低碳鋼（mild steel），又稱無硅鋼片、軟鋼，是指含碳量小于0.25%的碳素鋼和合金鋼的總稱，具有塑性、韌性好，而硬度、強度低，耐磨性差等特點。
1867年，有了貝塞麥變煉鋼法，才生產出適宜于沖壓和延展成鐵坯的低碳鋼。1886年，美國西屋電器公司開始用熱軋低碳鋼板制作變壓器疊片鐵芯，到1890年，0.35mm厚的熱軋低碳鋼板已廣泛用于制造電機和變壓器。
低碳鋼退火組織為鐵素體和少量珠光體，其強度和硬度較低，塑性和韌性較好。因此，其冷成形性良好，可采用卷邊、折彎、沖壓等方法進行冷成形。這種鋼材具有良好的焊接性。
低碳鋼包括大部分普通碳素結構鋼和一部分優(yōu)質碳素結構鋼，大多不經熱處理用于工程結構件，有的經滲碳和其他熱處理用于要求耐磨的機械零件。低碳鋼一般軋成角鋼、槽鋼、工字鋼、鋼管、鋼帶和鋼板，用于制作各種建筑構件、容器、箱體、爐體和農業(yè)機具等。
歷史沿革
1853年出現(xiàn)西門——馬丁煉鋼法，1867年有貝塞麥變煉鋼法，生產出適宜于沖壓和延展成鐵坯的低碳鋼。1886年，美國西屋電器公司開始用熱軋低碳鋼板制作變壓器疊片鐵芯；到1890年，0.35mm厚的熱軋低碳鋼板已廣泛用于制造電機和變壓器。1957年，武漢長江大橋建成，該橋采用的便是低碳鋼。2025年2月，武漢鋼鐵有限公司生產出中國內首批“低碳鋼筋”，比常規(guī)工藝減少碳排放比例達45%。
分類
低碳鋼包括大部分普通碳素結構鋼和一部分優(yōu)質碳素結構鋼，大多不經熱處理用于工程結構件，有的經滲碳和其他熱處理用于要求耐磨的機械零件。其典型的鋼種有WH70、WDB620、SPHC、低碳貝氏體鋼、管線鋼等低碳合金高強、高韌鋼種。
特點
低碳鋼一般是指含碳量在0.10～0.25%之間的鋼。低碳鋼退火組織為鐵素體和少量珠光體，其強度和硬度較低，塑性和韌性較好。因此，其冷成形性良好，可采用卷邊、折彎、沖壓等方法進行冷成形。這種鋼材具有良好的焊接性。碳含量很低的低碳鋼硬度很低，切削加工性不佳，淬火處理可以改善其切削加工性。
低碳鋼有較大的時效傾向，既有淬火時效傾向，還有形變時效傾向。當鋼從高溫較快冷卻時，鐵素體中碳、氮處于過飽和狀態(tài)，它在常溫也能緩慢地形成鐵的碳氮物，因而鋼的強度和硬度提高，而塑性和韌性降低，這種現(xiàn)象稱為淬火時效。低碳鋼即使不淬火而空冷也會產生時效。低碳鋼經形變產生大量位錯，鐵素體中的碳、氮與位錯發(fā)生彈性交互作用，碳、氮原子聚集在位錯線周圍。這種碳、氮原子與位錯線的結合體稱為柯姓氣團(柯垂耳氣團)。它會使鋼的強度和硬度提高，而塑性和韌性降低，這種現(xiàn)象稱為形變時效。
形變時效比淬火時效對低碳鋼的塑性和韌性有更大的危害性。在低碳鋼的拉伸曲線上有明顯的上、下兩個屈服點。自上屈服點出現(xiàn)直到屈服延伸結束，在試樣表面出現(xiàn)由于不均勻變形而形成的表面皺褶帶，稱為呂德斯帶。不少沖壓件往往因此而報廢。其防止方法有兩種。一種是預形變法，預形變的鋼放置一段時間后沖壓時也會產生呂德斯帶，因此預形變的鋼在沖壓之前放置時間不宜過長。另一種是鋼中加入鋁或鈦，使其與氮形成穩(wěn)定的化合物，防止形成柯姓氣團引起的形變時效。
性能
低碳鋼屬于塑性材料，其延伸率為20%~30%。低碳鋼拉伸時的應力應變曲線主要分四個階段：彈性階段、屈服階段、強化階段、局部變形階段，在局部變形階段有明顯的屈服和頸縮現(xiàn)象。
低碳鋼壓縮時的比例極限、彈性極限、彈性模量和屈服極限都與拉伸時基本相同。進入強化階段后，試件的橫截面顯著增大，試件越壓越扁，由于兩端面上的摩擦，使試件變成鼓形，不會產生斷裂，故測不出材料的抗壓強度。所以，一般不作低碳鋼的壓縮試驗。
溫度增加，低碳鋼的抗拉強度有所增加，當溫度在250~350°C時，抗拉強度最大。之后，隨溫度的繼續(xù)增加， 抗拉強度顯著下降。低碳鋼的屈服極限和比例極限隨溫度的升高而下降。當溫度超過300~350°C后，屈服階段消失。
生產工藝
成分
低碳鋼生產過程中主要涉及到的化學元素有碳元素、錳元素、磷、硫元素、硅、酸溶鋁、鈦元素、氮等。其中碳元素是提高低碳鋼板材強度最有效的元素，但是該元素也能對低碳鋼板材的韌性和焊接性起到反作用，所以在生產過程中要對碳元素含量按照標準的中下限進行嚴格控制，以此保證低碳鋼板材的綜合性能。
板坯加熱
對于低碳鋼來說，由于其成分上采用普通鋼不同，其中含有難于溶解的硅元素、酸溶鋁、鈦元素、氮元素等微合金元素，所以對加熱溫度要求較高，以避免板坯過熱、過燒，從而影響低碳鋼板材的綜合性能，由于不同厚度規(guī)格的板坯，其在爐時間和出爐溫度是不同的，通常情況下，250mm厚度板材在加熱過程中，在爐時間不得小于200min，爐內溫度要控制在1220-1250℃之間；280mm 厚度板材在加熱過程中，在爐時間不得小于 240min，爐內溫度要控制在1230-1260℃之間 ；320mm 厚度板材在加熱過程中，在爐時間不得小于 280min，爐內溫度要控制在 1265-1285℃之間 。加熱所使用的設備為 RH 爐，除了要對加熱時間和加熱溫度進行嚴格控制以外，還要結合生產需求，還要對 RH 爐其他技術參數(shù)進行設定，精煉鋼水范圍設定在 235-270 t ?爐?1，處理周期設定為 30-38min。將加熱后得到的鋼水進行處理，要求處理后的鋼水中硫含量≤ 0.0030% ，鋼渣厚≤ 15mm，為后續(xù)冷卻和軋制提供高質量鋼水。
冷卻軋制
首先對鋼水進行單道次壓縮，為了保證在對鋼水加熱過程中能夠是微合金元素充分固溶到板材中，首先將 30℃ /s 的速度加熱到 1000℃，然后保溫5.5min后，以 15℃ /s 的速度冷卻到變形溫度，保溫 15min 后以消除鋼水內部溫度梯度，然后對其進行壓縮變形，將變形溫度控制在 850-1100℃范圍內，變形后空冷到溫室。然后對其進行雙道次壓縮，將溫度以 35℃ /s 的速度加熱到1200℃，保溫 4.5min 后以 20℃ /s 的速度冷卻到不同變形溫度，保溫 18min 后進行雙道次壓縮變形，變形溫度控制在 860-1200℃范圍內，道次變形間隔時間為 110-450s 范圍內，應變速度控制在5.6s。由于不同低碳鋼板材成本厚度不同，冷卻軋制參數(shù)也有所不同。
板形控制
在對低碳鋼板材平整軋制過程中，低碳鋼塑性形變形態(tài)會因板材下壓量分布的不均勻度不同而明顯地呈現(xiàn)出兩種形態(tài)，一是板形調整有效狀態(tài)，二是板形調整飽和狀態(tài) 。在板材軋制過程中咬入能力是限制板形下壓規(guī)程分布的主要因素，所以對低碳鋼板材板形控制，首先要控制板材軋制過程中咬入能力，咬入能力在很大程度上取決于軋機型式、軋制速度、鋼板溫度、板材表面狀態(tài)等因素。
通常情況下將其進行滲碳，然后淬火，再低溫回火后使用。這樣的低碳鋼，在表面屬于高碳，具有高強度和高耐磨性，而心部保持了較高的強度(因為回火溫度低)和韌性(因為碳質量分數(shù)低)。
應用領域
低碳鋼大多不經熱處理用于工程結構件，有的經滲碳和其他熱處理用于要求耐磨的機械零件。如用作滲碳和建筑用結構鋼，用以制作屋架、橋梁、柱、吊車梁、管道以及其他構件，并軋制鋼筋用于鋼筋混凝土中。也可用作家用電器的小電機、小變壓器和75kW以下的非連續(xù)運行的電機鐵芯。
低碳鋼一般軋成角鋼、槽鋼、工字鋼、鋼管、鋼帶和鋼板，用于制作各種建筑構件、容器、箱體、爐體和農業(yè)機具等。優(yōu)質低碳鋼軋成薄板，制作汽車駕駛室、發(fā)動機罩等深沖制品：還軋成棒材，用于制作強度要求不高的機械零件。低碳鋼在使用前一般不經熱處理，碳含量在0.15%以上的經滲碳或氰化物處理，用于要求表層硬度高、耐磨性好的軸、軸套、鏈輪等零件。
低碳鋼由于強度較低，使用受到限制。適當增加低碳鋼中錳含量，并加入微量釩、鈦、鈮等合金元素，可大大提高鋼的強度。若降低鋼中碳含量并加入少量鋁、少量硼和碳化物形成元素，則可得到超低碳貝氏體組織，其強度很高，并保持較好的塑性和韌性。
發(fā)展趨勢
原先由于低碳鋼固有的特性，使其使用范圍大大受到局限，隨著中國國內一些新技術在鋼鐵行業(yè)的應用，低碳鋼得到了很好的開發(fā)利用，中國國內一些大型鋼廠或鋼鐵貿易公司都積極地與國內的大型吊索具企業(yè)密切合作，共同開發(fā)出一系列高技術高精密高質量的索具產品。從技術創(chuàng)新發(fā)展來看，低碳鋼生產領域正朝著更加智能化和自動化的方向發(fā)展。通過引入先進的制造技術和設備，提高生產效率、降低成本、改善產品質量，是行業(yè)的重要趨勢之一。為了滿足現(xiàn)代汽車、建筑、航空航天等行業(yè)對鋼材強度和輕量化的需求，低碳鋼也在向高強度、耐腐蝕、可焊接、易加工等方向發(fā)展。低碳鋼的生產過程逐步實現(xiàn)智能化和自動化，通過數(shù)字化技術（如物聯(lián)網、大數(shù)據、人工智能）來優(yōu)化生產工藝，減少資源浪費，提高生產效率。
參考資料 >
變廢為寶，極致降碳!....新浪微博.2025-02-15
生產過程減碳近半 325噸武鋼產 “綠色鋼筋”發(fā)往上海.武漢市生態(tài)環(huán)境局.2025-02-15
2024年低碳鋼行業(yè)分析:我國是全球最大的低碳鋼生產國.中國報告大廳.2025-02-15