钢材中的碳含量—决定材料性能的关键因素

随着碳含量的增加，钢的强度和硬度也会随之提高。这使其非常适合需要高承载能力的应用，例如工具钢或机械部件。当碳含量达到2%时，该材料就被称为铸铁，而不再称为钢。铸铁强度很高，但无法进行塑性成形，即无法进行锻造或轧制。

延展性即材料发生塑性变形的能力，会随着碳含量的增加而降低。这可能会增加加工难度，并提高断裂风险。例如，在建筑和汽车工业中，延展性良好的材料至关重要。

并非所有钢材都适合焊接。随着碳含量的增加，可焊性往往会降低，碳含量在约0.20%以下的钢材通常被视为可焊。这是因为硬度增加会使钢材更容易产生裂纹。等效碳含量（CEV）用于精确评估可焊性，这是一个比较参数，既能提供钢材可焊性的信息，又能考虑其他合金元素的影响。

全球生产的钢材中有超过一半是结构钢。这些钢材主要用于建筑和机械制造领域，且这些领域对强度或耐腐蚀性等性能没有特殊要求。结构钢的碳含量通常非常低，因此具有一定的延展性。通常情况下，结构钢在发生断裂前可变形约25%。这一点在建筑行业中非常重要，因为通过变形可以发现构件上存在的过大应力。

不锈钢是高纯度合金钢或非合金钢的统称。为了满足耐腐蚀性等特殊要求，通常会添加铬或其他元素作为合金成分。因此，不锈钢的碳含量较低。碳对材料性能的影响，以AISI 316和AISI 316L不锈钢为例。这两种钢的元素成分仅在碳含量上有所不同。316L的碳含量较低（“L”代表“低碳”），因此具有更好的可焊性，且晶间腐蚀更少。

双相钢属于耐腐蚀和耐酸钢类，兼具不锈钢铬钢和不锈钢铬镍钢的特性。因此，其碳含量极低。然而，比双相钢中的碳含量更重要的是氮的合金化（最高可达0.3%）——这正是高合金钢与双相钢之间的区别所在。氮作为硬化元素，可提高机械强度。此外，氮还能提高抗点蚀和缝隙腐蚀的能力。

铸铁是一种碳含量较高（> 2.06%）的铁合金，因此其与钢有所区别。由于碳含量较高，铸铁质地坚硬且脆，因此无法进行锻造。但其熔点远低于钢，因此可通过模具进行铸造。与钢相比，铸铁可容纳更多的杂质，因此价格比钢低廉。