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這類鋼必須同時保證化學成分和力學性能。其牌號是采用兩位數字表示鋼中平均碳的質量分數的萬分數。例如45鋼表示鋼中平均碳的質量分數為0.45%；08鋼表示鋼中平均碳的質量分數為0.08%。
優質碳素結構鋼主要用于制造機器零件。一般都要經過熱處理以提高力學性
能。根據碳的質量分數不同，有不同的用途。08、08F、10、10F鋼，塑性、韌性高，具有優良的冷成形性能和焊接性能，常冷軋成薄板，用于制作儀表外殼、汽車和拖拉機上的冷沖壓件，如汽車身、拖拉機駕駛室等；15、20、25鋼用于制作尺寸較小、負荷較輕、表面要求耐磨、心部強度要求不高的滲碳零件，如活塞銷、樣板等；30、35、40、45、50鋼經熱處理（淬火+高溫回火）后具有良好的綜合力學性能，即具有較高的強度和較高的塑性、韌性，用于制作軸類零件，
目前，中國汽車用齒輪鋼的主體鋼種仍是20CrMnTi，該鋼種通常采用氣體滲碳工藝，由于滲碳氣氛中氧化性氣體的存在，導致滲層中對氧親和力較大的元素Si、Mn、Cr在晶界處發生氧化，形成晶界氧化層。晶界氧化層的發生會導致滲層Si、Mn、Cr等合金元素固溶量下降，降低滲層的淬透性，從而降低滲層的硬度并導致非馬氏體組織的產生，進而顯著降低齒輪的疲勞性能。為解決這一問題可以采用兩種手段：
1）采用特殊的熱處理工藝。真空滲碳可降低滲碳氣氛中的氧勢，從而可以較為有效地減小滲碳層晶界氧化的發生程度；稀土滲碳工藝也可以降低晶界氧化程度，由于稀土優先在工件表面富集并擇優沿鋼的晶界擴散，而且與氧的親合力遠比Si、Mn、Cr高得多，它將優先與氧結合,阻礙氧原子繼續向內擴散，從而有助于減輕非馬氏體組織的產生。
所有彈簧產品中，氣門彈簧對材料要求為嚴格，特別是高應力及異型截面氣門彈簧對材料要求近乎苛刻。例如，要求抗拉強度達到2000MPa；對氧化物、硫化物的夾雜物等級要求均達到0級；異型截面材料對曲率、長短軸等有特殊要求。目前，國外氣門彈簧專用彈簧鋼生產主要集中在日本、韓國、瑞典，生產企業有日本鈴木、三興、住友、神鋼鋼線、韓國KisWire、瑞典Garphyttan等，幾乎壟斷了中國全部異型截面和高應力氣門彈簧鋼市場。2000年以后，隨著新型發動機的開發，對發動機的旋轉速度和輕量化、緊湊化的要求越來越高，因此日本開始采用2100-2200MPa的OT鋼絲。在此情況下，不僅要調整合金成分，還要對現有制造工藝進行改進，低溫彌散硬化成為必不可少的工藝。然而，低溫彌散硬化后的彈簧形狀發生變化，為了提高形狀和尺寸的控制精度，控制整個制造工序中的形狀變化的技術開始引人關注。
汽車方面
對于汽車輪轂軸承，中國目前廣泛應用的是第1代和第2代輪轂軸承（球軸承），而歐洲已廣泛采用第3代輪轂軸承。第3代輪轂軸承的主要優點是可靠、有效載荷間距短、易安裝、無需調整、結構緊湊等。目前，中國引進車型大多采用這種輕量化和一體化結構輪轂軸承。
鐵路車輛方面
目前，中國鐵路重載列車用軸承采用國產電渣重熔G20CrNi2MoA滲碳鋼制造，而國外已經將超高純軸承鋼（EP鋼）的真空脫氣冶煉技術、夾雜物均勻化技術（IQ鋼）、超長壽命鋼技術（TF鋼）、細質化熱處理技術、表面超硬化處理技術和先進的密封潤滑技術等應用到軸承的生產和制造，從而大幅度了軸承的壽命與可靠性。中國電渣軸承鋼不僅質量低，而且成本比真空脫氣鋼高出2000-3000元/噸，未來中國需要開發超高純、細質化、均勻化與質量穩定的真空脫氣軸承鋼取代目前采用的電渣軸承鋼。
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（1）高速工具鋼
高速工具鋼是高碳高合金工具鋼，鋼中含碳量Wc為0.7%-1.4%，鋼中含有能形成高硬度碳化物的合金元素，如鎢、鉬、鉻、釩。
高速工具鋼具有高的紅硬性，在高速切削的條件下，溫度高達500-600℃硬度也不降低，從而保證良好的切削性能。
（2）彈簧鋼
彈簧在沖擊、振動或長期交變應力下使用，所以要求彈簧鋼有高的抗拉強度、彈性極限、高的疲勞強度。在工藝上要求彈簧鋼有一定的淬透性、不易脫碳、表面質量好等。
碳素彈簧鋼即含碳量Wc在0.6%～0.9%范圍內的優質碳素結構鋼（包括正常和較高含錳量的）。合金彈簧鋼主要是硅錳系鋼種，它們的含碳量稍低，主要靠增加硅含量WSi（1.3%～2.8%）提高性能；另外還有鉻、鎢、釩的合金彈簧鋼。結合我國資源，并根據汽車、拖拉機設計新技術的要求，研制出在硅錳鋼基礎上加入硼、鈮、鉬等元素的新鋼種，延長了彈簧的使用壽命，提高了彈簧質量。
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