鋼是鐵與碳、鎳、錳等其他元素混合的合金，可依需求調整性能。由於合金成分和變化很多，通常很難選擇 最適合機械加工的鋼材 完全符合您的應用要求。了解不同類型的鋼材及其合金牌號有助於做出決定。
本文將討論碳鋼、低碳鋼、不銹鋼和其他類型。我們也將介紹 CNC 加工等級和鋼材的機械加工性能。
讓我們開始吧。
鋼材作為 CNC 加工材料
有幾個 CNC加工材料，每種材料都具有不同的加工特性和性能，包括鋼、鋁、銅、丙烯酸、ABS 和碳纖維。然而，鋼是一種流行的 CNC 加工金屬，因其強度、耐用性和多功能性而受到重視。
鋼筋
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以下是機械加工鋼的關鍵性能；
- 高拉伸強度
- 在高溫下執行的能力
- 輕鬆表面處理
- 高應力處理
- 可加工性因鋼種而異
此外，選擇最佳的機械加工鋼合金就是要平衡機械加工性與預期應用所需的性能。
合金鋼系列基礎知識
在詳細討論鋼的類型之前，讓我們先了解鋼的合金系列和牌號。合金系列是定義特定合金成分的國際標準。
AISI 對碳鋼、合金鋼和不銹鋼鋼種進行了標準化。工具鋼遵循 A、D 和 S 等字母等級。
- AISI 10XX：碳鋼
- AISI 41XX 與 43XX：合金鋼
- AISI 3XX：不鏽鋼
當工程師選擇最好的加工鋼材時，鋼材類型作為一個廣泛的類別，而一系列進一步定義了同一類型的成分和性能。在接下來的鋼材類型闡述中，我們將使用不同的系列和牌號。
CNC 加工碳鋼
碳鋼性能
這些鋼的特徵是合金中的碳含量為 0.05% 至 2.5%。碳鋼因其性能和經濟性而被用於數控加工項目。然而，切削加工性隨著碳含量的增加而降低。
碳鋼合金中還含有其他成分，如錳 (0.25%)、矽、硫和磷，比例較小。
碳鋼棒
它們進一步分為三類：低碳鋼（低碳鋼）、中碳鋼和高碳鋼；
低碳/低碳鋼
低碳鋼或軟鋼含碳量為 0.05% 至 0.25%，主要用於結構應用。儘管它們更容易腐蝕，但可以採用熱處理和表面塗層來防止腐蝕。
低碳鋼緊固件
低碳鋼具有良好的機械強度、延展性和可加工性。因此，與其他類型相比，它們更適合焊接接頭。
下表比較了低碳鋼種的鋼加工性能。
| 鋼級 | 碳含量(%) | 拉伸強度（MPa） | 屈服強度（MPa） | 伸長率（％） | 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 因其出色的機械加工性和多功能性而被認為是最佳的機械加工低碳鋼。然而，1018、A36 和 1045 之間的選擇應基於最終用途的特定要求。
中碳鋼
中碳鋼的碳含量略高，為 0.3% 至 0.6%。較高百分比的碳提高了表面硬度和耐磨性。為了防銹，可以塗上防護材料或進行熱處理。
AISI 1045
這種中碳合金牌號含有約 0.45% 的碳，具有良好的強度，並且易於焊接。它也很堅韌，適合許多高性能應用、車軸、軸心等。
AISI 1060
較高的碳含量提高了耐磨性，但也使合金更脆。其切削加工性略低於1045或低碳合金，而加工前退火有助於解決這個問題。
AISI 1144
1144鋼也被稱為無應力加工鋼，其硫含量比其他中碳合金相對較高，使其易於加工。
| Property | 拉伸強度（MPa） | 屈服強度（MPa） | 伸長率（％） | 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 |
高碳鋼
高碳合金中的碳含量通常增加高達 2% 0.6 至 1.25% 碳 在加工等級中。然而，錳含量降低了0.3%至0.9%。較高的碳含量會增加硬度和韌性，進而提高耐磨性。較高的碳含量也會增加脆性，使其難以成型，並且有在應力下斷裂的風險。
AISI 1075
這種高碳牌號含有 0.7% 至 0.8% 的 C、0.5% 至 0.7% 的錳以及其他合金元素，具有硬度和韌性。因此，您也可以透過淬火或退火對其進行熱處理來調整性能。
AISI 1080
AISI 0.80 中約 1080% 的碳含量可提供更好的機械強度和耐磨性。此牌號通常用於汽車彈簧、線材和切削工具製造。
與其他碳合金的鋼加工性能相比，加工更具挑戰性。然而，熱處理可以對抗脆性。
| Property | 拉伸強度（MPa） | 屈服強度（MPa） | 伸長率（％） | 硬度（HB） |
| AISI 1075 | 570-700 | 420-520 | 12-18 | 160-210 |
| AISI 1080 | 965 | 585 | 12 | 293 |
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CNC 加工用合金鋼
合金鋼性能
主要區別 合金鋼與碳鋼的比較 是除碳之外的附加元素的量。碳鋼主要由碳百分比定義，而合金鋼則含有較高比例的其他元素，如鉻、鎳或鉬。這種金屬提高了強度、韌性和耐腐蝕性。
合金鋼
根據合金元素（鐵和碳除外）的百分比，合金鋼分為高合金鋼和低合金鋼。高合金鋼含有總重量超過8%的合金元素。
在機械加工中，有以下 合金鋼牌號 是最常見的；
AISI 4140
4140合金鋼零件
除 0.40% 的碳外，還含有約 1% 的鉻和 0.15% 至 0.25% 的鉬。此牌號具有良好的強度和抗疲勞性。同時，410合金鋼的常見加工應用有機械五金、模具、汽車齒輪、軸心等。
AISI 4340
客製化4340合金鋼零件
4340 是一種低合金鋼，與 4140 相比，含有額外的鎳成分。而且，它具有較高的強度重量比，適用於高性能零件。
|
級 |
拉伸強度（MPa） |
屈服強度（MPa） |
伸長率（％） |
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 |
CNC 加工用不銹鋼
不銹鋼特性
碳鋼的主要缺點是存在生鏽的風險和重量較大。不銹鋼透過含有大量的鉻和少量的其他元素來解決這些問題。因此，它還提供更高的熱穩定性。
不銹鋼棒
不鏽鋼的標準成分為鉻10.5~30%、鎳0.10~0.35%、鉬、矽、磷。不銹鋼中較高的鉻含量會在與氧氣接觸時形成防腐蝕的氧化層。
以下是常見的 不銹鋼加工 成績；
AISI 304
303 不鏽鋼是常用且具成本效益的牌號之一。它是非磁性的並且具有高機械加工性。鉻含量為 17%，鎳含量為 8%，碳含量最高為 0.08%，而硫和磷夾雜物使材料在加工過程中易於去除。這種奧氏體不銹鋼適用於各種機械加工物品，從食品加工到醫療設備零件。
AISI 302
不銹鋼302和304之間的主要差異在於碳含量。合金 302 的碳含量較高，為 0.15%。同時，鉻和鎳分別為17%和8%。它還提供比 303 和 304 更高的機械強度。
AISI 430
它是一種鐵素體鋼，具有比奧氏體鋼更好的成形性和導熱性。碳含量高達0.12%，鉻含量約17%。因此，該牌號的耐腐蝕性低於其他牌號，但仍可防止在硝酸、乳製品加工、高濕度和惡劣條件下生鏽。此外，430F 不銹鋼中增加的硫含量最適合 CNC 加工作業。
AISI 316
它比其他合金（302 和 304）具有更好的耐腐蝕性，包括在氯化物條件下。因此，316 不銹鋼在高溫下不會失去其物理和機械性能。其加工的常見用途是水處理系統、船舶、石油和天然氣設備以及化學加工零件。
|
級 |
拉伸強度（MPa） |
屈服強度（MPa） |
伸長率（％） |
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 |
CNC 加工用工具鋼
工具鋼應用
顧名思義，工具鋼是硬化（熱處理）鋼，主要用於模具、模具和工具應用。儘管它們堅韌而堅硬，但它們具有相當高的機械性能。您還可以進行退火處理，使其更具延展性和可加工性。
機械加工工具鋼牌號碼為：
- AISI O1： 一種油硬化工具鋼，相對於其他硬化鋼，更容易加工。
- AISI D2： 一種高碳工具鋼，用於硬質模具，如永久鑄造模具和刀具。
- AISI A2： 它是一種空氣硬化的冷作工具鋼，具有耐磨性和韌性。
- 艾斯M2： 這種高速鋼在高溫下仍能保持硬度。它最適合高速運轉的切削工具，例如數控鑽頭。
此外，在這些類型的加工中，仔細考慮選擇正確的 CNC 刀具和塗層至關重要。例如，高速鋼和硬質合金立銑刀。
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CNC 加工鋼材：它們用在哪裡？
物理、機械和化學性能的差異使得每種類型的鋼都適合某些特定的應用。讓我們看看碳鋼、合金鋼、不銹鋼和工具鋼的 CMC 加工應用在哪裡。
|
鋼種 |
應用領域 |
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碳素鋼 |
建築項目， 汽車部件、機械軸及齒輪、模具工具等。 |
|
合金鋼 |
飛機零件、車輛曲軸和連桿以及高應力工業機械。 |
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不銹鋼 |
醫療器材、外科手術用品、食品和化學加工系統、汽車和航空航太零件等。 |
|
工具鋼 |
數控鑽頭、絲錐、砂型鑄造及擠壓模、注塑模具等 |
“您也可以在本文中閱讀有關鋼加工與鈦合金的比較” 加工鈦與鋼;加工性能和用途的詳細比較。
選擇最佳加工鋼材的注意事項
鋼材加工的決定性因素之一是選擇鋼材時的精度，以實現最佳性能、低成本和提高效率。以下是做出此選擇時需要考慮的一些因素：
切削加工性和其他鋼材加工性能
考慮到鋼材的生產和工具的有效性，鋼材的切削加工性是一個非常重要的面向。換句話說，可分離鋼具有較高的機械加工性，因此需要較小的切削力，經歷較少的熱量，並產生更光滑的表面。例如，含有硫和鉛的鋼是更有利的。它們透過降低所需的切削力並簡化切屑形成來提高切削加工性。
物理機械性質
當涉及特定應用時，需要注意應用所需的一些機械性能，如拉伸強度、延展性和硬度。其他此類考慮因素包括零件的預期負載、熱和化學環境以及所需的使用壽命。
表面光潔度要求
為了做出好的選擇，必須考慮所需的表面處理。在功能類別和美學類別內選擇可接受的標準。一般來說，具有高機械加工性能的材料可以實現更好的表面，有助於減少額外的精加工工序。
材料費用
其次，材料成本可能會大幅波動。例如，高性能鋼在提供理想品質的同時可能價格昂貴。確定特定鋼合金的成本效益需要評估獲取成本以及減少機器停機時間和工具磨損所節省的成本。
供應鏈的可靠性
供應鏈的可靠性是指物料交付的速度和可信度；你的供應商能滿足預期的數量和時間嗎？可靠的系統往往具有最少的延遲、缺貨和品質挑戰。隨後，他們對突發事件的反應也更快。
材料一致性
製造過程中所使用的原料的品質需要保持一致。一致性提高了最終加工產品的品質並減少了缺陷。因此，在做出選擇之前，您還需要檢查哪種鋼材具有品質一致性。
結論：做出正確的選擇
如果我們只考慮加工的難易度，低碳鋼 1020 是最佳選擇 最適合機械加工的鋼材。然而，選擇很大程度上取決於應用程式的要求。 1020 鋼易於加工，但可能缺乏強度、硬度、耐用性和其他所需特性。
在 ProleanTech，我們可以幫助您找到最適合您的專案的鋼種，並將其轉換成所需的形式。我們的 CNC加工服務 包括銑削、車削、鑽孔、攻牙等。
無論您需要鋼加工零件進行原型製作還是大規模生產，我們的材料專家和行業工程師都可以滿足您的品質和精度期望。所以，請將您的圖紙寄給我們 客製加工鋼 今天零件！
常見問題
最常見的機械加工鋼材有哪些？
1018,1020、1035、12 和 14LXNUMX 等鋼是機械加工項目中一些常見的鋼合金牌號。
最容易加工的不銹鋼是什麼？
與不銹鋼牌號相比，302 和 304 不銹鋼更容易加工。相對較高的硫含量可改善斷屑並減少摩擦。
鋼比鋁更難加工嗎？
是的，鋼通常比鋁更難加工，因為它具有更高的強度、密度和韌性。另一方面，鋁更軟、更輕、導熱性更強，因此可以以最小的成本實現更快的加工。 刀具磨損.
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