雖然鋼鐵是地球上最堅(jiān)固和最重要的材料之一，從回形針等普通家居用品到摩天大樓和汽車外殼的大梁，但并非所有的鋼鐵都是平等的。兩種最常見的鋼合金4140 和 4150 鋼在強(qiáng)度和使用條件上都不同。

什么是 4140 和 4150 鋼？

鋼是一種合金，或一種以上元素的混合物。它主要是鐵，含有大約 1% 的碳，有時(shí)還有少量其他材料。

4140 和 4150 鋼是兩種超強(qiáng)硬合金鋼。除了碳之外，它們每個(gè)都含有 0.80% 到 1.10% 的鉻和 0.15% 到 0.25% 的鉬。

4140 與 4150 鋼

汽車工程師協(xié)會(huì) (SAE) 和美國(guó)鋼鐵協(xié)會(huì) (AISI) 使用四位數(shù)系統(tǒng)來指定鋼的化學(xué)成分。對(duì)于鋼合金，前兩位數(shù)字表示存在的主要合金元素，后兩位數(shù)字表示碳含量的百分之一。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鋼的區(qū)別包括：

• 拉伸強(qiáng)度，描述了材料在開始斷裂之前可以承受的最大拉力。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，指的是鋼材使用的難易程度。雖然 4140 和 4150 鋼都可以輕松焊接，但 4140 材料以其延展性或彎曲能力以及可在冷加工條件下使用的事實(shí)而聞名。另一方面，4150 材料在使用前必須進(jìn)行熱處理。

D2 與 4140 鋼

在工具中發(fā)現(xiàn)的另一種常見鐵合金被稱為 D2。它與 4140 鋼材有 86% 的相同，但特別是含有更高百分比的碳和鉻。D2鋼可以在鋼制工具中具有最高的延展性。

鋼合金的熱處理

制造商可以通過稱為熱處理的過程設(shè)置不同鋼（包括 D2、1440 和 1450 鋼）的材料屬性。仔細(xì)控制如何將熱量施加到碳合金鋼會(huì)改變鋼內(nèi)部的分子排列，從而導(dǎo)致其不同的性能。

例如，將經(jīng)過退火的鋼合金在爐中加熱到高溫，然后緩慢冷卻。此選項(xiàng)使鋼具有更高的延展性和更少的脆性，這意味著它不會(huì)像其他選項(xiàng)一樣容易地從內(nèi)部應(yīng)力中斷裂。

同時(shí)，回火是一種在較低溫度下進(jìn)行的熱處理，可提高材料的韌性和延展性，但也會(huì)在一定程度上降低其強(qiáng)度。獲得的延展性越大，強(qiáng)度損失就越大，但通常不會(huì)改變鋼的使用情況。其他材料，包括鋁，也以同樣的方式進(jìn)行回火。

其他鋼合金

除了碳、鉻和鉬之外，還有幾種其他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。

除了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”，這意味著鋼旨在滿足特定的機(jī)械要求，而不是化學(xué)成分。因此，給定類型的 HSLA 鋼合金實(shí)際上可能添加了不同數(shù)量的元素。按百分比降序排列，8620鋼的成分為：鐵、碳、硅、鉬、錳、鎳、鉻、硫和磷。