低碳钢
低碳钢（mild steel），又称无硅钢片、软钢，是指含碳量小于0.25%的碳素钢和合金钢的总称，具有塑性、韧性好，而硬度、强度低，耐磨性差等特点。
1867年，有了贝塞麦变炼钢法，才生产出适宜于冲压和延展成铁坯的低碳钢。1886年，美国西屋电器公司开始用热轧低碳钢板制作变压器叠片铁芯，到1890年，0.35mm厚的热轧低碳钢板已广泛用于制造电机和变压器。
低碳钢冷成形性良好，可采用卷边、折弯、冲压等方法进行冷成形。生产低碳钢，通常情况下将其进行渗碳，然后淬火，再低温回火后使用。这样的低碳钢，在表面属于高碳，具有高强度和高耐磨性，而心部保持了较高的强度和韧性。
低碳钢包括大部分普通碳素结构钢和一部分优质碳素结构钢，大多不经热处理用于工程结构件，有的经渗碳和其他热处理用于要求耐磨的机械零件。低碳钢一般轧成角钢、槽钢、工字钢、钢管、钢带和钢板，用于制作各种建筑构件、容器、箱体、炉体和农业机具等。
历史沿革
1853年出现西门——马丁炼钢法，1867年有贝塞麦变炼钢法，生产出适宜于冲压和延展成铁坯的低碳钢。1886年，美国西屋电器公司开始用热轧低碳钢板制作变压器叠片铁芯；到1890年，0.35mm厚的热轧低碳钢板已广泛用于制造电机和变压器。1957年，武汉长江大桥建成，该桥采用的便是低碳钢。2025年2月，武汉钢铁有限公司生产出中国内首批“低碳钢筋”，比常规工艺减少碳排放比例达45%。
分类
低碳钢包括大部分普通碳素结构钢和一部分优质碳素结构钢，大多不经热处理用于工程结构件，有的经渗碳和其他热处理用于要求耐磨的机械零件。其典型的钢种有WH70、WDB620、SPHC、低碳贝氏体钢、管线钢等低碳合金高强、高韧钢种。
特点
低碳钢退火组织为铁素体和少量珠光体，强度不很高，但塑性好，韧性好，而硬度、强度低，耐磨性差。因此，其冷成形性良好，可采用卷边、折弯、冲压等方法进行冷成形。这种钢还具有良好的焊接性。碳含量很低的低碳钢硬度很低，切削加工性不佳，淬火处理可以改善其切削加工性。
低碳钢有较大的时效倾向，既有淬火时效倾向，又有形变时效倾向。当钢从高温较快冷却时，铁素体被碳、氮过饱和，它在常温也能缓慢地形成铁的碳氮化物，因而钢的强度和硬度提高，而塑性和韧性降低，这种现象称为淬火时效。低碳钢即使不淬火而空冷也会产生时效。低碳钢经形变产生大量位错，铁素体中的碳、氮与位错发生弹性交互作用，碳、氮原子聚集在位错线周围。这种碳、氮原子与位错线的结合体称为柯姓气团(柯垂耳气团)。它会使钢的强度和硬度提高，而塑性和韧性降低，这种现象称为形变时效。
形变时效比淬火时效对低碳钢的塑性和韧性有更大的危害性。在低碳钢的拉伸曲线上有明显的上、下两个屈服点。从上屈服点出现直到屈服延伸结束，在试样表面出现由于不均匀变形而形成的表面皱褶带，称为昌德斯带。不少冲压件往往因此而报废。其防止方法有两种。一种是预形变法，预形变的钢放置一段时间后冲压时也会产生昌德斯带，因此预形变的钢在冲压之前放置时间不宜过长。另一种是钢中加入铝或钛，使其与氮形成稳定的化合物，防止形成柯姓气团引起的形变时效。
性能
低碳钢属于塑性材料，其延伸率为20%~30%。低碳钢拉伸时的应力应变曲线主要分四个阶段：弹性阶段、屈服阶段、强化阶段、局部变形阶段，在局部变形阶段有明显的屈服和颈缩现象。
低碳钢压缩时的比例极限、弹性极限、弹性模量和屈服极限都与拉伸时基本相同。进入强化阶段后，试件的横截面显著增大，试件越压越扁，由于两端面上的摩擦，使试件变成鼓形，不会产生断裂，故测不出材料的抗压强度。所以，一般不作低碳钢的压缩试验。
温度增加，低碳钢的抗拉强度有所增加，当温度在250~350°C时，抗拉强度最大。之后，随温度的继续增加， 抗拉强度显著下降。低碳钢的屈服极限和比例极限随温度的升高而下降。当温度超过300~350°C后，屈服阶段消失。
生产工艺
成分
低碳钢生产过程中主要涉及到的化学元素有碳元素、锰元素、磷、硫元素、硅、酸溶铝、钛元素、氮等。其中碳元素是提高低碳钢板材强度最有效的元素，但是该元素也能对低碳钢板材的韧性和焊接性起到反作用，所以在生产过程中要对碳元素含量按照标准的中下限进行严格控制，以此保证低碳钢板材的综合性能。
板坯加热
对于低碳钢来说，由于其成分上采用普通钢不同，其中含有难于溶解的硅元素、酸溶铝、钛元素、氮元素等微合金元素，所以对加热温度要求较高，以避免板坯过热、过烧，从而影响低碳钢板材的综合性能，由于不同厚度规格的板坯，其在炉时间和出炉温度是不同的，通常情况下，250mm厚度板材在加热过程中，在炉时间不得小于200min，炉内温度要控制在1220-1250℃之间；280mm 厚度板材在加热过程中，在炉时间不得小于 240min，炉内温度要控制在1230-1260℃之间 ；320mm 厚度板材在加热过程中，在炉时间不得小于 280min，炉内温度要控制在 1265-1285℃之间 。加热所使用的设备为 RH 炉，除了要对加热时间和加热温度进行严格控制以外，还要结合生产需求，还要对 RH 炉其他技术参数进行设定，精炼钢水范围设定在 235-270 t ⋅炉−1，处理周期设定为 30-38min。将加热后得到的钢水进行处理，要求处理后的钢水中硫含量≤ 0.0030% ，钢渣厚≤ 15mm，为后续冷却和轧制提供高质量钢水。
冷却轧制
首先对钢水进行单道次压缩，为了保证在对钢水加热过程中能够是微合金元素充分固溶到板材中，首先将 30℃ /s 的速度加热到 1000℃，然后保温5.5min后，以 15℃ /s 的速度冷却到变形温度，保温 15min 后以消除钢水内部温度梯度，然后对其进行压缩变形，将变形温度控制在 850-1100℃范围内，变形后空冷到温室。然后对其进行双道次压缩，将温度以 35℃ /s 的速度加热到1200℃，保温 4.5min 后以 20℃ /s 的速度冷却到不同变形温度，保温 18min 后进行双道次压缩变形，变形温度控制在 860-1200℃范围内，道次变形间隔时间为 110-450s 范围内，应变速度控制在5.6s。由于不同低碳钢板材成本厚度不同，冷却轧制参数也有所不同。
板形控制
在对低碳钢板材平整轧制过程中，低碳钢塑性形变形态会因板材下压量分布的不均匀度不同而明显地呈现出两种形态，一是板形调整有效状态，二是板形调整饱和状态 。在板材轧制过程中咬入能力是限制板形下压规程分布的主要因素，所以对低碳钢板材板形控制，首先要控制板材轧制过程中咬入能力，咬入能力在很大程度上取决于轧机型式、轧制速度、钢板温度、板材表面状态等因素。
通常情况下将其进行渗碳，然后淬火，再低温回火后使用。这样的低碳钢，在表面属于高碳，具有高强度和高耐磨性，而心部保持了较高的强度(因为回火温度低)和韧性(因为碳质量分数低)。
应用领域
低碳钢大多不经热处理用于工程结构件，有的经渗碳和其他热处理用于要求耐磨的机械零件。如用作渗碳和建筑用结构钢，用以制作屋架、桥梁、柱、吊车梁、管道以及其他构件，并轧制钢筋用于钢筋混凝土中。也可用作家用电器的小电机、小变压器和75kW以下的非连续运行的电机铁芯。
低碳钢一般轧成角钢、槽钢、工字钢、钢管、钢带和钢板，用于制作各种建筑构件、容器、箱体、炉体和农业机具等。优质低碳钢轧成薄板，制作汽车驾驶室、发动机罩等深冲制品：还轧成棒材，用于制作强度要求不高的机械零件。低碳钢在使用前一般不经热处理，碳含量在0.15%以上的经渗碳或氰化物处理，用于要求表层硬度高、耐磨性好的轴、轴套、链轮等零件。
低碳钢由于强度较低，使用受到限制。适当增加低碳钢中锰含量，并加入微量钒、钛、铌等合金元素，可大大提高钢的强度。若降低钢中碳含量并加入少量钼、微量硼和碳化物形成元素，则可得到超低碳贝氏体组织、其强度很高，并保持较好的塑性和韧性。
发展趋势
原先由于低碳钢固有的特性，使其使用范围大大受到局限，随着中国国内一些新技术在钢铁行业的应用，低碳钢得到了很好的开发利用，中国国内一些大型钢厂或钢铁贸易公司都积极地与国内的大型吊索具企业密切合作，共同开发出一系列高技术高精密高质量的索具产品。从技术创新发展来看，低碳钢生产领域正朝着更加智能化和自动化的方向发展。通过引入先进的制造技术和设备，提高生产效率、降低成本、改善产品质量，是行业的重要趋势之一。为了满足现代汽车、建筑、航空航天等行业对钢材强度和轻量化的需求，低碳钢也在向高强度、耐腐蚀、可焊接、易加工等方向发展。低碳钢的生产过程逐步实现智能化和自动化，通过数字化技术（如物联网、大数据、人工智能）来优化生产工艺，减少资源浪费，提高生产效率。
参考资料
变废为宝，极致降碳!....新浪微博.2025-02-15
生产过程减碳近半 325吨武钢产 “绿色钢筋”发往上海.武汉市生态环境局.2025-02-15
2024年低碳钢行业分析:我国是全球最大的低碳钢生产国.中国报告大厅.2025-02-15