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鋼是一種主要由鐵和碳組成的合金。透過調節碳含量、添加其他合金元素（如鉻、鎳、鉬、釩）以及進行熱處理工藝，可以精確控制其性能。
鋼材種類繁多，主要分為碳鋼、合金鋼、不銹鋼和工具鋼。這涵蓋了從高延展性到超高強度，從一般耐候性到極強耐腐蝕性的各種選擇。現代數控技術能夠高效加工各種鋼材，完美兼顧複雜幾何形狀和高尺寸精度。
1. 碳鋼
●低碳鋼（例如，AISI/SAE 1018、1045）
特徵
碳含量通常低於0.25%。 強度較低，但韌性、延展性和焊接性極佳冷成型和冷加工都很容易進行。
典型應用
機械結構件 軸 螺栓 齒輪 影格 焊接結構
● 中碳鋼（例如，AISI/SAE 1045、4140）
特徵
碳含量約為0.25%～0.60%。經熱處理（淬火和回火）後，其性能達到… 強度、硬度和耐磨性之間取得了良好的平衡它是最常用的淬火回火結構鋼。
典型應用
曲軸 連桿 高強度螺栓 模座 齒輪 液壓缸管
●高碳鋼（例如，AISI/SAE 1095、C45）
特徵
碳含量高於0.60%。它可以達到 極高的硬度和耐磨性但脆性增加，焊接性能差。通常用於製造需要極高表面硬度的工具和零件。
典型應用
刀具 泉 鋸片 軸承部件 高強度鋼絲
AISI 1045（中碳鋼）典型表現－正火狀態
| 財產 | 價值 | 筆記 |
| 抗拉強度（兆帕） | 570 – 700 | |
| 屈服強度（兆帕） | ≥ 310 | |
| 斷裂伸長率（%） | ≥ 16 | 良好的整體機械性能 |
| 硬度（布氏硬度） | 約170 | |
| 密度（克/立方厘米） | 7.85 | |
| 註：經熱處理後，性能可顯著改善。 | ||
2. 合金鋼
合金鋼是在碳鋼中添加鉬、鉻、鎳等元素，以增強其強度、韌性、淬透性或耐熱性。
● AISI/SAE 4140（鉻鉬鋼）
特徵
一種用途廣泛的中碳合金鋼。添加鉬和鉻使其具有以下特性： 優異的硬化性、強度和韌性從而可以在更大的橫截面上獲得均勻的性能。
典型應用
高強度軸 齒輪 連桿 石油鑽探設備 模具
● AISI/SAE 4340（鎳鉻鉬鋼）
特徵
代表 超高強度合金鋼添加鎳使其能夠 保持優異的韌性和抗疲勞性能 即使在非常高的強度水平下，它也適用於承受極端載荷的部件。
典型應用
飛機起落架 重型車輛傳動軸 高強度緊固件 關鍵軍事裝備部件
3. 不銹鋼
不鏽鋼以鉻（≥10.5%）為主要合金元素，形成鈍化膜，因而具有優異的耐腐蝕性。
● 奧氏體不鏽鋼（例如，304、316）
特徵
無磁性、優異的耐腐蝕性、以及極佳的成形性和焊接性由於添加了鉬， 316不銹鋼比304不銹鋼具有更好的抗點蝕性和耐化學腐蝕性（尤其是耐氯化物腐蝕性）。。
典型應用
食品和醫療設備 化學品容器 船用配件 建築裝飾 消費品
● 馬氏體不鏽鋼（例如，410、440C）
特徵
可進行熱處理 達到高硬度和強度它具有一定的耐腐蝕性和耐磨性，但韌性和焊接性相對較差。
典型應用
刀具 手術器械 軸承 閥門部件 泵浦軸
●沉澱硬化不鏽鋼（例如，17-4 PH）
特徵
透過特殊熱處理（沉澱硬化）， 它在保持良好耐腐蝕性的同時，也實現了接近高強度合金鋼的機械性能。它具有較低的加工硬化傾向。
典型應用
航空航太結構件 高速離心機部件 核工業部件 高端模具
AISI 304不鏽鋼典型表現－固溶退火狀態
| 財產 | 價值 | 筆記 |
| 抗拉強度（兆帕） | ≥ 515 | |
| 屈服強度（0.2%偏移，MPa） | ≥ 205 | |
| 斷裂伸長率（%） | ≥ 40 | 優異的塑性和韌性 |
| 硬度（布氏硬度） | ≤ 201 | |
| 密度（克/立方厘米） | 8 |
4. 工具鋼
工具鋼是專門為製造工具（例如模具和刀具）而開發的。 追求極致的硬度、耐磨性、紅硬性和尺寸穩定性。
D2
高碳高鉻冷作鋼
具有高耐磨性和中等韌性，適用於高壽命冷沖壓模具和精密沖裁模具。
H13
熱作模具鋼
在高溫下仍能維持高強度和耐磨性，並具有良好的抗熱疲勞性能。適用於壓鑄模具和熱鍛造模具。
S7
抗衝擊工具鋼
以其優異的韌性而聞名。用於承受高衝擊負荷的鑿子、沖頭和剪切刀片。
常見問題解答
碳鋼和合金鋼的主要差異是什麼？
碳鋼主要由鐵和碳組成，其他元素含量極少。合金鋼則有意添加鉻、鎳或鉬等元素，以增強其特定性能，例如淬透性、韌性、耐腐蝕性或耐熱性，使其適用於更高要求的工程應用。
為什麼 AISI 4140 是CNC加工中最廣泛使用的合金鋼之一？
AISI 4140 兼具強度、韌性和可淬性。其鉻鉬成分使其在熱處理後能夠在大橫截面上保持均勻的機械性能，因此非常適合用於數控加工中的高應力部件，例如軸、齒輪和模座。
304不銹鋼和316不銹鋼有什麼差別？
兩者都是奧氏體不銹鋼，具有優異的耐腐蝕性和焊接性。主要差異在於316不銹鋼含有鉬，這顯著提高了其抗點蝕和化學侵蝕（尤其是氯化物侵蝕）的能力。因此，316不銹鋼是海洋環境、化學加工和醫療應用的首選材料。
什麼時候應該選擇工具鋼而不是普通合金鋼來製造零件？
當零件需要極高的硬度、優異的耐磨性或在高溫下保持性能時，例如模具、沖模、切削刀具和沖頭，應選擇工具鋼。而對於結構件，韌性和可加工性比極高的硬度更為重要，因此標準合金鋼更適用。
高碳鋼可以焊接嗎？
高碳鋼（碳含量高於0.60%）由於其在熱影響區易形成硬脆的微觀組織，焊接性能較差，容易產生裂痕。如果必須焊接，則需要特殊的預熱和焊後熱處理工藝。對於需要良好焊接性能的應用，強烈建議使用低碳鋼或中碳鋼。
是什麼讓 17-4 PH 不鏽鋼適用於航空航天應用？
17-4 PH（沉澱硬化）不鏽鋼在保持良好耐腐蝕性的同時，也能達到與高強度合金鋼相媲美的機械性質。其低加工硬化傾向以及可精確進行熱處理以獲得不同強度等級的能力，使其非常適用於航空航天結構件、高速旋轉部件以及其他對強度和耐腐蝕性都至關重要的關鍵應用。