ASTM 1080高碳高锰组牌号|astm|合金钢|弹簧钢|热处理|球化|硬度

ASTM 1080 高碳钢全面资料

一、牌号与标准归属

ASTM 1080（AISI/SAE 1080，UNS G10800）
是 10xx 系普通碳素钢中的高碳高锰组钢，碳含量 0.75~0.88%，接近共析成分（0.77%），因此常被称为"近共析钢"。它在美国标准体系中覆盖面极广，常见引用标准包括：ASTM A29/A29M（热轧碳素钢与合金钢棒材）、ASTM A510（线材盘条与圆钢丝）、ASTM A576（特级热轧碳素钢棒）、ASTM A682/A682M（冷轧高碳钢带）、ASTM A713（热处理件用高碳弹簧钢丝）、ASTM A830、SAE J403（化学成分）、AMS 5110、FED QQ-S-700、MIL-S-16974。

国际近似牌号：中国 GB80 号钢（U20802，GB/T 699、GB/T 1222 弹簧钢）、日本 JISSWRH82A/82B、德国 DINC80D（1.0622）、英国 BS060A83、法国 NFXC80、ISOC80U、俄罗斯 GOST 80。

二、化学成分分析（质量分数 %）

元素

ASTM A29/A29M 规定

典型值

冶金作用

0.75~0.88

0.80

主硬化元素，决定淬后硬度与耐磨性

0.60~0.90

0.75

提高淬透性、脱氧，也是"10xx 高锰组"的标志

一般 0.15~0.35（部分标准 ≤0.40 或 ≤0.60）

0.25

脱氧、固溶强化，提高弹性极限

≤0.040

杂质，控制冷脆

≤0.050

杂质，控制热脆

余量（约 98.1~98.7）

基体

关键特征：不含 Cr、Ni、Mo、V 等合金元素——这既是它最大的成本优势（原材料价格指数约 1.8，远低于合金钢），也是淬透性与耐蚀性的根本限制。

三、供应形式

线材/盘条：ASTM A510，Φ5.5~25 mm 成卷，是琴钢丝、弹簧钢丝、钢绳、辐条料的母材；成品钢丝常见 Φ0.8~16 mm，退火态、冷拉硬态或油淬火回火态交货。
圆钢/棒材：ASTM A29/A576/A108，热轧棒、冷拉棒、冷精整棒、磨光剥皮棒，Φ3~300 mm 均可；扁钢、方钢同样常见。
板材/钢卷：ASTM A109 等，薄板 0.3~6.0 mm（宽 600~2000 mm），中厚板 6~50 mm（宽至 2200 mm）。
冷轧钢带：ASTM A682/A682M，厚度 0.1~3.0 mm、宽 5~600 mm，可退火态、球化退火态、冷轧硬态、抛光亮带、蓝回火带交货，可分条、覆膜。
锻件与管材：按图定制的锻件、环件；无缝管 OD φ10~219 mm、壁厚 1.5~20 mm。
交货状态：热轧态（最常见）、退火态、球化退火态、正火态、冷拉/冷精整态、淬火+回火态（Q+T）、抛光或发蓝处理。

四、热处理工艺

预热临界点（近似值）：Ac1 ≈ 726~730℃、Ac3 ≈ 765~790℃、Ms ≈ 270℃。

锻造/热加工：加热 1050~1150℃，终锻温度不得低于 850℃，锻后缓冷（炉冷或埋砂），防止开裂与网状碳化物析出。
完全退火：790~845℃（弹簧钢规范 780±10℃）保温，按每 25 mm 厚度约 1 h，炉冷。得到球化珠光体，硬度≤207 HB（典型 174~192 HB），便于切削。
正火：870~925℃（常用 890~900℃）保温后空冷。细化晶粒、消除带状组织，硬度约229~293 HB；是淬火前推荐的预处理，可显著降低最终淬火变形与开裂风险。
淬火（奥氏体化）：790~845℃（常用 800~830℃），水淬或盐水淬可得最高硬度（约 65 HRC）；截面小于约 6 mm 或形状复杂件宜油淬、碱浴或双液淬火。GB 80 钢规范为 830℃±20℃ 油冷。
回火：按目标性能分档——低温 150~250℃
保持 HRC 58~62，用于刀具刃口；中温 400~540℃
得回火屈氏体/索氏体，HRC 38~44，抗拉 1150~1300 MPa，是弹簧与弹性元件的黄金区间（GB 规范 540℃±50℃）；高温 540~680℃
为调质态，HRC 22~30，韧性最佳。

回火硬度参考（885℃ 正火 + 800~815℃ 水淬，回火 2 h）：205℃→57 HRC，260℃→55，315℃→50，370℃→43，425℃→41，480℃→40，540℃→39，595℃→38，650℃→32。

五、机械性能

状态

抗拉强度 MPa

屈服强度 MPa

伸长率 %

断面收缩率 %

硬度

热轧态

965（140 ksi）

586（85 ksi）

293 HB

正火（900℃）

1013

524

20.6

293 HB

退火（790℃）

615

376

24.7

174 HB

球化退火+冷拉

675

515

192 HB

淬火+回火

1000~1850

800~1300

5~10

25~30

55~65 HRC

其他：弹性模量 190~210 GPa；剪切模量约 72~80 GPa；疲劳强度约 300~360 MPa；退火态 Izod 冲击约 6.1~7 J；剪切强度约 460~520 MPa。GB 80 钢 820℃ 淬 + 480℃ 回火后：Rm ≥1080 MPa、Rp0.2 ≥930 MPa、伸长率 ≥6%、断面收缩率 ≥30%。

六、物理性能

密度：7.85 g/cm³（7.7~8.03）
熔点：固相线约 1410℃，液相线约 1450℃
弹性模量 190~210 GPa，泊松比 0.27~0.30，体积模量约 160 GPa
导热系数：约 48~51 W/(m·K)；比热容约 470~490 J/(kg·K)
线膨胀系数：约 11~12×10⁻⁶/℃（20~100℃），20~700℃ 区间约 14.7×10⁻⁶/℃；热扩散率约 14 mm²/s
电阻率约 0.18 μΩ·m（电导率约 9.6% IACS）；铁磁性
机械使用温度上限约 400℃，超过约 250℃ 硬度明显衰减

七、应用领域

弹簧与弹性元件：板簧、螺旋弹簧、座垫弹簧、发条、气门簧、离合器簧片、扭杆、稳定杆、卡簧——退火态 1080 也直接用于制造厚板簧。

刀具与刃具：厨刀、猎刀、剃须刀片、剪刀、工业切削刀片、锉刀、锯条、冲头与模具镶块。

手工工具：锤头、凿子、撬棍、扳手、钳子、铆钉冲模。

农业与工程机械：犁铧、耕耘铲齿、耙片、割草机刀片、耐磨衬板。

线材制品：琴钢丝、钢琴线、钢丝绳、围栏高张力线、冷拔钢丝。

通用机械：齿轮、轴、偏心轴、轧辊、联轴器、销、凸轮、高应力紧固件。

八、材料优势与局限

优势：① 高碳近共析，淬后硬度 HRC 55~65，耐磨性与刃口保持性优异；②性价比极高，无合金元素，价格远低于合金钢与工具钢；③ 成分简单，热处理响应可预测、窗口宽（比 1095 更"宽容"），不易过热、晶粒易保持细小，是锻造与热处理入门最友好的钢种之一；④ 相比 1095 韧性更好、更不易淬裂，相比 1060/1074 硬度与耐磨性更高，是"高硬 + 尚佳韧性 + 简单热处理"的最佳折中点；⑤ 退火态切削性尚可，冷成形性优于更高碳牌号；⑥ 供应形态齐全，从盘条到精密钢带均有货源。

局限：①淬透性低，有效硬化层仅约 5~10 mm，大截面心部淬不透，厚件需水淬油冷或改用 5160/6150/9260 等合金弹簧钢；② 耐热性差，约 250℃ 以上明显软化；③无耐蚀性（无铬无镍），极易锈蚀，必须涂油、发蓝、镀层或涂漆防护；④ 焊接性不良，高碳裂纹风险大，必要时需 200~300℃ 预热配低氢焊条并焊后回火；⑤ 淬火变形与开裂倾向较大，冷变形塑性有限。

选型建议：要极致硬度与刃口保持 → 1095；要更强韧性 → 1060/1074；要耐蚀 → 440C 类不锈钢；要厚截面淬透 → 5160、6150、9260；预算有限、截面不大、追求高硬与可靠韧性平衡 →1080（G10800）。