1. 材料定位与标准

  • 欧标：1.7131（EN）
  • 美标：AISI 5115 / 5120
  • 类型低合金渗碳钢（Mn-Cr 系），兼顾芯部韧性表面高硬度

2. 核心特性

| **性能** | **特点** |
| --------- | -------------------------------------------------- |
| **表面硬化** | **渗碳后表面 58-62 HRC**，芯部保持 25-35 HRC，抗冲击+耐磨。 |
| **芯部韧性** | **镍含量低**，Cr-Mn 提高淬透性，适合高负荷齿轮、轴类。 |
| **切削性** | **退火态 ≤220 HB**，易切削，适合大批量机加。 |
| **焊接性** | **差**（需预热 150-200 °C，焊后回火），建议整体加工或堆焊修复。 |
| **尺寸稳定性** | **渗碳淬火变形小**（油淬），适合精密零件。 |
| **表面处理** | **可氮化**（层深 0.1-0.3 mm，表面硬度 700-900 HV），**可抛光/蚀纹**。 |

3. 化学成分（wt%）

| 元素 | C | Mn | Cr | Si | S/P |
| -- | --------- | ------- | ------- | ---- | ------ |
| 范围 | 0.14-0.19 | 1.0-1.3 | 0.8-1.1 | ≤0.4 | ≤0.035 |

4. 力学性能（渗碳+淬火+回火后）

  • 表面硬度：58-62 HRC（渗碳层深 0.8-1.2 mm）
  • 芯部硬度：25-35 HRC（韧性高，抗断齿）
  • 抗拉强度：640-1180 N/mm²（随渗碳深度变化）
  • 延伸率：9-11 %（芯部韧性指标）

5. 加工与热处理工艺

  • 软化退火：650-700 °C 炉冷（≤220 HB，易切削）。
  • 渗碳：920-930 °C，4-8 h（层深 0.8-1.2 mm）。
  • 淬火：820-850 °C 油淬（变形小）。
  • 回火：160-200 °C（消除应力，保持高硬度）。
  • 氮化：510 °C 气体氮化 10-20 h，层深 0.1-0.3 mm。

6. 典型应用

  • 汽车传动件
  • 齿轮、同步器齿环、传动轴（高扭矩+耐磨）。
  • 工程机械
  • 液压泵齿轮、链轮、滚轮（重载+冲击）。
  • 精密零件
  • 蜗杆、凸轮轴、轴承套（需高表面硬度+芯部韧性）。
  • 塑料模具
  • 高玻纤增强塑料注塑模（表面渗碳+抛光）。

7. 对比其他渗碳钢

| **钢种** | **表面硬度** | **芯部韧性** | **适用场景** |
| --------------- | --------- | -------- | --------------- |
| **1.7131** | 58-62 HRC | 高 | 齿轮、轴类（标准渗碳钢） |
| **1.7147** | 60-64 HRC | 中 | 高负荷齿轮（Cr-Mo 升级） |
| **18CrNiMo7-6** | 60-64 HRC | 极高 | 风电齿轮（高冲击工况） |

8. 注意事项

  • 替代方案
  • 更高芯部强度选18CrNiMo7-6（镍含量 1.5-1.8%）；
  • 更高表面硬度选20MnCr5（碳含量 0.17-0.22%）。
  • 使用限制
  • 避免 300°C 以上回火（硬度急剧下降）；
  • 厚壁零件需分级淬火（减少变形）。

总结

1.7131（16MnCr5）是渗碳钢中的“标准款”，以高表面硬度、芯部韧性、低成本著称，广泛应用于汽车齿轮、传动轴、精密注塑模等场景。其局限性在于焊接性差，需在设计阶段避免复杂焊补。