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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、框架、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，焊接性能較差。它通常用於製造需要極高表面硬度的工具和零件。
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 | |
| ⚠ 注意：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。
● 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 食品醫療設備、化學品容器、船舶配件、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 餐具、手術器械、軸承、閥門零件、幫浦軸。
● 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)
問 碳鋼和合金鋼有什麼差別？
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、鉬或釩等其他元素，以增強其某些特定性能，例如可淬性、韌性、耐腐蝕性或高溫強度，使其超越純碳鋼所能提供的性能。
問 為什麼在海洋或化學環境中，316不銹鋼比304不銹鋼更受歡迎？
316不銹鋼含有鉬（通常為2%～3％），這顯著提高了其抗氯化物引起的點蝕和縫隙腐蝕性能。因此，與304不銹鋼相比，316不銹鋼更適合用於船舶配件、化學設備以及任何高氯化物暴露環境。
問 高碳鋼可以焊接嗎？
高碳鋼（碳含量高於0.60%）通常被認為難以焊接。高碳含量會增加熱影響區硬化和開裂的風險。當必須焊接時，通常需要進行預熱和焊後熱處理，以最大程度地降低這些風險。
問 是什麼讓 17-4 PH 不鏽鋼適用於航空航天應用？
17-4 PH不銹鋼兼具不銹鋼的耐腐蝕性和接近高強度合金鋼的機械性能，這是透過沉澱硬化熱處理過程實現的。其低加工硬化傾向和熱處理過程中的尺寸穩定性使其成為精密航空航天結構件的理想材料。
問 AISI 4340鋼相比4140鋼的主要優點是什麼？
AISI 4340 除了鉻和鉬之外，還含有鎳，這使其在超高強度水平下具有卓越的韌性和抗疲勞性。雖然 4140 是一種優秀的通用合金鋼，但 4340 是專為最嚴苛的應用而設計的，例如飛機起落架和重型傳動軸，在這些應用中，極高的強度和衝擊韌性都至關重要。
問 我該如何根據我的應用需求，在 D2、H13 和 S7 三種工具鋼之間進行選擇？
選擇取決於主要運行條件： D2 最適合需要最大耐磨性的冷加工應用（例如，沖壓模具和落料模具）。 H13 專為高溫應用而設計，具有優異的抗熱疲勞性能，是壓鑄和熱鍛造的理想選擇。 S7 它優先考慮衝擊韌性而非耐磨性，因此是承受反覆衝擊負荷的工具（如鑿子和衝子）的理想選擇。