碳鋼
碳鋼也叫碳素鋼，是含碳量（wc）小于2%的鐵碳合金。碳鋼除含碳外一般還含有少量的硅、錳、硫、磷。
按用途可以把碳鋼分為碳素結(jié)構(gòu)鋼、碳素工具鋼和易切削結(jié)構(gòu)鋼三類。碳素結(jié)構(gòu)鋼又可分為建筑結(jié)構(gòu)鋼和機器制造結(jié)構(gòu)鋼兩種。
按含碳量可以把碳鋼分為低碳鋼(wc≤0.25%)，中碳鋼(wc 0.25%~0.6%)和高碳鋼(wc >0.6%)。按磷、硫含量可以把碳素鋼分為普通碳素鋼(含磷、硫較高)、優(yōu)質(zhì)碳素鋼(含磷、硫較低)和高級優(yōu)質(zhì)鋼(含磷、硫更低)。
一般碳鋼中含碳量越高則硬度越高，強度也越高，但塑性降低。
碳素結(jié)構(gòu)鋼
這類鋼主要保證力學(xué)性能，故其牌號體現(xiàn)其力學(xué)性能，用Q+數(shù)字表示，其中“Q”為屈服點“屈”字的漢語拼音字首，數(shù)字表示屈服點數(shù)值，例如Q275表示屈服點為275MPa。若牌號后面標注字母A、B、C、D，則表示鋼材質(zhì)量等級不同，含S、P的量依次降低，鋼材質(zhì)量依次提高。若在牌號后面標注字母“F”則為沸騰鋼，標注“b”為半鎮(zhèn)靜鋼，不標注“F"或“b”者為鎮(zhèn)靜鋼。例如Q235-A·F表示屈服點為235MPa的A級沸騰鋼，Q235-c表示屈服點為235MPa的c級鎮(zhèn)靜鋼。
碳素結(jié)構(gòu)鋼一般情況下都不經(jīng)熱處理，而在供應(yīng)狀態(tài)下直接使用。通常Q195、Q215、Q235鋼碳的質(zhì)量分數(shù)低，焊接性能好，塑性、韌性好，有一定強度，常軋制成薄板、鋼筋、焊接鋼管等，用于橋梁、建筑等結(jié)構(gòu)和制造普通鉚釘、螺釘、螺母等零件。Q255和Q275鋼碳的質(zhì)量分數(shù)稍高，強度較高，塑性、韌性較好，可進行焊接，通常軋制成型鋼、條鋼和鋼板作結(jié)構(gòu)件以及制造簡單機械的連桿、齒輪、聯(lián)軸節(jié)、銷等零件。
優(yōu)質(zhì)結(jié)構(gòu)鋼
這類鋼必須同時保證化學(xué)成分和力學(xué)性能。其牌號是采用兩位數(shù)字表示鋼中平均碳的質(zhì)量分數(shù)的萬分數(shù)(wс×10000)。例如45鋼表示鋼中平均碳的質(zhì)量分數(shù)為0.45%；08鋼表示鋼中平均碳的質(zhì)量分數(shù)為0.08%
角鋼
，優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼主要用于制造機器零件。一般都要經(jīng)過熱處理以提高力學(xué)性能。根據(jù)碳的質(zhì)量分數(shù)不同，有不同的用途。08、08F、10、10F鋼，塑性、韌性高，具有優(yōu)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(jīng)熱處理(淬火+高溫回火)后具有良好的綜合力學(xué)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，例如40、45鋼常用于制造汽車、拖拉機的曲軸、連桿、一般機床主軸、機床齒輪和其他受力不大的軸類零件；55、60、65鋼熱處理(淬火+中溫回火)后具有高的彈性極限，常用于制作負荷不大、尺寸較小(截面尺寸小于12～15mm)的彈簧，如調(diào)壓和調(diào)速彈簧、柱塞彈簧、冷卷彈簧等 。
碳素工具鋼
碳素工具鋼是基本上不含合金元素的高碳鋼，含碳量在0.65%～1.35%范圍內(nèi)，其生產(chǎn)成本低，原料來源易取得，切削加工性良好，處理后可以得到高硬度和高耐磨性，所以是被廣泛采用的鋼種，用來制造各種刃具、模具、量具。
但這類鋼的紅硬性差，即當(dāng)工作溫度大于250℃時，鋼的硬度和耐磨性就會急劇下降而失去工作能力。另外，碳素工具鋼如制成較大的零件則不易淬硬，而且容易產(chǎn)生變形和裂紋。
易切削結(jié)構(gòu)鋼
易切削結(jié)構(gòu)鋼是在鋼中加入一些使鋼變脆的元素，使鋼切削時切屑易脆斷成碎屑，從而有利于提高切削速度和延長刀具壽命。使鋼變脆的元素主要是硫，在普通低合金易切削結(jié)構(gòu)鋼中使用了鉛、碲、鉍等元素。
這種鋼的含硫量ws在0.08%一0.30%范圍內(nèi)，含錳量wMn在0.60%-1.55%范圍內(nèi)。鋼中的硫和錳以硫化錳形態(tài)存在，硫化錳很脆并有潤滑效能，從而使切屑容易碎斷，并有利于提高加工表面的質(zhì)量 。
合金鋼
在鋼中除含有鐵、碳和少量不可避免的硅、錳、磷、硫元素以外，還含有一定量的合金元素，鋼中的合金元素有硅、錳、鉬、鎳、鉻、釩、鈦、鈮、硼、鉛、稀土等其中的一種或幾種棒材，這種鋼叫合金鋼。
各國的合金鋼系統(tǒng)，隨各自的資源情況、生產(chǎn)和使用條件不同而不同，國外以往曾發(fā)展鎳、鉻鋼系統(tǒng)，我國則發(fā)展以硅、錳、釩、鈦、鈮、硼、稀土為主的合金鋼系統(tǒng)。
合金鋼在鋼的總產(chǎn)量中約占百分之十幾，一般是在電爐中冶煉的按用途可以把合金鋼分為8大類，它們是：合金結(jié)構(gòu)鋼、彈簧鋼、軸承鋼、合金工具鋼、高速工具鋼、不銹鋼、耐熱不起皮鋼，電工用硅鋼 。
普通低合金鋼
普通低合金鋼是一種含有少量合金元素(多數(shù)情況下其總量w總不超過3%)的普通合金鋼。這種鋼的強度比較高，綜合性能比較好，并具有耐腐蝕、耐磨、耐低溫以及較好的切削性能、焊接性能等。
在大量節(jié)約稀缺合金元素(如鎳、鉻)條件下，通常1 t普通低合金鋼可頂1.2—1.3 t碳素鋼使用，其使用壽命和使用范圍更是遠遠超過碳素鋼。普通低合金鋼可以用一般冶煉方法在平爐、轉(zhuǎn)爐中冶煉，成本也和碳素鋼接近。
工程結(jié)構(gòu)鋼
這是指工程和建筑結(jié)構(gòu)用的合金鋼，包括可焊接的高強度合金結(jié)構(gòu)鋼、合金鋼筋鋼、鐵道用合金鋼、地質(zhì)石油鉆探用合金鋼、壓力容器用合金鋼、高錳耐磨鋼等。這類鋼用作工程和建筑結(jié)構(gòu)件，在合金鋼中，這類鋼合金含量總量較低，但生產(chǎn)、使用量較大。
這類鋼是指適用于制造機器和機械零件的合金鋼。它是在優(yōu)質(zhì)碳紊鋼的基礎(chǔ)上，適當(dāng)?shù)丶尤胍环N或數(shù)種合金元素，用來提高鋼的強度、韌性和淬透性。這類鋼通常要經(jīng)過熱處理(如調(diào)質(zhì)處理、表面硬化處理)后使用。主要包括常用的合金結(jié)構(gòu)鋼和合金彈簧鋼兩大類，其中包括調(diào)質(zhì)處理的合金鋼、表面硬化處理的合金鋼(滲碳鋼、氮化鋼、表面高頻淬火鋼等)、冷塑性成型用合金鋼(冷頂鍛用鋼、冷擠壓用鋼等)。按化學(xué)成分基本組成系列可分為Mn系鋼、SiMn系鋼、Cr系鋼、CrMo系鋼、CrNiMo系鋼、Nj系鋼、B系鋼等。
合金結(jié)構(gòu)鋼的含碳量wc比碳素結(jié)構(gòu)鋼低一些，一般在0．15%一0．50%的范圍內(nèi)。除含碳外，還含有一種或幾種合金元素，如硅、錳、釩、鈦、硼及鎳、鉻、鉬等。
合金結(jié)構(gòu)鋼易于淬硬和不易變形或開裂，便于熱處理改善鋼的性能。
合金結(jié)構(gòu)鋼廣泛用于制造汽車、拖拉機、船舶、汽輪機、重型機床的各種傳動件和緊固件。低碳合金鋼一般進行滲碳處理，中碳合金鋼一般進行調(diào)質(zhì)處理 。
合金工具鋼
合金工具鋼是含有多種合金元素，如硅、鉻、鎢、鉬、釩等的中、高碳鋼。合金工具鋼容易淬硬，不易產(chǎn)生變形和裂紋，適于用來制造尺寸大、形狀復(fù)雜的刃具、模具和量具。
用途不同，合金工具鋼的含碳量也不同。大多數(shù)合金工具鋼的含碳量wc為0.5%～1.5%。熱變形模具用鋼含碳較低，wc在0.3%～0.6%范圍內(nèi)；切削刀具用鋼一般含碳wc1%左右；冷加工模具用鋼則含碳量較高，如石墨模具鋼含碳量wc達1.5%，高碳高鉻型冷加工模具用鋼含碳量wc高達2%以上。
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攝氏度硬度也不降低，從而保證良好的切削性能。
彈簧鋼
彈簧在沖擊、振動或長期交變應(yīng)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(zhì)量好等。
碳素彈簧鋼即含碳量wc在0.6%～0.9%范圍內(nèi)的優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)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(jié)合我國資源，并根據(jù)汽車、拖拉機設(shè)計新技術(shù)的要求，研制出在硅錳鋼基礎(chǔ)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(zhì)量。
軸承鋼
軸承鋼是用來制造滾珠、滾柱和軸承套圈的鋼。軸承在工作時承受著極大的壓力和摩擦力，所以要求軸承鋼有高而均勻的硬度和耐磨性，以及高的彈性極限。對軸承鋼的化學(xué)成分的均勻性、非金屬夾雜物的含量和分布、碳化物的分布等要求都十分嚴格。
軸承鋼又稱高碳鉻鋼，含碳wc為l%左右，含鉻量wc為0.5%-1.65%。軸承鋼又分為高碳鉻軸承鋼、無鉻軸承鋼、滲碳軸承鋼、不銹軸承鋼、中高溫軸承鋼及防磁軸承鋼六大類。
電工硅鋼
電器工業(yè)用硅鋼主要用來制造電器工業(yè)用硅鋼片。硅鋼片是電機和變壓器制造中用量很大的鋼材。
按化學(xué)成分硅鋼可以分為低硅鋼和高硅鋼。低硅鋼含硅量wSi1.0%～2.5%，主要用來制造電機；高硅鋼含硅量wSi 3.0%～4.5%,一般用來制造變壓器。它們的含碳量wc≤0．06%～0.08%。
鋼軌鋼
鋼軌主要承受機車車輛的壓力及沖擊載荷，因此，要求有足夠的強度和硬度及一定的韌性。通常采用的鋼軌鋼是平爐和轉(zhuǎn)爐冶煉的碳素鎮(zhèn)靜鋼，這種鋼含碳wc0.6%~0.8%，屬于中碳鋼和高碳鋼，但鋼中含錳量WMn較高，在0.6%~1.1%的范圍內(nèi)。
已廣泛采用普通低合金鋼鋼軌，如高硅軌、中錳軌、含銅軌、含鈦軌等。普通低合金鋼軌比碳素鋼軌耐磨、耐腐蝕，使用壽命有很大提高。
造船用鋼
造船用鋼是指用于制造海船和大型內(nèi)河船體結(jié)構(gòu)的鋼。由于船體結(jié)構(gòu)一般采用焊接方法制造，所以要求造船鋼有較好的焊接性能。此外，還要求有一定的強度、韌性和一定的耐低溫及腐蝕性能。過去主要采用低碳鋼作為造船用鋼。已大量采用普通低合金鋼，已有的鋼種如12錳船、16錳船、15錳釩船等鋼種。這些鋼種有強度高、韌性好、容易加工和焊接、耐海水腐蝕等綜合特性，可成功地用來制造萬噸遠洋巨輪。
橋梁鋼
鐵路或公路橋梁承受車輛的沖擊載荷，橋梁鋼要求有一定的強度、韌性和良好的抗疲勞性能，并且對鋼材的表面質(zhì)量要求較高。橋梁鋼常采用堿性平爐鎮(zhèn)靜鋼，成功地采用了普通低合金鋼如16錳、15錳釩氮等。
鍋爐鋼
鍋爐鋼主要指用來制造過熱器、主蒸氣管和鍋爐火室受熱面用的材料。對鍋爐鋼的性能要求主要是有良好的焊接性能、一定的高溫強度和耐堿性腐蝕、耐氧化等。常用的鍋爐鋼有平爐冶煉的低碳鎮(zhèn)靜鋼或電爐冶煉的低碳鋼，含碳量wc在0.16%～0.26%范圍內(nèi)。制造高壓鍋爐時則應(yīng)用珠光體耐熱鋼或奧氏體耐熱鋼。也采用普通低合金鋼建造鍋爐，如12錳、15錳釩、18錳鉬鈮等。
焊條用鋼
這類鋼是專門供制造電弧焊和氣焊焊條鋼絲用。鋼的成分隨所焊材質(zhì)不同而異。根據(jù)需要，大致分碳素鋼、合金結(jié)構(gòu)鋼和不銹鋼三類。這些鋼的硫、磷含量ws、wP不大于0.03%，比一般鋼要求嚴些。這些鋼不要求力學(xué)性能，而只作化學(xué)成分的檢驗。
不銹鋼
不銹耐酸鋼簡稱不銹鋼，它是由不銹鋼和耐酸鋼兩大部分組成的。簡言之，能抵抗大氣腐蝕的鋼叫不銹鋼，而能抵抗化學(xué)介質(zhì)(如酸類)腐蝕的鋼叫耐酸鋼。一般說來，含鉻量wcr大于12%的鋼就具有了不銹鋼的特點
不銹鋼按熱處理后的顯微組織又可分為五大類：即鐵素體不銹鋼、馬氏體不銹鋼、奧氏體不銹鋼、奧氏體一鐵素體不銹鋼及沉淀硬化不銹鋼。
耐熱鋼
在高溫條件下，具有抗氧化性和足夠的高溫強度以及良好的耐熱性能的鋼稱作耐熱鋼。耐熱鋼包括抗氧化鋼和熱強鋼兩類。抗氧化鋼又稱不起皮鋼。熱強鋼是指在高溫下具有良好的抗氧化性能并具有較高的高溫強度的鋼。耐熱鋼主要用于在高溫下長期使用的零件。
高溫合金
高溫合金是指在高溫下具有足夠的持久強度、蠕變強度、熱疲勞強度、高溫韌性及足夠的化學(xué)穩(wěn)定性的一種熱強材料，用于1000攝氏度左右高溫條件下工作的熱動力部件。
按其基本化學(xué)成分的不同，又可分為鎳基高溫合金、鐵鎳基高溫合金及鈷基高溫合金。
精密合金是指具有特殊物理性能的合金。它是電氣工業(yè)、電子工業(yè)、精密儀表工業(yè)和自動控制系統(tǒng)中不可缺少的材料
精密合金按其不同的物理性能又分為七類，即：軟磁合金、變形永磁合金、彈性合金、膨脹合金、熱雙金屬、電阻合金、熱電偶合金。絕大多數(shù)精密合金是以黑色金屬為基的，只有少數(shù)是以有色金屬為基的。