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主要鋼材類別及典型牌號
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，可以精確控制其性能。鋼的種類繁多，主要分為以下幾類： 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全方位選擇。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
年級 低碳鋼（例如，AISI/SAE 1018、1045）
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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。
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典型應用： 機械結構件、軸、螺栓、齒輪、框架、焊接結構。
年級 中碳鋼（例如，AISI/SAE 1045、4140）
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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。
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典型應用： 曲軸、連桿、高強度螺栓、模座、齒輪、液壓缸管。
年級 高碳鋼（例如，AISI/SAE 1095、C45）
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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，焊接性能較差。它通常用於製造需要極高表面硬度的工具和零件。
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典型應用： 餐具、彈簧、鋸片、軸承零件、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。
年級 AISI/SAE 4140 — 鉻鉬鋼
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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。
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典型應用： 高強度軸、齒輪、連桿、石油鑽探設備、模具。
年級 AISI/SAE 4340 — 鎳鉻鉬鋼
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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。
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典型應用： 飛機起落架、重型車輛傳動軸、高強度緊固件、關鍵軍事裝備零件。
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。
年級 奧氏體不鏽鋼（例如，304、316）
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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）。。
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典型應用： 食品醫療設備、化學品容器、船舶配件、建築裝飾、消費品。
年級 馬氏體不鏽鋼（例如，410、440C）
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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。
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典型應用： 餐具、手術器械、軸承、閥門零件、幫浦軸。
年級 沉澱硬化不鏽鋼（例如，17-4 PH）
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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。
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典型應用： 航太結構件、高速離心機零件、核工業零件、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 (FAQ)
Q1 碳鋼和合金鋼的主要差異是什麼？
碳鋼主要依賴碳含量來控制其機械性能，而合金鋼則添加了鉻、鉬、鎳或釩等其他元素。這些合金元素顯著提高了合金鋼的淬透性、韌性、耐熱性和疲勞強度等性能，使其更適用於更高要求的結構和工程應用。
Q2 為什麼不銹鋼比普通鋼更耐腐蝕？
不鏽鋼至少含有10.5%的鉻，鉻與環境中的氧氣反應，在其表面形成一層薄而穩定的自修復鈍化氧化膜。這層氧化膜如同屏障，阻止進一步的氧化和腐蝕，並賦予不銹鋼優異的抗鏽蝕和耐化學腐蝕性能。
第三季 304不銹鋼和316不銹鋼有什麼差別？
304 和 316 均為奧氏體不鏽鋼，具有優異的耐腐蝕性和成形性。主要區別在於 316 含有 2%～3% 的鉬，這顯著提高了其抗點蝕和縫隙腐蝕性能，尤其是在富含氯化物的環境（例如海洋或化學加工應用）中。當預計會接觸鹽水或腐蝕性化學物質時，通常是首選 316。
第四季 什麼情況下應該選擇工具鋼而不是普通合金鋼？
當應用需要極高的硬度、優異的耐磨性、在反覆應力下保持尺寸穩定性，或在高溫下保持硬度（紅硬）時，應選擇工具鋼。這些特性使工具鋼成為製造模具、切割刀具、沖模、沖頭和其他高磨損工業零件的理想選擇。
Q5 熱處理如何影響碳鋼的性能？
淬火和回火等熱處理製程可以顯著改善碳鋼的機械性質。例如，AISI 1045 中碳鋼在正火狀態下的抗拉強度為 570–700 MPa，但經過淬火和回火處理後，其抗拉強度和硬度均可顯著提高。具體結果取決於碳含量、熱處理參數以及強度和韌性之間的所需平衡。
Q6 AISI 4340鋼適合CNC加工嗎？
是的，AISI 4340 可以進行機械加工，但通常在最終熱處理前的退火或正火狀態下進行加工，以獲得最佳效果。淬硬狀態下，加工難度會顯著增加。配備合適的刀具和切削參數的現代數控設備可以有效地加工 AISI 4340，使其成為高強度航空航天、國防和重型工業部件的理想選擇。