鋼の化学組成に応じて、炭素鋼と合金鋼の2つのカテゴリに分類できます。
炭素鋼は次のように分類されます。
- 低炭素鋼、0.25％未満の炭素含有量。
- 中炭素鋼、炭素含有量は0.25％-0.6％です。
- 炭素含有量が0.6％を超える高炭素鋼。
軟鋼は、炭素含有量が0.25％未満の炭素鋼です。 強度、硬度、柔らかさが低いことから、軟鋼とも呼ばれます。 これには、ほとんどの通常の炭素構造用鋼と一部の高品質炭素構造用鋼が含まれ、そのほとんどは熱処理なしの構造部品のエンジニアリングに使用され、一部は浸炭やその他の熱処理後に耐摩耗性が必要な機械部品に使用されます。
中炭素鋼は、熱間加工および切削性能は良好ですが、溶接性能は劣ります。 強度と硬度は低炭素鋼よりも高く、塑性と靭性は低炭素鋼よりも低くなります。 熱処理なし、冷間圧延材、冷間引抜材、または熱処理後に直接使用できます。 焼入れ強化中炭素鋼は、優れた包括的な機械的特性を備えています。 達成できる最高硬度はHRC55（HB538）程度で、σbは600〜1100MPaです。 したがって、中炭素鋼は、中強度レベルのさまざまな用途で最も広く使用されています。 建材としてだけでなく、さまざまな機械部品の製造にも幅広く使用されています。
高炭素鋼（高炭素鋼）は工具鋼と呼ばれることが多く、炭素含有量は0.60％〜1.70％で、焼入れ焼戻しが可能で、溶接性能が劣ります。 ハンマーやバールなどは、炭素含有量が0.75％の鋼でできています。 ドリルビット、タップ、リーマーなどの切削工具は、炭素含有量が0.90％から1.00％の鋼でできています。
鋼の溶接性能は、主にその化学組成に依存します。 最も影響力のある元素は炭素です。これは、金属の炭素含有量がその溶接性を決定することを意味します。 鋼の他の合金元素のほとんどは溶接を助長しませんが、それらの影響の程度は一般に炭素のそれよりはるかに小さいです。
一般に、低炭素鋼は溶接性が良く、特別な加工方法は必要ありません。 アルカリ電極で溶接する必要があるのは、低温、厚板、または高い要件が必要な場合、および適切な予熱が必要な場合のみです。 低炭素鋼の炭素および硫黄含有量が上限を超える場合、高品質の低水素溶接棒の使用、予熱および後熱などの手段に加えて、溝の形状を合理的に選択し、 熱亀裂を防ぐために、溶融比を下げる必要があります。
中炭素鋼は、溶接中にコールドクラックが発生する傾向があります。 炭素含有量が多いほど、熱影響部の硬化傾向が大きくなり、コールドクラックの傾向が大きくなり、溶接性が低下します。 母材の炭素含有量が増加すると、それに応じて溶接金属の炭素含有量も増加します。 硫黄の悪影響と相まって、溶接部に高温の亀裂が発生しやすくなります。 したがって、中炭素鋼の溶接では、耐クラック性に優れたアルカリ電極を使用し、クラックの発生を抑えるために予熱・後熱対策を講じる必要があります。
高炭素鋼を溶接する場合、この鋼は炭素含有量が高いため、溶接時に大きな溶接応力が発生します。 溶接熱影響部の硬化およびコールドクラックの傾向が大きく、溶接部もホットクラックが発生しやすくなっています。 高炭素鋼は中炭素鋼に比べて溶接時に高温割れが発生しやすいため、溶接性が最も悪く、一般的な溶接構造には使用されず、鋳造補修溶接や表面仕上げにのみ使用されます。 溶接後、応力を除去し、構造を固定し、亀裂を防ぎ、溶接の性能を向上させるために、溶接部を焼き戻しする必要があります。