类别
说明
加工特性
碳钢因其耐用性与多样性而被广泛应用于 CNC 加工。它具备良好的强度与硬度,适用于刀具和机械零件。但其可加工性随碳含量不同而变化,碳含量越高,加工难度越大。
加工参数
切削速度、进给率与刀具类型是加工碳钢时获得最佳效果的关键。低碳钢可使用较高的切削速度和进给率,高碳钢则需降低速度并频繁更换刀具。推荐使用高速钢 (HSS) 或硬质合金刀具。
加工注意事项
在加工碳钢时,需控制热量积聚以避免刀具磨损或材料变形。合理使用冷却液能有效降低热量问题。同时应重视排屑效率,避免工件损伤,正确选择刀具材料与几何形状也能减少早期刀具失效。
碳钢牌号
抗拉强度 (MPa)
屈服强度 (MPa)
疲劳强度 (MPa)
伸长率(%)
硬度 (HRC)
密度 (g/cm³)
典型应用
1018钢
370 - 700
295 - 420
220 - 380
15 - 20
55 - 75
7.87
汽车零件,轴,齿轮
1020钢
410 - 650
350 - 460
210 - 380
20 - 25
结构件,螺栓,紧固件
1025钢
450 - 700
400 - 520
60 - 80
农业机械,汽车零件,框架组件
1040钢
600 - 900
450 - 600
230 - 400
12 - 20
7.85
轴,齿轮,曲轴
1060钢
650 - 900
500 - 600
250 - 400
8 - 12
60 - 85
刀片,车轴,工业工具
1045钢
600 - 850
12 - 18
结构件,齿轮,轴,活塞
1215钢
550 - 700
200 - 350
28 - 35
大批量加工,螺栓,紧固件
4130钢
460 - 700
350 - 500
28 - 32
航空零件,飞机框架,汽车防滚架
4140钢
680 - 900
450 - 750
28 - 38
工具,汽车零件,齿轮,曲轴
4340钢
750 - 1000
580 - 850
400 - 650
10 - 15
35 - 45
飞机起落架,齿轮,曲轴,高性能汽车零件
5140钢
600 - 800
450 - 650
300 - 450
12 - 15
30 - 35
汽车零件,车轴,齿轮
A36钢
400 - 550
200 - 300
50 - 70
结构钢,桥梁,建筑组件
12L14钢
450 - 550
380 - 460
25 - 30
大批量加工,紧固件,精密零件
模具钢
1000 - 1300
800 - 1200
500 - 900
5 - 10
55 - 65
模具,冲模,工具,冲压模具
合金钢
500 - 1100
350 - 900
300 - 600
40 - 50
重型机械,汽车零件,工业工具
凿子工具钢
850 - 1200
700 - 950
500 - 700
60 - 65
切割工具,凿子刀片,工业切割应用
弹簧钢
900 - 1300
700 - 1000
500 - 800
6 - 12
50 - 60
弹簧,夹子,高弹性结构件
高速钢
600 - 1000
5 - 8
60 - 70
切削工具,钻头,铣刀
冷轧钢
400 - 600
150 - 250
20 - 30
40 - 60
汽车零件,结构梁,消费品
轴承钢
轴承,齿轮,滚动元件,工业机械
SPCC钢
350 - 450
25 - 35
钣金应用,汽车零件
工艺
优点
电镀
添加薄且保护性的涂层,提升碳钢的耐腐蚀性、耐磨性及外观。
抛光
提供光滑、亮泽的表面,去除瑕疵和氧化物,提升碳钢的美观度。
拉丝
形成缎面或哑光效果,减少表面缺陷,赋予碳钢均匀且美观的纹理。
PVD涂层
沉积硬质且耐用的涂层,提高耐磨性、耐腐蚀性,并改善碳钢外观。
钝化处理
通过形成钝化氧化层,提高碳钢对环境因素的耐腐蚀能力。
粉末涂层
提供耐用且耐候的表面,具有优异的耐腐蚀性和美观性。
特氟龙涂层
赋予碳钢不粘且耐化学腐蚀的保护层,减少摩擦,提升恶劣环境下的性能。
镀铬
增强碳钢的耐磨性和耐腐蚀性,提供光亮且美观的表面。
黑色氧化膜
形成保护性耐腐蚀层,提升碳钢的外观并呈现哑光效果。
参数
推荐范围/数值
5-15 kW(视尺寸而定)
更高功率保证硬度较高的碳钢高效切削,主轴功率越高,切削稳定性越好。
500 - 4000 RPM
转速依材料硬度调整,硬钢用较低转速,软钢用较高转速。
100 - 1000 mm/min
进给速度影响材料去除率,软钢可用较高速度,硬钢应减慢。
0.5 - 5 mm
深切适合快速去除材料,但需根据材料硬度和刀具性能调整。
0.5 - 3 mm
权衡切削效率与刀具磨损,软钢用较宽切削,硬钢用较窄切削。
硬质合金,高速钢(HSS)
硬质合金刀具适用于高硬度碳钢,耐磨且耐用。
轮廓,开槽
复杂几何采用轮廓,直线切割采用开槽,优化路径减少周期时间和刀具磨损。
淹没冷却或雾化冷却
冷却液帮助散热和延长刀具寿命,重切削用淹没冷却,轻切削用雾化冷却。
10 - 20 L/min
确保足够冷却和润滑,速度快或深切时需更高流量。
0.5 - 2 mm
影响表面光洁度,间距越小表面越细腻,间距大则更快去除材料。
低(取决于切削速度)
切削速度和材料硬度影响刀具磨损,降低速度可减少过早磨损。
Ra 1.6 - 6.3 µm
通过调整切削参数和刀具选择实现,精细光洁需慢速和高进给。
公差类型
±0.05 mm 到 ±0.1 mm
一般公差视零件复杂度而定,适合大多数碳钢零件,确保装配匹配。
±0.01 mm 到 ±0.05 mm
精密公差适用于高精度需求,尤其是齿轮等紧配合零件。
1.0 mm - 2.0 mm
最小壁厚保证零件强度,防止加工变形,壁薄易裂或变形。
1.0 mm
小孔钻削常用最小钻头直径1.0mm,更小孔需专用刀具。
1000 mm x 500 mm x 500 mm
最大零件尺寸取决于机床,较大零件需高刚性加工中心,最大约1000mm。
10 mm x 10 mm x 10 mm
更小零件可能需专用刀具,10mm以下零件加工和装夹较困难。
低批量(1 - 1000件)
碳钢CNC加工灵活,支持低批量快速调试,适合原型和小批量生产。
1 - 100件
原型制造短周期,便于设计调整和测试,保证后续生产品质。
10 - 500件
低批量生产适合定制零件,小批次保持成本效益。
500 - 10000+件
高批量生产通过优化工艺降低单件成本,需合理安排减少准备时间。
3 - 7天
原型交期视零件复杂度,碳钢零件一般3-7天可交付。
1 - 4周
生产交期受批量和零件复杂度影响,复杂件周期可能更长。