一、材料概述

S40C是日本JIS G4051-2005標準下的優質碳素結構鋼，屬于中碳鋼范疇（碳含量0.37%-0.43%）。其核心特性包括高強度良好切削性及中等冷變形塑性，同時通過熱處理（如調質或正火）可顯著提升綜合性能。該材料在機械制造、汽車工業、船舶工程等領域廣泛應用，尤其適合制造承受高負荷或表面需耐磨的零部件，如曲軸、齒輪、傳動軸等。其性能優勢體現在：

強度與韌性平衡

：退火態抗拉強度≥570 MPa，延伸率≥19%，兼具抗沖擊能力（沖擊吸收功≥47 J）。

加工適應性

：支持冷軋、鍛造、切削等工藝，且表面淬火后硬度可達50-55 HRC。

成本效益

：相比高合金鋼，S40C在非極端工況下具有更高性價比。

二、化學成分與分類

S40C的化學成分設計以碳為核心，輔以硅、錳優化性能，具體范圍如下：

碳（C）

：0.37-0.43%（決定硬度和淬透性）

硅（Si）

：0.15-0.35%（增強脫氧能力與高溫穩定性）

錳（Mn）

：0.60-0.90%（細化晶粒并提升強度）

雜質控制

：硫（S）≤0.030%、磷（P）≤0.030%，減少熱脆性與冷裂風險。
該材料對應國際牌號包括美國ASTM 1040、德國DIN 1.1186及中國40#鋼。根據交貨狀態可分為

退火態

（硬度≤187 HB）與

正火/調質態

（硬度≤217 HB），滿足不同加工需求。

三、物理與機械性能

1.

物理性能

2.

密度

：7.85 g/cm3（與多數碳鋼相近，輕量化優勢適中）

熔點

：1420-1460℃

熱導率

：51 W/(m·K)（20℃時）

線膨脹系數

：10.6×10??/℃（20-200℃），與鑄鐵匹配度高。

3.

機械性能

4.

抗拉強度

：退火態≥570 MPa，淬火+回火后可提升至850-1000 MPa。

屈服強度

：≥335 MPa（退火態），適用于動態載荷場景。

延伸率

：≥19%（標距50 mm），冷加工變形率可達30%-40%。

低溫韌性

：-20℃環境下沖擊韌性下降幅度≤15%，適應寒冷地區應用。

四、熱處理與加工工藝

1.

熱處理規范

2.

正火處理

：860℃加熱后空冷，細化晶粒并提升均勻性。

淬火

：840℃油冷或水冷，配合回火（600℃）消除內應力并優化韌性。

表面淬火

：高頻感應加熱后快速冷卻，表面硬度可達50-55 HRC，芯部保持韌性。

3.

加工要點

4.

冷成型

：推薦變形量≤30%，避免過度硬化導致開裂。

焊接

：需預熱150-250℃以減少冷裂風險，焊后緩冷并回火。

切削加工

：采用硬質合金刀具，切削速度較低碳鋼降低20%以延長刀具壽命。

工藝警示

：淬火溫度超過850℃易導致晶粒粗化，降低材料韌性；焊接時若未充分預熱，焊縫區域易出現氫致裂紋。

五、核心應用領域

1.

機械制造業

傳動系統

：曲軸、齒輪、鏈輪，承受高扭矩與周期性載荷。

連接件

：連桿、活塞桿，需兼具強度與抗疲勞性能。

2.

汽車工業

發動機部件

：凸輪軸、變速器齒輪，表面淬火后耐磨性優異。

底盤結構

：轉向節、半軸，適應復雜應力環境。

3.

船舶工程

螺旋槳軸

：耐海水飛濺腐蝕與高扭矩傳遞。

舵機部件

：調質處理后抗沖擊與抗變形能力突出。

4.

建筑與工具

高強螺栓

：用于鋼結構連接，抗拉強度與延展性平衡。

模具鑲塊

：表面氮化處理后可延長注塑模具壽命。