钢是铁与碳、镍、锰等其他元素混合而成的合金，可根据需求调整性能。由于合金成分和变化很多，因此通常很难选择合适的 最适合机械加工的钢材 完全符合您的应用要求。了解不同类型的钢材及其合金等级有助于做出决定。
本文将讨论碳钢、低碳钢、不锈钢和其他类型。我们还将介绍 CNC 加工等级和钢材的可加工性。
让我们开始吧。
钢材作为数控加工材料
有几个 CNC加工材料，每种材料都有不同的加工特性和性能，包括钢、铝、铜、丙烯酸、ABS 和碳纤维。然而，钢是一种流行的 CNC 加工金属，因其强度、耐用性和多功能性而受到重视。
钢筋
所有 CNC 材料都有各自的优点和应用偏好，您可以进一步查看有关材料选项的信息 ProleanTech 的材料页面 详细。
以下是机械加工钢的主要特性；
- 高拉伸强度
- 高温下的性能
- 轻松的表面处理
- 高压力处理
- 加工性因钢材等级而异
此外，选择最佳的加工钢合金关键在于平衡加工性与预期应用所需的性能。
钢合金系列基础知识
在详细讨论钢材类型之前，让我们先了解一下钢材合金系列和等级。合金系列是定义特定合金成分的国际标准。
AISI 为碳钢、合金钢和不锈钢等级制定了标准。工具钢遵循字母等级，如 A、D 和 S。
- AISI 10XX：碳钢
- AISI 41XX 和 43XX：合金钢
- AISI 3XX：不锈钢
工程师在选择最佳加工钢材时，钢材类型是一个广泛的类别，而系列则进一步定义了同一类型的成分和特性。在接下来的钢材类型阐述中，我们将使用不同的系列和等级。
数控加工用碳钢
碳钢性能
这些钢的特点是合金中的碳含量为 0.05 至 2.5%。碳钢因其性能和价格实惠而用于 CNC 加工项目。然而，随着碳含量的增加，可加工性会降低。
碳钢合金中的其他元素与锰（0.25%）、硅、硫和磷等其他成分一起占较小比例。
碳钢棒
这些进一步分为三类：低碳钢（低碳钢）、中碳钢和高碳钢；
低碳/低碳钢
低碳钢或软钢含有 0.05 至 0.25% 的碳，主要用于结构应用。虽然这些钢更容易腐蚀，但可以采用热处理和表面涂层来防止腐蚀。
低碳钢紧固件
低碳钢具有良好的机械强度、延展性和可加工性。因此，与其他类型的钢相比，它们更适合焊接接头。
下表比较了低碳钢等级的钢材加工性能。
| 钢材等级 | 碳含量(%) | 拉伸强度（MPa） | 屈服强度 (MPa) | 伸长率（％） | 硬度（HB） |
| AISI 1018 | 0.15-0.20 | 440-470 | 370-400 | 15-25 | 126-137 |
| AISI 1020 | 0.18-0.23 | 410-450 | 245-275 | 25-30 | 119-130 |
| AISI 1215 | 0.09-0.15 | 390-440 | 230-270 | 10-15 | 121-135 |
| 艾西12L14 | 0.15 | 390-490 | 270-310 | 10-15 | 149 |
通常，AISI 1018 因其出色的可加工性和多功能性而被视为最适合机械加工的低碳钢。然而，在 1018、A36 和 1045 之间进行选择应基于最终用途的具体要求。
中碳钢
中碳钢的碳含量略高，为 0.3% 至 0.6%。这些钢中还含有其他元素，如锰（高达 1.6%）、铬和钼。较高的碳含量可提高表面硬度和耐磨性。为了防锈，可以涂上保护材料或进行热处理。
AISI 1045
这种中碳合金牌号含有约 0.45% 的碳，强度高，易于焊接。它还很坚韧，适合许多高性能应用，如轮轴、轴杆等。然而，不太适合热处理和需要高抗拉强度的应用。
AISI 1060
碳含量越高，耐磨性就越强，但同时也会使合金更脆。可加工性略低于 1045 或低碳合金，而加工前退火有助于解决这个问题。
AISI 1144
1144 钢也被称为无应力加工钢，与其他中碳合金相比，其硫含量相对较高，因此易于加工。
| 特性 | 拉伸强度（MPa） | 屈服强度 (MPa) | 伸长率（％） | 硬度（HB） |
| AISI 1045 | 570-700 | 310-450 | 16-22 | 170-210 |
| AISI 1060 | 620-850 | 350-650 | 10-20 | 179-229 |
| AISI 1144 | 760-1,030 | 415-585 | 10-16 | 200-270 |
高碳钢
高碳合金中的碳含量通常高达 2% 0.6 至 1.25% 碳 在机械加工等级中。但是，锰含量在 0.3% 至 0.9% 范围内降低。碳含量越高，硬度和韧性就越高，耐磨性就越高。碳含量越高，脆性就越高，使得它们难以成型，并且在应力作用下有断裂的风险。
AISI 1075
这种高碳钢含有 0.7 至 0.8% 的碳、0.5 至 0.7% 的锰和其他合金元素，具有硬度和韧性。因此，您还可以通过淬火或退火对其进行热处理以调整性能。
AISI 1080
AISI 0.80 的碳含量约为 1080%，可提供更好的机械强度和耐磨性。该等级通常用于汽车弹簧、电线和切削工具制造。
与其他碳合金的钢加工性能相比，它的加工难度更大。不过，热处理可以抵消脆性。
| 特性 | 拉伸强度（MPa） | 屈服强度 (MPa) | 伸长率（％） | 硬度（HB） |
| AISI 1075 | 570-700 | 420-520 | 12-18 | 160-210 |
| AISI 1080 | 965 | 585 | 12 | 293 |
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数控加工用合金钢
合金钢性能
主要区别 合金钢与碳钢 是除碳以外的其他元素的含量。碳钢主要由碳含量定义，而合金钢则包含铬、镍或钼等其他元素，且比例较高。这种金属可提高强度、韧性和耐腐蚀性。
合金钢
根据合金元素（铁和碳除外）含量的多少，合金钢可分为高合金钢和低合金钢。高合金钢是指合金元素含量按重量计总和超过8%的钢。
在机械加工中， 合金钢牌号 是最常见的；
AISI 4140
4140合金钢零件
除了 0.40% 的碳之外，它还含有约 1% 的铬和 0.15 至 0.25% 的钼。该等级具有良好的强度和抗疲劳性。同时，410 合金钢的常见加工应用是机械硬件、工具、汽车齿轮、轴等。
AISI 4340
定制4340合金钢零件
4340 是一种低合金钢，与 4140 相比，镍含量更高。镍可提供韧性和抗冲击性。此外，它具有相对较高的强度重量比，适用于高性能部件。
|
年级 |
拉伸强度（MPa） |
屈服强度 (MPa) |
伸长率（％） |
硬度（HB） |
|
AISI 4140 |
690-1,080 |
470-990 |
11-26 |
200-310 |
|
AISI 4340 |
690-1,280 |
470-1,150 |
12-22 |
210-360 |
适用于 CNC 加工的不锈钢
不锈钢性能
碳钢的主要缺点是容易生锈和重量较大。不锈钢通过添加较多的铬和少量其他元素来解决这些问题。因此，不锈钢还具有更高的热稳定性。
不锈钢棒
不锈钢的标准成分为铬 10.5% 至 30%，镍 0.10% 至 0.35%，钼、硅和磷。不锈钢中铬含量较高时，与氧气接触时会形成防腐氧化层。
以下是常见的 不锈钢加工 成绩；
AISI 304
303 不锈钢是常用且经济实惠的不锈钢之一。它无磁性，且可加工性高。铬含量为 17%，镍含量为 8%，碳含量最高为 0.08%，而硫和磷夹杂物使加工过程中的材料去除变得容易。这种奥氏体不锈钢适用于从食品加工到医疗器械部件等各种机械加工物品。
AISI 302
302 不锈钢和 304 不锈钢的主要区别在于碳含量。302 合金的碳含量较高，为 0.15%。同时，铬和镍含量分别为 17% 和 8%。它还比 303 和 304 具有更高的机械强度。尽管强度有所提高，但如果我们比较 302 和 302 不锈钢的可加工性，304 相对较慢且可加工性较差。
AISI 430
它是一种铁素体钢，比奥氏体钢具有更好的成形性和导热性。碳含量高达 0.12%，铬含量约为 17%。因此，这种钢种的耐腐蚀性不如其他钢种，但仍能在硝酸、乳制品加工、高湿度和恶劣条件下防止生锈。此外，430F 不锈钢中增加的硫含量最适合 CNC 加工操作。
AISI 316
它比其他合金（302 和 304）更耐腐蚀，包括在氯化物条件下。因此，不锈钢 316 在高温下不会失去其物理和机械性能。其加工的常见用途是水处理系统、船舶、石油和天然气设备以及化学加工部件。
|
年级 |
拉伸强度（MPa） |
屈服强度 (MPa) |
伸长率（％） |
硬度（HB） |
|
AISI 302 |
585-1,000 |
240-520 |
40-50 |
200-250 |
|
AISI 304 |
515-1,000 |
205-520 |
40-50 |
170-220 |
|
AISI 316 |
515-1,000 |
205-520 |
40-50 |
170-220 |
|
AISI 430 |
450-600 |
205-240 |
18-25 |
160-200 |
数控加工用工具钢
工具钢应用
顾名思义，工具钢是硬化（热处理）钢，主要用于模具和工具应用。尽管它们坚韧坚硬，但机械加工性却相当高。您还可以进行退火处理，使其更具延展性和可加工性。
机加工工具钢等级包括；
- 美标O1： 一种油硬化工具钢等级，与其他硬化等级相比更易于加工。
- AISI D2： 一种高碳工具钢，用于制造永久铸造模具和刀具等硬质工具。
- 美国钢铁协会 A2 级： 它是一种空气硬化、冷作工具钢，兼具耐磨性和韧性。
- 不锈钢标准M2： 这种高速钢在高温下也能保持硬度。它最适合用于高速运转的切削工具，如 CNC 钻头。
此外，在加工这些类型刀具时，必须仔细考虑选择合适的 CNC 刀具和涂层。例如，高速钢和硬质合金立铣刀。
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CNC加工钢材：它们用于哪里？
物理、机械和化学特性的差异使得每种类型的钢适用于某些特定应用。让我们看看碳钢、合金钢、不锈钢和工具钢的 CMC 加工在哪里使用。
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钢种 |
应用 |
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碳素钢 |
建筑项目， 汽车部件、机械轴及齿轮、模具工具等。 |
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合金钢 |
飞机零件、车辆曲轴和连杆以及高压工业机械。 |
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不锈钢 |
医疗设备、外科手术用品、食品和化学加工系统、汽车和航空航天零件等。 |
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工具钢 |
数控钻头、丝锥、砂型铸造和挤压模具、注塑模具等。 |
“您还可以在本文中阅读有关钢加工与钛合金加工的比较” 钛合金加工与钢加工；加工性能和用途的详细比较。”
选择最佳加工钢材的注意事项
钢材加工的决定性因素之一是选择钢材时的精度，以实现最高性能、低成本和提高效率。以下是做出此选择时需要考虑的一些因素：
可加工性和其他钢材加工性能
钢材的可加工性是考虑钢材生产和工具效率的一个非常重要的方面。换句话说，可分离的钢材具有较高的可加工性，因此需要的切削力较小，产生的热量较少，并且表面更光滑。例如，含硫和铅的钢材更受欢迎。它们通过减少所需的切削力和简化切屑形成来提高可加工性。
物理机械性能
当涉及特定应用时，需要注意应用需要某些机械性能，如抗拉强度、延展性和硬度。其他此类考虑因素包括零件的预期负载、热和化学环境以及预期寿命。
表面光洁度要求
为了做出正确的选择，必须考虑所需的表面处理。选择功能类别和美学类别中可接受的标准。通常，可加工性高的材料可获得更好的表面，从而有助于减少额外的表面处理工序。
材料费用
其次，材料成本可能会有很大波动。例如，高性能钢虽然价格昂贵，但品质却令人满意。确定特定钢合金的成本效益需要评估采购成本以及减少机器停机时间和工具磨损所带来的成本节省。
供应链的可靠性
供应链的可靠性是指材料交付的速度和可信度；您的供应商能否满足预期的数量和时间？可靠的系统往往延迟、缺货和质量问题最少。因此，它们对意外事件的反应也更快。
材料一致性
制造过程中使用的原材料的质量需要保持一致。一致性可以提高最终加工产品的质量并减少缺陷。因此，在做出选择之前，您还需要检查哪种钢材具有一致的质量。
结论：做出正确的选择
如果我们只看易于加工性，低碳钢 1020 是 最适合机械加工的钢材。然而，选择在很大程度上取决于应用的要求。1020 钢易于加工，但可能缺乏强度、硬度、耐久性和其他所需特性。
在 ProleanTech，我们可以帮助您找到最适合您项目的钢材等级，并将其转换成所需的形式。我们的 CNC加工服务 包括铣削，车削，钻孔，攻丝等等。
无论您需要钢加工零件进行原型设计还是全面生产，我们的材料专家和行业工程师都能满足您的质量和精度期望。因此，请将您的图纸发送给我们 定制加工钢 零件！
常见问题
最常见的机加工钢材有哪些？
1018,1020、1035、12 和 14LXNUMX 等钢是机械加工项目中一些常见的钢合金等级。
最容易加工的不锈钢是什么？
与不锈钢相比，302 和 304 不锈钢更易于加工。硫含量相对较高，可改善断屑性能并减少摩擦。
钢比铝更难加工吗？
是的，钢通常比铝更难加工，因为钢的强度、密度和韧性更高。另一方面，铝更软、更轻、导热性更强，因此加工速度更快，加工成本更低 刀具磨损.
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