雖然鋼鐵是地球上最堅固和最重要的材料之一，從回形針等普通家居用品到摩天大樓和汽車外殼的大梁，但并非所有的鋼鐵都是平等的。兩種最常見的鋼合金4140 和 4150 鋼在強度和使用條件上都不同。

什么是 4140 和 4150 鋼？

鋼是一種合金，或一種以上元素的混合物。它主要是鐵，含有大約 1% 的碳，有時還有少量其他材料。

4140 和 4150 鋼是兩種超強硬合金鋼。除了碳之外，它們每個都含有 0.80% 到 1.10% 的鉻和 0.15% 到 0.25% 的鉬。

4140 與 4150 鋼

汽車工程師協會 (SAE) 和美國鋼鐵協會 (AISI) 使用四位數系統來指定鋼的化學成分。對于鋼合金，前兩位數字表示存在的主要合金元素，后兩位數字表示碳含量的百分之一。這意味著 4140 和 4150 鋼具有相同的合金元素，鉻和鉬，但 4150 鋼具有更多的碳。

就其性能而言，4140和4150鋼的區別包括：

• 拉伸強度，描述了材料在開始斷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強度。
• 延展性和可加工性，指的是鋼材使用的難易程度。雖然 4140 和 4150 鋼都可以輕松焊接，但 4140 材料以其延展性或彎曲能力以及可在冷加工條件下使用的事實而聞名。另一方面，4150 材料在使用前必須進行熱處理。

D2 與 4140 鋼

在工具中發現的另一種常見鐵合金被稱為 D2。它與 4140 鋼材有 86% 的相同，但特別是含有更高百分比的碳和鉻。D2鋼可以在鋼制工具中具有最高的延展性。

鋼合金的熱處理

制造商可以通過稱為熱處理的過程設置不同鋼（包括 D2、1440 和 1450 鋼）的材料屬性。仔細控制如何將熱量施加到碳合金鋼會改變鋼內部的分子排列，從而導致其不同的性能。

例如，將經過退火的鋼合金在爐中加熱到高溫，然后緩慢冷卻。此選項使鋼具有更高的延展性和更少的脆性，這意味著它不會像其他選項一樣容易地從內部應力中斷裂。

同時，回火是一種在較低溫度下進行的熱處理，可提高材料的韌性和延展性，但也會在一定程度上降低其強度。獲得的延展性越大，強度損失就越大，但通常不會改變鋼的使用情況。其他材料，包括鋁，也以同樣的方式進行回火。

其他鋼合金

除了碳、鉻和鉬之外，還有幾種其他元素通常用于形成具有特定性能的鋼合金。這些包括鈷、錳、鎢和釩。

除了1440和1450鋼外，最常見的合金是4340（鎳鉻鉬鋼）、6150（鉻釩鋼）和8620（HSLA鋼）。

HSLA 代表“高強度低合金”，這意味著鋼旨在滿足特定的機械要求，而不是化學成分。因此，給定類型的 HSLA 鋼合金實際上可能添加了不同數量的元素。按百分比降序排列，8620鋼的成分為：鐵、碳、硅、鉬、錳、鎳、鉻、硫和磷。