AISI 1055 鋼板耐磨鋼板。這是一種中高碳錳鋼，以其較高的強(qiáng)度、硬度和耐磨性而聞名，但犧牲了一些塑性和韌性（特別是與低碳鋼相比）。它屬于 ASTM A29 標(biāo)準(zhǔn)中涵蓋的鋼種。
以下是關(guān)于 AISI 1055 鋼板的詳細(xì)說明耐磨鋼板，重點(diǎn)關(guān)注其加工特性和其他關(guān)鍵方面：
1. 基本特性
標(biāo)準(zhǔn): AISI 1055 (美國鋼鐵學(xué)會(huì)標(biāo)準(zhǔn))，也屬于 ASTM A29 標(biāo)準(zhǔn)下的鋼種耐磨鋼板。
類型: 中高碳非合金鋼 (碳錳鋼)耐磨鋼板。
主要成分特點(diǎn):
碳 (C): 0.50 - 0.60%耐磨鋼板。這是其獲得高強(qiáng)度、高硬度和良好耐磨性的核心元素，但也導(dǎo)致焊接性差、冷成形性有限和淬火開裂敏感性增加。
錳 (Mn): 0.60 - 0.90%耐磨鋼板。提高淬透性（使更厚的截面也能通過熱處理硬化）、強(qiáng)度和硬度，同時(shí)略微改善韌性。有助于減輕硫的有害影響（形成硫化錳）。
其他元素: 磷、硫等殘余元素含量較低并受控制（P ≤ 0.040%, S ≤ 0.050%），硅含量通常在 0.15-0.30% 左右（脫氧劑）耐磨鋼板。不含顯著的合金元素（如 Cr, Ni, Mo, V）。
2. AISI 1055 鋼板加工特性 (重點(diǎn))
AISI 1055 的加工特性很大程度上取決于其供貨狀態(tài)（熱軋、退火、正火）以及最終是否進(jìn)行熱處理（淬火+回火）耐磨鋼板。其高碳含量是影響加工特性的主要因素。
a) 熱軋狀態(tài):
切削加工性 (Machinability): 一般到較差耐磨鋼板。
熱軋態(tài)硬度相對較高（HBW 約 180-240），比低碳鋼更難切削耐磨鋼板。
表面可能存在堅(jiān)硬、耐磨的氧化皮（鐵鱗），會(huì)加速刀具磨損耐磨鋼板。
需要比低碳鋼更高的切削力、更堅(jiān)硬的刀具（如硬質(zhì)合金）和更慢的切削速度耐磨鋼板。
建議使用冷卻潤滑液以減少摩擦、散熱并延長刀具壽命耐磨鋼板。
評級: 通常以易切削鋼 AISI 1212 為 100% 作基準(zhǔn)，AISI 1055 的切削加工性約為 50-60%耐磨鋼板。
冷成形性 (Cold Forming): 差到非常差耐磨鋼板。
高碳含量和高強(qiáng)度導(dǎo)致塑性較低耐磨鋼板。
在冷態(tài)下進(jìn)行彎曲、沖壓、深沖等操作時(shí)，極易開裂，尤其是在彎曲半徑小或變形量大時(shí)耐磨鋼板。
通常不推薦進(jìn)行復(fù)雜的冷成形加工耐磨鋼板。 簡單的、變形量小的彎曲（使用大的彎曲半徑）可能可行，但風(fēng)險(xiǎn)高。
熱成形性 (Hot Forming / Forging): 良好耐磨鋼板。
在高溫下（通常在 900°C - 1200°C 范圍內(nèi)），鋼材軟化，塑性大幅提高耐磨鋼板。
非常適合鍛造、熱彎曲等工藝耐磨鋼板。
加工后需要控制冷卻速度（通常緩慢冷卻或進(jìn)行后續(xù)熱處理如退火/正火），以避免內(nèi)應(yīng)力和可能的開裂耐磨鋼板。
b) 退火狀態(tài):
退火（完全退火或球化退火）的目的是軟化鋼材，改善切削加工性和冷成形性（如果需要），并為后續(xù)淬火提供均勻組織耐磨鋼板。
切削加工性: 良好到非常好耐磨鋼板。
退火后硬度顯著降低（HBW 約 140-170），形成較軟的珠光體+鐵素體或球化組織耐磨鋼板。
這是進(jìn)行大量切削加工（如車削、銑削、鉆孔）的理想狀態(tài)耐磨鋼板。刀具磨損小，表面光潔度較好。
冷成形性: 仍然較差到中等耐磨鋼板。
盡管退火后變軟，但其固有的高碳含量仍然限制了塑性耐磨鋼板。
可以進(jìn)行一些簡單的、變形量不大的冷成形操作（如小角度彎曲、淺拉深），但復(fù)雜成形或大變形量操作仍有開裂風(fēng)險(xiǎn)，遠(yuǎn)不如低碳鋼耐磨鋼板。謹(jǐn)慎操作和大的彎曲半徑是必須的。
可焊接性 (Welding): 差耐磨鋼板。 (見下文詳細(xì)焊接部分)
c) 淬火+回火狀態(tài):
這是 AISI 1055 獲得最高強(qiáng)度、硬度和耐磨性的狀態(tài)耐磨鋼板。
切削加工性: 極差耐磨鋼板。
淬火后硬度極高（HRC > 50），極其難以切削耐磨鋼板。幾乎必須進(jìn)行磨削加工。
回火可以降低硬度（回火溫度越高，硬度越低），但即使經(jīng)過較高溫度回火（例如獲得HRC 40-45），切削性仍比退火態(tài)困難得多耐磨鋼板。
冷成形性: 不可行耐磨鋼板。
高硬度使其在室溫下幾乎沒有塑性變形能力，任何冷成形嘗試都會(huì)導(dǎo)致脆性斷裂耐磨鋼板。
磨削性 (Grindability): 良好耐磨鋼板。
這是對淬火+回火態(tài) 1055 進(jìn)行精密加工和獲得高光潔度的主要方法耐磨鋼板。
3. 可焊接性 (Weldability)
總體評級: 差 (Poor)
原因:
高碳當(dāng)量 (High Carbon Equivalent - CE): AISI 1055 的碳當(dāng)量較高（根據(jù) IIW 公式 CE ≈ C + Mn/6 ≈ 0.55 + 0.75/6 ≈ 0.675%）耐磨鋼板。CE > 0.6% 時(shí)，焊接性顯著變差，開裂風(fēng)險(xiǎn)高。
高淬硬傾向: 焊接熱影響區(qū) (HAZ) 冷卻速度快時(shí)，極易形成硬而脆的馬氏體組織耐磨鋼板。
冷裂紋敏感性: 高碳馬氏體、焊接殘余應(yīng)力以及焊縫中可能存在的氫（來自焊條藥皮、環(huán)境水分、油污等）共同作用，導(dǎo)致氫致冷裂紋 (Hydrogen-Induced Cold Cracking - HICC) 風(fēng)險(xiǎn)極高耐磨鋼板。
熱裂紋敏感性: 也有一定傾向耐磨鋼板。
焊接注意事項(xiàng) (如必須焊接):
強(qiáng)烈建議: 避免焊接耐磨鋼板。如果設(shè)計(jì)允許，優(yōu)先考慮機(jī)械連接（螺栓、鉚接）或選擇焊接性更好的鋼材。
預(yù)熱 (Preheating): 必需且關(guān)鍵耐磨鋼板。 預(yù)熱溫度通常需要 200°C - 315°C (400°F - 600°F) 或更高（具體取決于厚度和拘束度）。預(yù)熱可減緩冷卻速度，減少馬氏體形成，促進(jìn)氫擴(kuò)散逸出。
低氫焊接工藝 (Low-Hydrogen Practice): 絕對必需耐磨鋼板。
使用低氫焊條（如 AWS E7018 / E7018-1 / E8018-C3）耐磨鋼板。
焊條必須嚴(yán)格烘干并保溫耐磨鋼板。
徹底清理坡口及兩側(cè)的油污、鐵銹、水分耐磨鋼板。
焊接方法: SMAW (手工電弧焊) 或 GMAW (熔化極氣體保護(hù)焊) 配合合適的低氫焊絲和富氬保護(hù)氣耐磨鋼板。
層間溫度 (Interpass Temperature): 需控制，通常不低于預(yù)熱溫度耐磨鋼板。
焊后熱處理 (Post-Weld Heat Treatment - PWHT): 強(qiáng)烈推薦，通常是強(qiáng)制性的耐磨鋼板。
立即進(jìn)行消氫處理 (Post-Heating): 焊后立即將焊件在預(yù)熱溫度或稍高溫度下保溫一段時(shí)間（如 250°C - 350°C，保溫 1-2 小時(shí)/英寸厚度），加速氫擴(kuò)散逸出耐磨鋼板。
最終進(jìn)行應(yīng)力消除退火 (Stress Relieving): 加熱到 595°C - 650°C (1100°F - 1200°F)，保溫足夠時(shí)間（通常 1小時(shí)/英寸厚度），然后緩慢冷卻（爐冷或包裹緩冷）耐磨鋼板。這能顯著降低殘余應(yīng)力，軟化淬硬區(qū)，提高韌性。
焊縫設(shè)計(jì): 減少拘束度，避免尖角缺口耐磨鋼板。
焊后檢測: 必須進(jìn)行嚴(yán)格的非破壞性檢測（如磁粉檢測 MT 或滲透檢測 PT）以排查裂紋耐磨鋼板。
總結(jié): 焊接 AISI 1055 成本高昂（預(yù)熱、焊材、PWHT）、工藝復(fù)雜、風(fēng)險(xiǎn)高耐磨鋼板。僅在絕對必要、經(jīng)過嚴(yán)格評估、并由有經(jīng)驗(yàn)的人員按照嚴(yán)格規(guī)程操作的情況下才考慮。
4. 力學(xué)性能 (典型值 - 取決于狀態(tài)和厚度)
熱軋狀態(tài):
抗拉強(qiáng)度 (Rm): 約 690 - 850 MPa (100 - 123 ksi)
屈服強(qiáng)度 (Rp0.2): 約 380 - 485 MPa (55 - 70 ksi)
伸長率 (A50mm): 約 12 - 18%
硬度 (HBW): 約 180 - 240
沖擊韌性: 相對較低
退火狀態(tài):
抗拉強(qiáng)度 (Rm): 約 550 - 690 MPa (80 - 100 ksi)
屈服強(qiáng)度 (Rp0.2): 約 310 - 415 MPa (45 - 60 ksi)
伸長率 (A50mm): 約 18 - 25% (球化退火可達(dá)更高)
硬度 (HBW): 約 140 - 170
淬火+回火狀態(tài) (Q&T - 典型調(diào)質(zhì)范圍):
淬火介質(zhì): 水或劇烈油冷（水淬可獲得更高硬度但開裂風(fēng)險(xiǎn)大）耐磨鋼板。
回火溫度: 根據(jù)所需硬度/強(qiáng)度選擇耐磨鋼板。
低溫回火 (約 150-200°C): 高硬度 (HRC 55-60), 高耐磨性，低韌性耐磨鋼板。
中溫回火 (約 400-500°C): 平衡強(qiáng)度、硬度 (HRC 40-50) 和韌性耐磨鋼板。
高溫回火 (約 550-650°C): 較低硬度 (HRC 25-40), 較高韌性和強(qiáng)度耐磨鋼板。
典型調(diào)質(zhì)后性能 (例如回火至 HRC 45-50):
抗拉強(qiáng)度 (Rm): 1000 - 1200+ MPa (145 - 174+ ksi)
屈服強(qiáng)度 (Rp0.2): 850 - 1000+ MPa (123 - 145+ ksi)
伸長率 (A50mm): 約 8 - 12%
沖擊韌性: 仍低于合金鋼，但比淬火態(tài)有顯著改善耐磨鋼板。
硬度： HRC 45-50 (目標(biāo)值)
5. 熱處理 (Heat Treatment)
退火 (Annealing):
完全退火: 加熱到 Ac3 以上 (約 790°C - 815°C / 1450°F - 1500°F)，保溫后爐冷至約 500°C 以下出爐空冷耐磨鋼板。獲得粗珠光體+鐵素體，最軟狀態(tài)。
球化退火: 加熱到略低于 Ac1 或 Ac1-Ac3 之間循環(huán)加熱冷卻，獲得球狀滲碳體組織耐磨鋼板。硬度最低，塑性、切削性最佳，為淬火做最佳準(zhǔn)備。
正火 (Normalizing): 加熱到 Ac3 以上 (約 870°C - 925°C / 1600°F - 1700°F)，保溫后在空氣中冷卻耐磨鋼板。細(xì)化晶粒，提高強(qiáng)度、硬度和韌性（相對于熱軋態(tài)），改善組織均勻性。
淬火 (Hardening): 加熱到 Ac3 以上 (約 790°C - 815°C / 1450°F - 1500°F)，保溫后在適當(dāng)?shù)慕橘|(zhì)中快速冷卻（水、油或聚合物）耐磨鋼板。水淬可獲得最高硬度但開裂風(fēng)險(xiǎn)極大，油淬較安全但淬透性較低。淬火后必須立即回火。
回火 (Tempering): 淬火后盡快進(jìn)行耐磨鋼板。加熱到 Ac1 以下 (150°C - 650°C / 300°F - 1200°F)，保溫后空冷。降低內(nèi)應(yīng)力，提高韌性，調(diào)整硬度和強(qiáng)度到所需水平?；鼗饻囟仁顷P(guān)鍵控制參數(shù)。
6. 應(yīng)用領(lǐng)域 (Application Fields)
AISI 1055 鋼板主要用于需要高強(qiáng)度、高硬度和良好耐磨性，但對韌性要求不是極端苛刻，且焊接需求少的場合耐磨鋼板。常見應(yīng)用包括：
切削工具: 非關(guān)鍵性刀具、鉆頭、絲錐、鋸條（常需淬火+低溫回火）耐磨鋼板。
耐磨部件:
軸類 (非高強(qiáng)度或沖擊載荷大的)
齒輪 (非高精度、重載或沖擊載荷大的)
凸輪
銷軸
鏈輪
導(dǎo)軌、滑板
農(nóng)業(yè)機(jī)械部件（犁鏵、刀片）
挖掘機(jī)、推土機(jī)鏟斗齒、刃口板
彈簧: 用于要求不高的中等應(yīng)力彈簧（常淬火+中溫回火）耐磨鋼板。
高強(qiáng)度螺栓/緊固件: 需調(diào)質(zhì)處理（淬火+高溫回火）耐磨鋼板。
鍛件毛坯: 用于后續(xù)機(jī)加工成各種耐磨零件耐磨鋼板。
鋼軌配件耐磨鋼板。
刀片、刮刀耐磨鋼板。
總結(jié):
AISI 1055 鋼板是一種經(jīng)濟(jì)實(shí)惠的中高碳鋼，核心優(yōu)勢在于其熱處理后可獲得的高強(qiáng)度、高硬度和良好耐磨性耐磨鋼板。其加工特性高度依賴狀態(tài)：
熱軋態(tài): 切削性一般到差，冷成形性差耐磨鋼板。
退火態(tài): 切削性好，冷成形性仍較差（僅限簡單操作）耐磨鋼板。
淬火+回火態(tài): 切削性極差（需磨削），冷成形不可行耐磨鋼板。
焊接性很差，需極其謹(jǐn)慎的預(yù)熱、低氫工藝和焊后熱處理耐磨鋼板。
主要應(yīng)用于制造耐磨零件、工具、彈簧（非高要求）和緊固件，其成本效益使其在許多非焊接、非高沖擊、非極低溫度的應(yīng)用中成為合適的選擇耐磨鋼板。選擇時(shí)需仔細(xì)權(quán)衡其強(qiáng)度/硬度優(yōu)勢與較差的焊接性、冷成形性和韌性限制。對于更嚴(yán)苛的應(yīng)用（高沖擊、低溫、高疲勞、高精度齒輪、重型焊接結(jié)構(gòu)），通常需要選擇合金鋼（如41xx, 43xx系列）或更高性能材料。