50CrS4HL 铬系调质钢（低淬透性带）·全面技术资料

一、牌号辨析（务必先读）

"50CrS4" 并非 EN 10083-3 / ISO 683-2 中的正式牌号——该标准 Cr-S 系列止于 41CrS4（1.7039），1.70XX 系列Cr钢仅收录 38Cr2、46Cr2、17CrS3、28CrS4、34CrS4、37CrS4、41CrS4 等。因此需拆解理解：

打开网易新闻 查看精彩图片

  • 50：碳含量约 0.50%
  • Cr：主合金元素铬（约 1%）
  • S易切削（resulfurized）
    改良，硫含量受控提高
  • 4：铬含量系数，对应约 1% Cr
  • HL低淬透性窄带（restricted hardenability, lower side）。按 EN 10083-3 与 SAE 定义，H 为标准淬透性带，HH 为下限收窄的高淬透性带，HL 为上限收窄的低淬透性带，意味着端淬曲线上限被压低，硬度波动小、淬火变形与开裂倾向更低

目前带 H/HH/HL 后缀且真实存在的 50C_4 系牌号只有 50CrMo4H / 50CrMo4HH / 50CrMo4HL（1.7228，ISO 683-1）。下文以50CrMo4HL
为主线数据，并平行给出 50Cr（GB/T 3077）、41CrS4HL、50CrV4 作选型对照。

二、化学成分分析（熔炼分析，wt%）

元素

50CrMo4 / 50CrMo4HL (1.7228)

50Cr（GB/T 3077, A20502）

41CrS4 (1.7039)

C

0.46~0.54

0.47~0.54

0.38~0.45

Si

0.10~0.40

0.17~0.37

≤0.40

Mn

0.50~0.80

0.50~0.80

0.60~0.90

P

≤0.025

≤0.035

≤0.025

S

0.020~0.035

≤0.035

0.020~0.040

Cr

0.90~1.20

0.80~1.10

0.90~1.20

Mo

0.15~0.30

≤0.10

Cu

≤0.40

≤0.30

≤0.40

合金设计逻辑：C 保证淬火马氏体硬度与调质后强度；Cr 提高淬透性、回火抗力与耐磨性；Mo 抑制回火脆性、细化晶粒并提升高温强度；S 的受控提高形成 MnS 夹杂，断屑与切削性显著改善，但会略降横向韧性与疲劳性能。

三、机械性能（调质态 +QT，纵向）

直径/厚度 (mm)

Rp0.2 (MPa)

Rm (MPa)

A (%)

Z (%)

KV (J)

≤16

≥900

1100~1300

≥9

≥40

16~40

≥780

1000~1200

≥10

≥45

≥30

40~100

≥700

900~1100

≥12

≥50

≥30

100~160

≥650

850~1000

≥13

≥50

≥30

160~250

≥550

800~950

≥13

≥50

≥30

50Cr（830 ℃ 油淬 + 520 ℃ 回火）：Rm ≥1080 MPa、Rp0.2 ≥930 MPa、A ≥9%、Z ≥40%、KV2 ≥39 J，退火态硬度 ≤229 HB。

淬透性（Jominy 端淬，HRC）：50CrMo4+HL
带上/下限（距淬火端 1.5~50 mm）为 63/58、63/58、62/57、61/55、60/54、60/53、59/51、57/48、56/45、54/41、52/39、51/38、49/37、48/36、48/36；对比 +HH 带下限明显更高（如 30 mm 处 45 vs 39），+H 带上限最高。41CrS4 的 HL 带上/下限则为 58/53、58/52、57/50、55/47、52/41、50/37、47/34、45/32、40/29、37/26、34/23、32/21。

临界淬透直径：50Cr 油淬 Ф14~49 mm，水淬 Ф28~77 mm。

四、物理性能

密度 7.72~7.85 g/cm³（常取 7.85）；弹性模量 210~212 GPa（−100 ℃ 时 217 GPa，600 ℃ 降至 164 GPa）；剪切模量约 81 GPa；泊松比 0.28；热导率约 42.6~46 W/(m·K)（20 ℃，600 ℃ 降至 34.4）；线膨胀系数约 11.5×10⁻⁶/K（20 ℃）→14.4×10⁻⁶/K（600 ℃）；比热容约 460~470 J/(kg·K)；电阻率约 0.19~0.23 μΩ·m；熔点 1382~1529 ℃；Ac1≈720 ℃、Ac3≈760 ℃、Ms≈320 ℃、Mf≈100 ℃。

五、热处理工艺

  • 热加工（锻造/轧制）：1100~850 ℃（50CrMo4 为 850~1150 ℃），终锻温度 ≥850 ℃
  • 软化退火 +A：680~720 ℃ 炉冷，≤248 HB（改善切削）
  • 等温退火 +I：790 ℃ 炉冷至 660 ℃ 后空冷，≤222 HB
  • 正火 +N：840~880 ℃ 空冷
  • 淬火 +Q：820~860 ℃ 油冷（小截面可水冷，但开裂风险高）
  • 回火 +T：540~680 ℃ 空冷；严禁在 500~650 ℃ 区间长时停留，存在第二类回火脆性倾向
  • 去应力：比回火温度低约 50 ℃
  • 表面淬火：高频/火焰淬火后表面硬度可达 53~54 HRC
  • 焊接：冷变形塑性低、焊接性差，需预热至约 200 ℃，焊后必须消除应力

六、供应形式

  • 圆钢/棒材：热轧圆钢 Ф5~80 mm，锻制圆钢 Ф80~1200 mm；剥皮、磨光、冷拉等光亮材（+SH/+C）
  • 板材/扁钢：按 EN 10029 供货，厚度可覆盖中厚板范围，亦可定制钢带
  • 锻件：自由锻/模锻毛坯，按 EN 10250-3 或图纸定制（齿轮、轴类、法兰、环件）
  • 线材/盘条：直径通常 Ф5.5~30 mm，用于冷镦、紧固件及焊丝原料
  • 管材、型材、法兰：可按标准或来图定制

标准供货状态：+U（热轧/热锻不处理）、+A（软化退火）、+S（改善剪切性）、+N（正火）、+QT（调质）；淬透性要求时后缀 +H / +HH / +HL。

七、应用领域

汽车与工程机械的重载齿轮、传动轴、曲轴、连杆、凸轮轴、转向节、半轴；矿山与冶金设备的轧辊、减速机轴、油膜轴承套、支承辊心轴、止推环；农机与柴油机的离合器齿轮、挺杆、螺栓；石油与液压设备的连接件、结构件、活塞杆；以及高频感应淬火件与中等弹性弹簧。50CrV4 变体则专用于高应力板簧、螺旋弹簧、扭杆。

八、材料优势与使用限制

  1. 强度—韧性匹配优异：调质后 Rm 可达 1100~1300 MPa，同时保持 KV ≥30 J 的冲击韧性。
  2. HL 带的核心价值：把淬透性上限压低，整批硬度波动显著收窄，淬火变形与开裂风险最小，非常适合大批量齿轮、轴类零件的连续热处理。
  3. 切削性好：含硫改良型断屑顺畅，刀具寿命长，适合自动车床大批量加工。
  4. 表面强化潜力大：感应/火焰淬火后表面可达 53~54 HRC，心部仍保持韧性。
  5. 工艺成熟、供应充足：等效牌号覆盖 AISI 4150/5150、JIS SCM445/SCr445、GB 50Cr/50CrMo，全球采购便利。

限制提醒：① 存在第二类回火脆性，500~650 ℃ 回火后须快冷；② 水淬易裂，优先油淬或聚合物淬火；③ 焊接性差，必须预热 + 焊后消应力；④ 含硫改良会降低横向冲击韧性与疲劳极限，承受交变扭转载荷的零件应谨慎选用；⑤ 若原始需求确为 50CrS4（非 Mo 型），因标准无此牌号，须与钢厂按成分协议单炉试制，并以 EN 10204 3.1/3.2 证书验收。