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碳钢的不足：(1)淬透性低。一般情况下，碳钢水淬的X大淬透直径只有10mm-20mm。(2) 强度和屈强比较低。如普通碳钢Q235钢的σs为235MPa，而低合金结构钢16Mn的σs则为360MPa以上。40钢的 σs /σb仅为0.43, 远低于合金钢。
(3) 回火稳定性差。由于回火稳定性差，碳钢在进行调质处理时，为了保证较高的强度需采用较低的回火温度，这样钢的韧性就偏低；为了保证较好的韧性，采用高的回火温度时强度又偏低，所以碳钢的综合机械性能水平不高。(4) 不能满足特殊性能的要求。碳钢在抗氧化、耐蚀、耐热、耐低温、耐磨损以及特殊电磁性等方面往往较差，不能满足特殊使用性能的需求。
牌号的X部用数字标明碳含量。规定结构钢以万分之一为单位的数字（两位数）、工具钢和特殊性能钢以千分之一为单位的数字（一位数）来表示碳含量，而工具钢的碳含量X过1%时，碳含量不标出。在表明碳含量数字之后，用元素的化学符号表明钢中主要合金元素，含量由其后面的数字标明，平均含量少于1.5%时不标数, 平均含量为1.5%～2.49%、2.5%～3.49%……时,相应地标以2、3……。
成分特点(1)低碳：碳含量一般为0.10%～0.25%，使零件心部有足够的塑性和韧性。(2) 加入提高淬透性的合金元素：常加入Cr、Ni、Mn、B等。(3) 加入阻碍奥氏体晶粒长大的元素：主要加入少量强碳化物形成元素Ti、V、W、Mo等，形成稳定的合金碳化物。
20Cr低淬透性合金渗碳钢。这类钢的淬透性低，心部强度较低。20CrMnTi中淬透性合金渗碳钢。这类钢淬透性较高、过热敏感性较小，渗碳过渡层比较均匀，具有良好的机械性能和工艺性能。18Cr2Ni4WA和20Cr2Ni4A高淬透性合金渗碳钢。这类钢含有较多的Cr、Ni等元素，淬透性很高，且具有很好的韧性和低温冲击韧性。
成分特点(1) 中碳：碳含量一般在0.25%～0.50%之间，以0.4%居多；(2) 加入提高淬透性的元素Cr、Mn、Ni、Si等：这些合金元素除了提高淬透性外，还能形成合金铁素体，提高钢的强度。如调质处理后的40Cr钢的性能比45钢的性能高很多；(3) 加入防止X二类回火脆性的元素：含Ni、Cr、Mn的合金调质钢，高温回火慢冷时易产生X二类回火脆性。在钢中加入Mo、W可以防止X二类回火脆性，其适宜含量约为0.15%～0.30%Mo或0.8%～1.2%的W。
