为这份深入的 CNC 材料指南“钢”自己

在需要高性能、耐用部件的领域，例如汽车、航空航天和机器人行业，钢和铝往往是许多应用的首选材料。然而，钢和铝的物理特性和价格点非常不同，因此确定哪个更适合给定零件非常重要。

这些决定因素之一通常是制造方法，在这些行业中通常是 CNC 加工。在加工金属零件时，钢可能是比铝更合适的材料选择有几个关键原因。虽然铝的重量非常轻，但钢的强度要高得多。更重要的是，铝往往要贵得多。

然而，选择不仅仅归结为铝与钢。钢材实际上是一个材料家族，在材料选择过程中仔细评估不同的钢材及其各自的优势和局限性非常重要。以下是四种最常加工的钢材类型，以及产品团队应该了解的每种钢材。

1. 4140钢

4140 钢因其高疲劳强度、整体韧性以及耐磨和抗冲击性而被用于众多行业。 4140 的化学成分使其特别坚固、坚韧、延展性和可硬化性。此外，铬和钼有助于耐腐蚀性，锰和碳含量进一步提高淬透性，同时促进脱氧。它被认为用途广泛且易于加工，可用于许多通用钢制零件。

4140钢比普通碳钢更坚韧，因此需要更大的力才能有效成型。此外，在加工 4140 钢时，退火比简单的低碳钢更重要。虽然经常淬火硬化，但 4140 不易焊接，需要进行焊前和焊后热处理以防止开裂，并注意使用兼容的填充材料。

4140 需要比非合金纯碳钢稍高的材料成本，以及显着更高的加工成本。但是，由于它非常坚固耐用，因此被认为具有很高的性价比。

机械规格：

• 热处理：油淬，540°C回火，25mm圆
• 极限抗拉强度：1140 MPa
• 断裂伸长率：18%
• 弹性模量：205 GPa
• 硬度：35 HRC

2。 1018钢

1018钢是由铁、碳、锰、磷、硫组成的通用碳素钢。 1018钢具有优良的可焊性，但不如其他一些钢硬。

1018钢的主要优点是它的可加工性。它非常容易成型、锻造、焊接和热加工，这使其适用于需要严重弯曲或其他精细特征的零件。因此，1018 钢通常用于轴、心轴、销或杆等应用。它也被认为是渗碳零件的不错选择。

虽然 1018 钢可以焊接，但当钢已碳氮共渗和渗碳时，不建议焊接。这是制造团队在使用 1018 钢时应注意的限制。由于材料的质地相对柔软，因此也很难完成。

1018 钢的可加工性、强度和精度都伴随着高昂的价格。它比一些同类钢材更贵，但比这些同类钢材更适合 CNC 加工。

机械规格：

• 冷拉
• 极限抗拉强度：440 MPa
• 断裂伸长率：15%
• 弹性模量：200 GPa
• 硬度：71 HRB

3。 1045钢

1045钢由铁、碳、硅、锰和硫或磷组成。它是一种中碳钢，专为提高强度和硬度而设计。它的尺寸精度、直线度和同心度使其特别适合高速应用。它经常用于制造螺栓、螺柱、齿轮、车轴和轴。

通常选择 1045 是因为它的相对强度和抗冲击性。 1045 钢在 Izod 冲击试验中测量为 54。与高碳钢或高合金钢相比，它的可加工性也很高，无论是在冷拉还是正火状态下，都更容易焊接。

但是，由于 1045 是一种中等抗拉强度和中等淬透性的钢，因此不适合需要非常高强度材料的应用。对于需要比低碳钢更高强度和耐磨性但强度低于最硬钢的应用，1045 可能是一个不错的选择。

1045 钢可以在轧制和正火条件下进行火焰或感应硬化。然而，由于缺乏必要的合金元素，它对渗氮反应不佳。

1045钢比1018钢更贵，强度更高，但焊接性和机械加工性基本相同，导致成本更高。

机械规格：

• 冷拉
• 极限抗拉强度：625 MPa
• 断裂伸长率：12%
• 弹性模量：206 GPa
• 硬度：88 HRB

4。 4130钢

4130钢被认为是一种低碳钢，由铁、碳、铬、锰、钼、磷、硅和硫组成。 4130 是一种非常坚韧的钢，相对容易热处理且加工性强。

4130 钢的弹性模量高于大多数其他具有相似极限强度的钢，这使其能够承受高应力。这种品质使 4130 钢特别适合作为结构钢，用于各种建筑应用。由于所有这些原因，4130 经常用于制造设备、岩石破碎机械和电阻焊产品的制造。 4130钢非常适合各种热处理工艺。

虽然 4130 钢具有高度可热处理性，但焊接起来可能具有挑战性。其高淬透性使得选择具有相当强度的相容填充金属具有挑战性。要成功焊接这种钢，必须了解 4130 的特性和任何填充金属的特性。

4130钢是一种成本相对较低的钢材，无论是原材料成本还是切削成本。在许多方面，它的物理性能可与飞机级不锈钢相媲美，但价格却低得多，使其成为许多产品团队的理想选择。

机械规格：

• 水淬 855°C，450°C 回火，25mm 圆形
• 极限抗拉强度：993 MPa
• 断裂伸长率：18.5%
• 弹性模量：205 GPa
• 硬度：31 HRC

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CNC 加工是一种高度通用的制造工艺，可以快速制造由无数材料（包括钢）制成的坚固且功能强大的零件。然而，为给定项目确定最好的钢材（或其他金属或塑料）可能具有挑战性且耗时，尤其是在面临如此多的选择时。

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