碳素工具鋼含碳量在0.65～1.35%之間，經(jīng)熱處理后可得到高硬度和高耐磨性，主要用于制造各種工具、刃具、模具和量具（見(jiàn)工具鋼）。

含碳量在2.11%時(shí)，作為鑄鐵和碳鋼的黃金分割點(diǎn)。碳含量在2.11%之前為碳鋼。碳含量在2.11%之后為鑄鐵。而碳含量在0.0218%至0.77%之間稱為亞共析鋼，0.77%至2.11%之間稱為過(guò)共析鋼。含碳量為0.77%為共析鋼。碳含量在2.11%至4.3%，稱為亞共晶白口鑄鐵，碳含量在4.3%至6.69%之間稱為過(guò)共晶白口鑄鐵。碳含量在4.3%為共晶白口鑄鐵。

碳素鋼的性能主要取決于鋼的含碳量和顯微組織。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。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。這和影響有時(shí)互相加強(qiáng)，有時(shí)互相抵銷(xiāo)。例如：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。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，其它雜質(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。

鐵碳合金相圖的應(yīng)用

毛坯成型方法有：鑄造、焊接、鍛壓。其中鍛壓是這三種毛坯成型中綜合力學(xué)性能的一種。鍛壓工藝是將坯料加熱至奧氏體區(qū)域，使其有良好的塑性和低的抗變形性能，在施加外力的情況下改變其尺寸、結(jié)構(gòu)、力學(xué)性能的加工方法。在這里可以知道，鍛壓是碳鋼在完全奧氏體化的情況下，其塑性好，有較低的抗變形能力。因此，要使其完全奧氏體化，其溫度控制合理，才能夠達(dá)到要求。從圖看線1、線3，分別代表的是亞共析鋼、過(guò)共析鋼組織隨溫度變化其性能會(huì)改變的情況。當(dāng)亞共析鋼加熱到727℃時(shí)，P開(kāi)始向A轉(zhuǎn)變。當(dāng)繼續(xù)加熱至GS的交點(diǎn)a時(shí)，F(xiàn)完全轉(zhuǎn)變成A了。此時(shí)，塑性變形能力較好，抗變形能力小。溫度繼續(xù)上升，其塑性變形會(huì)有提高，但是溫度過(guò)高，施加壓力過(guò)程中，會(huì)使坯料表面產(chǎn)生加工硬化，同時(shí)會(huì)伴隨有脫碳現(xiàn)象。因此，一般將始鍛溫度控制在固相線以下200℃左右。終端溫度控制在PSK線以上60℃左右。合理控制好鍛壓溫度，既可以保證坯料有良好的鍛壓性能，能夠滿足預(yù)期形狀、尺寸精度要求。同時(shí)，可以避免加工硬化帶來(lái)的內(nèi)應(yīng)力裂紋、脫碳現(xiàn)象。鐵碳合金由含碳量不同被分為碳鋼、鑄鐵兩大類(lèi)材料，鑄鐵的鑄造性能好，強(qiáng)度硬度高屬脆性材料。碳鋼鑄造性能一般，但綜合力學(xué)性能較鑄鐵好。因此，對(duì)于結(jié)構(gòu)復(fù)雜又承受靜載荷零件選擇鑄鐵。對(duì)于形狀復(fù)雜而又要求有一定力學(xué)性能承受一定量動(dòng)載荷的零件，可以考慮用碳鋼，或者合金鋼。

生產(chǎn)性廢鋼鐵

生產(chǎn)性廢鋼鐵一部分是各個(gè)使用鋼材制造終端使用商品的邊角余料；這一部分通過(guò)市場(chǎng)交易回到鋼鐵企業(yè)進(jìn)行再次冶煉。另一部分是各鋼鐵企業(yè)自產(chǎn)的返回廢鋼鐵，是企業(yè)內(nèi)部各個(gè)生產(chǎn)單元諸如，車(chē)間、分廠在生產(chǎn)過(guò)程中下來(lái)的邊角余料例如：切頭、切尾、鑄余、廢品、試樣、鋼屑、下腳料等。生產(chǎn)性廢鋼鐵的特點(diǎn)是：質(zhì)量很好，鋼水收得率高，鋼種明確，化學(xué)成分清楚。管理好這部分廢鋼鐵對(duì)于降低生產(chǎn)成本有著重要愈義。但是，隨著各個(gè)行業(yè)的技術(shù)進(jìn)步和對(duì)節(jié)能降耗降低成本的追求，以及鋼鐵企業(yè)實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)爐（電爐）+全連鑄以來(lái)，成材率提高，自產(chǎn)返回廢鋼鐵減少，生產(chǎn)性廢鋼鐵趨于減少趨勢(shì)。