3-1 机械材料的种类及分类
对于机械零件常用的机械结构钢，JIS规定了机械结构用碳素钢、机械结构用合金钢和保证淬透性的结构钢。此外，冷镦钢也被指定为用于通过冷镦制造的零件如螺钉的线材。
表1 机械结构用主要碳素钢的化学成分[摘自JIS G 4051(2005)]
| 象征 | 化学成分（％） | ||||
|---|---|---|---|---|---|
| C | 硅 | 锰 | 磷 | 小号 | |
| S15C | 0.13 ~ 0.18 | 0.15 ~ 0.35 | 0.30-0.60 | 0.030 或更小 | 0.035 或更小 |
| S25C | 0.22 至 0.28 | ||||
| S35C | 0.32-0.38 | 0.60-0.90 | |||
| S45C | 0.42-0.48 | ||||
| S55C | 0.52 至 0.58 | ||||
| S15CK | 0.13 ~ 0.18 | 0.025或更小 | 0.025或更小 | ||
机械结构用碳钢一般称为SC材料，如表1所示，在S和C之间显示一个表示含碳量的数字。该数字表示规定C量的代表值（中间值或其近似值），例如S45C的碳量为0.42～0.48%。
机械结构用碳钢在室温平衡时呈现珠光体和铁素体的混合组织，珠光体占有率与碳含量成正比增加。因此，通过观察完全退火状态的金相组织，可以从珠光体的占有面积比来确定钢的碳含量。顺便说一下，S40C中珠光体的占有面积率约为50%。
此外，还规定了三种以 K 结尾的钢，这些钢称为表皮烧钢，属于烧炭钢。化学成分中，C、Si、Mn的含量与不含K的相同，但有害元素P、S的值规定较低。
表 2 机械结构用合金钢中添加的合金元素的种类和添加量 [来自 JIS G 4053 (2008)]
| 钢级 | 合金元素种类及添加量（%） | ||||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|
| 姓名 | 象征 | 种类 | 锰 | 铬 | 你 | 莫 | 铝 |
| 锰钢 | 锰 | 四 | 1.20 至 1.65 | - | 0.25或更小 | - | - |
| 锰铬钢 | SMnC | 2 | 1.20 至 1.65 | 0.35 ~ 0.70 | 0.25或更小 | - | - |
| 铬钢 | 铬 | 6 | 0.60-0.85 | 0.90 至 1.20 | 0.25或更小 | - | - |
| 铬钼钢 | 单片机 | 11 11 | 0.30-1.00 | 0.90 至 1.50 | 0.25或更小 | 0.15 至 0.45 | - |
| 镍铬钢 | SNC | 五 | 0.35 ~ 0.80 | 0.20-1.00 | 1.00 至 3.50 | - | - |
| 镍铬钼钢 | SNCM | 11 11 | 0.30 至 1.20 | 0.40-3.50 | 0.40-4.50 | 0.15 至 0.70 | - |
| 铝铬钼钢 | SACM | 1 | 0.60或更小 | 1.30 至 1.70 | 0.25或更小 | 0.15 ~ 0.30 | 0.70 至 1.20 |
机械结构用合金钢除了添加0.12～0.50%的碳外，还添加适量的表2所示的各种合金元素，JIS符号因添加的合金元素种类而异。如含Cr、Mo的称为铬钼钢，用SCM符号表示。符号后面是一个代码（2、4、6、8），用一位数字表示主要合金元素的含量，后面是一个三位数字，以两位数的碳含量代表值的顺序排列。例如SNCM439，合金元素含量代号为4，中位碳含量为0.39%镍铬钼钢。
由于合金元素的添加对钢的性能影响很大，因此碳的添加量和合金元素的种类和数量是使用时选择的指导原则。例如，当要求高硬度时，选择高C含量的钢种，当要求高韧性时，低C含量并含有Ni或Mn的钢种是有利的。此外，铝铬钼钢（SACM645）被指定为对氮化有效的机械结构用合金钢。由于Cr、Mo和Al的协同作用，渗氮后的表面硬度达到1000 HV，因此也被称为渗氮钢。
表3 机械结构用合金钢与H钢成分比较
| 种类 | 化学成分（％） | |||||
|---|---|---|---|---|---|---|
| 分类 | 象征 | C | 锰 | 你 | 铬 | 莫 |
| 锰钢 | SMn438 | 0.35 ~ 0.41 | 1.35 至 1.65 | 0.25或更小 | 0.35以下 | ―――― |
| SMn438H | 0.34 至 0.41 | 1.30 至 1.70 | 0.25或更小 | 0.35以下 | ―――― | |
| 铬钢 | SCr435 | 0.33 ~ 0.38 | 0.60-0.90 | 0.25或更小 | 0.90 至 1.20 | ―――― |
| SCr435H | 0.32-0.39 | 0.55 至 0.95 | 0.25或更小 | 0.85-1.25 | ―――― | |
| 铬钼钢 | 单片机435 | 0.33 ~ 0.38 | 0.60-0.90 | 0.25或更小 | 0.90 至 1.20 | 0.15 ~ 0.30 |
| 单片机435H | 0.32-0.39 | 0.55 至 0.95 | 0.25或更小 | 0.85-1.25 | 0.15 ~ 0.35 | |
| 镍铬钢 | SNC631 | 0.27-0.35 | 0.35 ~ 0.65 | 2.50 ~ 3.00 | 0.60-1.00 | ―――― |
| SNC631H | 0.26 ~ 0.35 | 0.30-0.70 | 2.45 ~ 3.00 | 0.55 至 1.05 | ―――― | |
保证淬透性的结构钢对化学成分的重视程度不高，不仅保证淬火时的表面硬度，而且保证硬度向内部的过渡。主要用途是厚大的零件。钢种符号也称为H钢，因为它是通过在机械结构用合金钢的符号末尾加上H（淬透性：Hardenability的首字母缩写词）来表示的。由于H钢更强调这种硬度过渡曲线，从表3中可以看出，与机械结构用相同合金钢相比，使用了C和Mn等重要合金元素，公差宽。
冷镦钢是主要用于冷镦制造的螺栓、螺母等机械零件的线材。JIS由两部分组成，Part 1: Wire和Part 2: Wire. Part 1主要定义化学成分，Part 2主要定义硬度和机械性能。
对于冷镦碳钢，第 1 部分中的符号为 SWRCH，第 2 部分中的符号为 SWCH。这些符号后面跟着一个代表碳含量的数字，后面跟着一个符号来区分沸腾钢 (R)、铝镇静钢 (A) 或镇静钢 (K)。例如，SWRCH15A是含碳量为0.13～0.18%的铝镇静钢，SWRCH15K是碳含量相同的镇静钢，SWRCH15R也是沸腾钢。
第二部分根据加工工艺（D工艺、DA工艺）定义了每种材料的力学性能。另外，D工序是通过冷加工完成线材，而DA工序是通过冷加工→退火→冷加工来完成线材，或者通过退火→冷加工来完成线材。然而，在 DA 工艺中，如图 1 所示，经常进行球化退火以使渗碳体 (Fe3C) 球化以提高冷成型性。
除了冷镦用碳钢外，冷镦用硼钢添加了极少量的硼以提高淬透性，机械结构用合金钢符号后的RCH（线材）或HRCH（线材）。冷镦用钢添加）。由于这些是球化退火材料，因此JIS显示No.1至No.3作为球化组织的程度。
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