼又稱普通碳素鋼，對(duì)含碳量、性能范圍以及磷、硫和其他殘余元素含量的限制較寬。在中國(guó)和某些根據(jù)交貨的保證條件又分為三類(lèi):甲類(lèi)鋼(A類(lèi)鋼)是保證力學(xué)性能的鋼。乙類(lèi)鋼(B類(lèi)鋼)是保證化學(xué)成分的鋼。特類(lèi)鋼(C類(lèi)鋼)是既保證力學(xué)性能又保證化學(xué)成分的鋼，常用于制造較重要的結(jié)構(gòu)件。中國(guó)目前生產(chǎn)和使用多的是含碳量在0.20%左右的A3鋼(甲類(lèi)3號(hào)鋼)，主要用于工程結(jié)構(gòu)。

優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼和普通碳素結(jié)構(gòu)鋼相比，硫、磷及其他非金屬夾雜物的含量較低。根據(jù)含碳量和用途的不同，這類(lèi)鋼大致又分為三類(lèi):①小于0.25%C為低碳鋼，其中尤以含碳低于0.10%的08F,08Al等，由于具有很好的深沖性和焊接性而被廣泛地用作深沖件如汽車(chē)、制罐……等。20G則是制造普通鍋爐的主要材料。此外，低碳鋼也廣泛地作為滲碳鋼，用于機(jī)械制造業(yè)。②0.25~0.60%C為中碳鋼，多在調(diào)質(zhì)狀態(tài)下使用，制作機(jī)械制造工業(yè)的零件。③大于0.6%C為高碳鋼，多用于制造彈簧、齒輪、軋輥等。根據(jù)含錳量的不同，又可分為普通含錳量(0.25~0.8%)和較高含錳量(0.7~1.0%和0.9~1.2%)兩鋼組。錳能改善鋼的淬透性，強(qiáng)化鐵素體，提高鋼的屈服強(qiáng)度、抗拉強(qiáng)度和耐磨性。通常在含錳高的鋼的牌號(hào)后附加標(biāo)記"Mn"，如15Mn、20Mn以區(qū)別于正常含錳量的碳素鋼。

有的碳素結(jié)構(gòu)鋼還添加量的鋁或鈮(或其他碳化物形成元素)形成氮化物或碳化物粒，以限制晶粒長(zhǎng)大，使鋼強(qiáng)化，節(jié)約鋼材。在中國(guó)和某些，為適應(yīng)專業(yè)用鋼的特殊要求，對(duì)普通碳素結(jié)構(gòu)鋼的化學(xué)成分和性能進(jìn)行調(diào)整，從而發(fā)展了一系列普通碳素結(jié)構(gòu)鋼的專業(yè)用鋼(如橋梁、建筑、鋼筋、壓力容器用鋼等)。

 

含碳量小于2.11%，除鐵、碳和限量以內(nèi)的硅、錳、磷、硫等雜質(zhì)外，不含其他合金元素的鐵碳合金。工業(yè)用碳鋼的含碳量一般為0.05%~1.35%。碳素鋼的性能主要取決于含碳量。含碳量增加，鋼的強(qiáng)度、硬度升高，塑性、韌性和可焊性降低。與其他鋼類(lèi)相比，碳素鋼使用早，成本低，性能范圍寬 ，用量。適用于公稱壓力PN≤32.0MPa，溫度為-30-425℃的水、蒸汽、空氣、氫、氨、氮及石油制品等介質(zhì)。常用牌號(hào)有WC1、WCB、ZG25及優(yōu)質(zhì)鋼20、25、30及低合金結(jié)構(gòu)鋼16Mn。

碳素鋼的性能主要取決于鋼的含碳量和顯組織。在退火或熱軋狀態(tài)下，隨含碳量的增加，鋼的強(qiáng)度和硬度升高，而塑性和沖擊韌性下降(見(jiàn)圖)。焊接性和冷彎性變差。所以工程結(jié)構(gòu)用鋼，常限制含碳量。 碳素鋼中的殘余元素和雜質(zhì)元素如錳、硅、鎳、磷、硫、氧、氮等，對(duì)碳素鋼的性能也有影響。這些影響有時(shí)互相加強(qiáng)，有時(shí)互相抵銷(xiāo)。例如:①硫、氧、氮都能增加鋼的熱脆性，而適量的錳可減少或部分抵銷(xiāo)其熱脆性。②殘余元素除錳、鎳外都降低鋼的沖擊韌性，增加冷脆性。除硫和氧降低強(qiáng)度外，其他雜質(zhì)元素均在不同程度上提高鋼的強(qiáng)度。幾乎所有的雜質(zhì)元素都能降低鋼的塑性和焊接性。

氫在鋼中能造成很多嚴(yán)重缺陷，如產(chǎn)生白點(diǎn)、點(diǎn)狀偏析、氫脆、表面鼓泡和焊縫熱影響區(qū)內(nèi)的裂縫等。為保證鋼的質(zhì)量，必須盡可能降低鋼中氫的含量(見(jiàn)應(yīng)力腐蝕斷裂和氫脆)。脫氧帶入的殘余元素如鋁，可減小低碳鋼的時(shí)效傾向，還可以細(xì)化晶粒，提高鋼在低溫下的韌性，但余量不宜過(guò)多。由爐料中帶入的殘余元素如鎳、鉻、鉬、銅等，含量高時(shí)可提高鋼的淬透性，但對(duì)要求具有高塑性的專用鋼，如深沖用鋼板，則是不利的。

碳素鋼大都采用氧氣轉(zhuǎn)爐和平爐冶煉，優(yōu)質(zhì)碳素鋼也采用電弧爐生產(chǎn)。根據(jù)煉鋼過(guò)程脫氧程度的不同，碳素鋼可分為鎮(zhèn)靜鋼、沸騰鋼和介于兩者之間的半鎮(zhèn)靜鋼。冶煉方法對(duì)鋼的性能影響，主要是通過(guò)鋼的純凈度而起作用的。人們通過(guò)真空處理、爐外精煉和噴吹技術(shù)等，都可獲得更高純凈度的鋼，從而顯著改善了碳素鋼的品質(zhì)。