ASTM A513 1015级钢管——耐用低碳钢的卓越力学性能
材料概述
ASTM A513 1015级钢管是碳含量0.13-0.18%的低碳钢管材基准牌号，以其强度、塑性、焊接性、加工性的最佳平衡，成为机械结构件、液压元件、汽车零部件的“通用主力钢级”。本文汇总其各供货状态下的核心性能数据，为选材提供一站式参考。
主要性能参数（典型值，冷拔/轧制态）
一般物理性能
| 性能项目 | 温度 | 数值 | 备注 |
|---|---|---|---|
| 密度 | 23.0 °C | 7.8 – 7.9 g/cm³ | 低碳钢典型值 |
力学性能（室温）
| 性能项目 | 温度 | 数值 | 备注 |
|---|---|---|---|
| 弹性模量 | 23.0 °C | 200 – 215 GPa | 低碳钢典型值 |
| 断后伸长率 (A50) | 23.0 °C | 5 % | 冷拔硬化态 |
| 洛氏硬度 (HRB) | 23.0 °C | 77 | — |
| 泊松比 | 23.0 °C | 0.29 | 低碳钢典型值 |
| 剪切模量 | 23.0 °C | 82 GPa | 低碳钢典型值 |
| 抗拉强度 | 23.0 °C | 450 MPa | — |
| 屈服强度 | 23.0 °C | 380 MPa | — |
热学性能
| 性能项目 | 温度 | 数值 | 备注 |
|---|---|---|---|
| 线膨胀系数 | 23.0 °C | 1.32E-5 – 1.38E-5 1/K | 低碳钢典型值 |
| 最高使用温度 | — | 500 °C | 碳钢典型值 |
| 熔点 | — | 1480 – 1526 °C | 低碳钢典型值 |
| 比热容 | 23.0 °C | 465 J/(kg·K) | 低碳钢典型值 |
| 热导率 | 23.0 °C | 25 – 93 W/(m·K) | 低碳钢典型值 |
电学性能
| 性能项目 | 温度 | 数值 | 备注 |
|---|---|---|---|
| 电阻率 | 23.0 °C | 1.43E-7 – 1.74E-7 Ω·m | 碳钢典型值 |
磁学性能
| 性能项目 | 数值 | 备注 |
|---|---|---|
| 居里温度 | 770 °C | 低碳钢典型值 |
化学成分（质量分数，%）
| 元素 | 含量范围 |
|---|---|
| 碳 (C) | 0.13 – 0.18 |
| 锰 (Mn) | 0.30 – 0.60 |
| 磷 (P) | ≤ 0.04 |
| 硫 (S) | ≤ 0.035 |
不同供货状态性能对比
| 供货状态 | 屈服(MPa) | 抗拉(MPa) | 伸长率(%) | 硬度HRB | 典型用途 |
|---|---|---|---|---|---|
| 冷拔硬态 (CW) | 380-450 | 450-520 | 5-8 | 75-85 | 高强轴套、滚珠丝杠管、精密导向 |
| 去应力退火 (SR) | 345 | 415 | 12 | 72 | 液压缸筒、汽车转向柱、结构件 |
| 正火 (N) | 260-300 | 380-420 | 20-25 | 65-70 | 大量切削件、复杂冷成形、焊接结构 |
| 退火软态 (A) | 200-240 | 330-380 | 30-35 | 55-65 | 深冲、极限弯曲、冷镦毛胚 |
1015钢级定位：A513系列“黄金平衡点”
| 钢级 | 碳含量 | 强度等级 | 成形性 | 焊接性 | 市场占有率 |
|---|---|---|---|---|---|
| 1008 | 0.10% | 低 | ★★★★★ | ★★★★★ | 15% |
| 1010 | 0.10% | 中低 | ★★★★☆ | ★★★★★ | 25% |
| 1015 | 0.15% | 中 | ★★★★☆ | ★★★★☆ | 35% |
| 1020 | 0.20% | 中高 | ★★★☆☆ | ★★★★☆ | 15% |
| 1026 | 0.26% | 高 | ★★☆☆☆ | ★★★☆☆ | 10% |
热处理响应特性
- 渗碳：900-930°C渗碳，表面硬度可达HRC 58-62，芯部保持韧性——齿轮、凸轮、销轴首选
- 碳氮共渗：820-860°C，低温少变形，耐磨抗咬死——精密齿轮、轴承套圈
- 调质：860°C淬火+500°C回火，综合性能σb=650MPa, σs=450MPa——高强螺栓、连杆
- 正火：920°C空冷，细化晶粒，改善切削——大批量车削件毛胚
典型应用矩阵
| 行业 | 典型零件 | 推荐状态 | 关键考量 |
|---|---|---|---|
| 液压气动 | 缸筒、活塞杆、集成块 | SR / CW | 内孔精度、疲劳强度 |
| 汽车制造 | 转向柱、半轴套、减震器外筒 | SR / N | 尺寸稳定性、焊接性 |
| 工程机械 | 销轴、衬套、回转支承滚道 | CW / 渗碳 | 耐磨、表面硬度 |
| 农业机械 | 传动轴、犁柱、播种机框架 | N / SR | 成本、焊接、抗冲击 |
| 标准件 | 高强螺栓、螺母、垫圈毛胚 | N / A | 冷镦、调质响应 |
采购与质控要点
- 认准 ASTM A513 Type 1(热轧)/Type 2(冷拔)/Type 5(DOM) 订货标准
- 要求供方提供 EN 10204 3.1证书，含热号、化学成分、力学性能、无损检测
- 关键应用需 第三方见证取样：拉伸、扩口、压扁、涡流探伤
- 表面要求：无裂纹、折叠、结疤；轻微划伤≤壁厚10%可打磨修复
- 端部保护：塑料帽/涂漆防锈，防止运输磕碰损伤螺纹/配合面
金属
- ASTM A513 1030 正火钢：中碳结构钢管性能规范
- ASTM A513 1035 DOM 钢管：冷拔精密管高强性能解析
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- ASTM A513 1040 DOM 钢：关键性能与规格参数
- ASTM A513 1040 DOM 冷拔钢管 – 消除应力中碳钢性能
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- ASTM A513 Grade 1015 正火钢 – 低碳高强材料
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- ASTM A513 Grade 1026 DOM 钢：关键性能与规格
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