鋼鐵是地球上最堅(jiān)固，最重要的材料之一，其用途包括普通的家用物品，例如回形針，摩天大樓和汽車外殼的大梁，但并非所有的鋼鐵都是一樣的。兩種最常見的鋼合金4140鋼材和4150的強(qiáng)度和使用條件不同。

什么是4140和4150鋼？

鋼是合金或多種元素的混合物。它主要是鐵，含大約1％的碳，有時(shí)還有少量其他材料。

4140和4150鋼是兩種超硬的硬質(zhì)合金。除碳外，它們各自還包含0.80至1.10％的鉻和0.15至0.25％的鉬。

4140與4150鋼

汽車工程師協(xié)會（SAE）和美國鋼鐵協(xié)會（AISI）使用四位數(shù)系統(tǒng)來指定鋼的化學(xué)成分。對于鋼合金，前兩位數(shù)字表示存在的主要合金元素，而后兩位數(shù)字表示百分之一百的碳含量。這意味著4140和4150鋼具有相同的合金元素鉻和鉬，但4150鋼具有更多的碳。

就其性能而言，4140和4150鋼之間的差異包括：

• 拉伸強(qiáng)度，它描述了材料在開始破裂之前可以承受的最大拉應(yīng)力。4150材料比4140材料具有更高的拉伸強(qiáng)度。
• 延展性和可加工性，指的是鋼材的易用性。盡管4140鋼材和4150鋼都可以輕松焊接，但4140材料因其延展性，彎曲能力以及可以在冷加工條件下使用的事實(shí)而聞名。另一方面，使用前必須對4150材料進(jìn)行熱處理。

D2與4140鋼

工具中發(fā)現(xiàn)的另一種常見鐵合金稱為D2。它與4140鋼相同，為86％，但明顯含有較高百分比的碳和鉻。D2鋼在鋼工具中具有最高的延展性。

鋼合金的熱處理

制造商可以通過一種稱為熱處理的方法來設(shè)置不同鋼材的材料性能，包括D2、1440和1450鋼。仔細(xì)控制熱量施加到碳合金鋼上的方式會改變鋼內(nèi)部的分子排列，從而導(dǎo)致其特性不同。

例如，將退火的鋼合金在爐中加熱至高溫，然后緩慢冷卻。此選項(xiàng)使鋼具有更大的延展性和較小的脆性，這意味著它不會像其他選項(xiàng)那樣容易地?cái)[脫內(nèi)應(yīng)力。

同時(shí)，回火是一種在較低溫度下進(jìn)行的熱處理，雖然會略微降低其強(qiáng)度，但會增加材料的韌性和延展性。獲得的延展性越高，損失的強(qiáng)度就越多，但通常不會改變鋼的用例。其他材料（包括鋁）也以相同的方式進(jìn)行回火。

其他鋼合金

除碳，鉻和鉬外，其他幾種元素通常用于形成具有特定性能的鋼合金。這些包括鈷，錳，鎢和釩。

除1440和1450鋼外，最常見的合金是4340（鎳鉻鉬鋼），6150（鉻釩鋼）和8620（HSLA鋼）。

HSLA代表“高強(qiáng)度低合金”，這意味著鋼的設(shè)計(jì)符合特定的機(jī)械要求，而不是化學(xué)成分。因此，給定類型的HSLA合金實(shí)際上可能會添加不同數(shù)量的元素。按百分比的降序，8620鋼由以下成分組成：鐵，碳，硅，鉬，錳，鎳，鉻，硫和磷。

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