我如何比较 4140 和 4150 钢？

虽然钢铁是地球上最坚固和最重要的材料之一，从回形针等普通家居用品到摩天大楼和汽车外壳的大梁，但并非所有的钢铁都是平等的。两种最常见的钢合金4140 和 4150 钢在强度和使用条件上都不同。

什么是 4140 和 4150 钢？

钢是一种合金，或一种以上元素的混合物。它主要是铁，含有大约 1% 的碳，有时还有少量其他材料。

4140 和 4150 钢是两种超强硬合金钢。除了碳之外，它们每个都含有 0.80% 到 1.10% 的铬和 0.15% 到 0.25% 的钼。

4140 与 4150 钢

汽车工程师协会 (SAE) 和美国钢铁协会 (AISI) 使用四位数系统来指定钢的化学成分。对于钢合金，前两位数字表示存在的主要合金元素，后两位数字表示碳含量的百分之一。这意味着 4140 和 4150 钢具有相同的合金元素，铬和钼，但 4150 钢具有更多的碳。

就其性能而言，4140和4150钢的区别包括：

• 拉伸强度，描述了材料在开始断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强度。
• 延展性和可加工性，指的是钢材使用的难易程度。虽然 4140 和 4150 钢都可以轻松焊接，但 4140 材料以其延展性或弯曲能力以及可在冷加工条件下使用的事实而闻名。另一方面，4150 材料在使用前必须进行热处理。

D2 与 4140 钢

在工具中发现的另一种常见铁合金被称为 D2。它与 4140 钢材有 86% 的相同，但特别是含有更高百分比的碳和铬。D2钢可以在钢制工具中具有最高的延展性。

钢合金的热处理

制造商可以通过称为热处理的过程设置不同钢（包括 D2、1440 和 1450 钢）的材料属性。仔细控制如何将热量施加到碳合金钢会改变钢内部的分子排列，从而导致其不同的性能。

例如，将经过退火的钢合金在炉中加热到高温，然后缓慢冷却。此选项使钢具有更高的延展性和更少的脆性，这意味着它不会像其他选项一样容易地从内部应力中断裂。

同时，回火是一种在较低温度下进行的热处理，可提高材料的韧性和延展性，但也会在一定程度上降低其强度。获得的延展性越大，强度损失就越大，但通常不会改变钢的使用情况。其他材料，包括铝，也以同样的方式进行回火。

其他钢合金

除了碳、铬和钼之外，还有几种其他元素通常用于形成具有特定性能的钢合金。这些包括钴、锰、钨和钒。

除了1440和1450钢外，最常见的合金是4340（镍铬钼钢）、6150（铬钒钢）和8620（HSLA钢）。

HSLA 代表“高强度低合金”，这意味着钢旨在满足特定的机械要求，而不是化学成分。因此，给定类型的 HSLA 钢合金实际上可能添加了不同数量的元素。按百分比降序排列，8620钢的成分为：铁、碳、硅、钼、锰、镍、铬、硫和磷。