JIS G4802 CS75 退火钢 - 高碳钢关键性能规格书

材料概述

JIS G4802 CS75 碳含量约 0.75%，是 JIS G4802 标准中碳含量最高的碳素钢牌号。退火态抗拉强度 640 MPa (与 CS70 持平，受限于共析成分极限)，维氏硬度 190 HV，伸长率仅 12% (A50) / 10% (A80)。该钢处于共析成分附近，珠光体含量极高，经适当热处理可获得极高硬度 (62-65 HRC) 和耐磨性，但脆性大、淬裂倾向极强、焊接几乎不可行。主要用途：高碳钢丝、琴钢丝、高硬度刃具、精密量具、特种弹簧、轴承钢替代 (小截面)。

物理与力学性能 (退火态，23°C)

一般性能

性能	数值	备注
密度	7.8 - 7.9 g/cm³	典型高碳钢值

力学性能

性能	数值	备注
弹性模量	200 - 215 GPa	典型高碳钢值
伸长率 A50	12 %	-
伸长率 A80	10 %	-
洛氏硬度 B 标尺	90 HRB	-
表面洛氏硬度 15-T	90 HR15T	-
表面洛氏硬度 30-T	76 HR30T	-
维氏硬度	190 HV	-
泊松比	0.29	典型高碳钢值
剪切模量	81 GPa	典型高碳钢值
抗拉强度	640 MPa	-

热学与电学性能

与 CS70 完全一致：热膨胀系数 1.32E-5 1/K、最高使用温度 500°C、熔点 1289-1478°C、比热容 486 J/(kg·K)、热导率 36 W/(m·K)；电阻率 1.43-1.74E-7 Ω·m。

CS70 vs CS75 细微差异与选择判据

对比项	CS70 (0.70%C)	CS75 (0.75%C)	选择建议
退火态硬度/强度	190 HV / 640 MPa	190 HV / 640 MPa	退火态无显著差异
淬火后最大硬度	62-64 HRC	63-65 HRC	CS75 略高 1 HRC，耐磨略优
淬裂倾向	高	极高	CS75 更敏感，必须分级/等温淬火
脱碳敏感性	极高	极高	同等严格防护
弹簧疲劳极限	高	略高 (强度更高)	高疲劳弹簧优选 CS75，但需严控表面质量
冷镦/冷成形性	极差	极差	均需球化退火，CS75 更难成形
典型线材规格	φ1-10mm	φ0.5-6mm	CS75 更多用于细线材

高碳钢丝/琴钢丝制造工艺路线 (CS75 典型)

热轧盘条：连铸坯 → 加热 1150-1200°C → 粗轧/精轧 → 盘条 φ5.5-16mm → 空冷。
酸洗磷化：盐酸酸洗除鳞 → 水洗 → 磷酸锌/磷酸钠磷化 → 润滑剂 (皂化/聚合物) 涂覆。
多道次冷拉：球化退火盘条 → 多道次冷拉 (累计变形量 85-95%) → 道间退火 (680-720°C 保护气氛) → 成品线径。
成品热处理 (视用途)：
- 琴钢丝 (SWRS82A/B)：最终态冷拉态，或低温回火 (250-300°C) 消应力，抗拉 2000-2400 MPa。
- 高强螺栓线材 (12.9级)：调质线材 (淬火+高温回火) → 冷镦成形。
- 弹簧钢丝 (SWP-B/V)：冷拉成型 → 300-400°C 回火 → 抛丸强化。
表面质量控制：涡流/磁粉探伤 100% 检测，表面裂纹/折叠/结疤零容忍，脱碳层深度 <0.015mm (A类) 或 <0.03mm (B类)。

替代材料参考 (当 CS75 不满足要求时)

更高耐磨/硬度：轴承钢 GCr15 (100Cr6, SUJ2) - 淬火 62-65 HRC，淬透性好、组织均匀、疲劳寿命长。
大截面高强度：合金弹簧钢 60Si2Mn、50CrV4、51CrV4 - 油淬淬透、心部硬化、抗疲劳优异。
高温/耐蚀弹簧：不锈钢弹簧丝 (302HQ, 316L, 17-7PH) 或镍基合金 (Inconel X-750, Nimonic 90)。
工具钢替代：SK5 (0.80-0.90%C)、SKS3 (Cr-W)、SKD11 (Cr-Mo-V) - 耐磨性、淬透性、抗崩刃性全面优于碳素工具钢。

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