AISI/ASTM 1080 钢材全面资料介绍

一、牌号释义与标准归属

1080 是SAE/AISI 10xx 系高碳非合金钢（UNS G10800），碳含量 0.75–0.88%，恰好落在共析点（0.77%）附近，属于"近共析钢"。执行标准包括ASTM A29/A29M（热轧碳素与合金钢棒通用要求）、SAE J403（化学成分）、ASTM A510（线材与粗钢丝）、ASTM A576（热轧优质碳钢棒）、ASTM A682/A684（冷轧/退火弹簧钢带）、ASTM A713（弹簧用碳素钢丝）、ASTM A830、AMS 5110、MIL-S-16974、QQ-S-700

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等。

国际对照：中国GB 80 号钢（U20802）/T8MnA；德国DIN C80D / Ck80 / 1.0622、1.1248；欧标EN C80E/C80D；日本JIS S80C / SWRH82A / SWRH82B / SK5；英国BS 060A83 / EN42J；法国NF XC80；ISOC80E4。

二、化学成分（质量分数 %，熔炼分析）

元素

ASTM A29 规定值

典型值

C

0.75–0.88

0.80

Mn

0.60–0.90

0.75

Si

0.15–0.35（按需可至 0.10–0.60）

0.25

P

≤0.040

S

≤0.050

Cr/Ni/Cu

残余（一般 ≤0.25）

元素作用：碳是核心，决定淬硬性、硬度与耐磨性，近共析使组织转变简单、热处理窗口宽；锰提高淬透性、脱氧并抑制硫的热脆，属"10xx 高锰组"标志；硅脱氧并固溶强化、提高弹性极限（弹簧钢的关键）；磷致冷脆、硫致热脆，均需压低。不含 Cr、Ni、Mo、V 等合金元素，是成本优势的来源。

三、供应形式

  • 线材/盘条与钢丝（核心形态）：按 ASTM A510 供热轧盘条（常见 Φ5.5–20 mm），进一步拉拔成琴钢丝（music wire）、油淬火回火钢丝、冷拉钢丝（Φ0.1–12 mm），是 1080 最典型的产品通道。
  • 圆钢/棒材：按 ASTM A29/A576 供热轧圆钢（常见 Φ10–150 mm）、冷拉精棒（Φ3–50 mm，公差可达 ±0.02 mm），状态分热轧、球化退火、冷拉、磨光。
  • 板材/带材：按 ASTM A682/A684 供冷轧弹簧钢带（厚度 0.10–5.00 mm，宽 5–1250 mm）、热轧薄板与中厚板（可达 400 mm），可退火、半硬、硬料状态交货。
  • 扁钢：厚度 5–50 mm × 宽 20–200 mm，多用于板簧与刀具。
  • 锻件：1080 可自由锻与模锻，典型件为农机具锻件、凿子、冲头、扳手毛坯、环形轧制工具，但无专门锻件标准，通常按 A29 棒材采购后自行锻造，或按 ASTM A668 类通用碳钢锻件协议供货。

四、热处理工艺

  • 锻造：加热 1050–1150℃（典型 1205℃），终锻温度不低于 850℃，锻后炉冷或埋砂缓冷，防开裂与网状碳化物。
  • 完全退火：790–845℃ 保温（每 25 mm 厚 1 h），炉冷；小锻件自 790℃ 以 28℃/h 冷至 650℃。退火态硬度约 174–229 HB。
  • 球化退火：约 780℃ 炉冷，获得粒状珠光体，硬度 ≤212 HB，切削加工性最佳（相对 1212 钢为 45%）。
  • 正火：830–900℃（常取 870–925℃）空冷，细化晶粒、消除网状碳化物，硬度约 293 HB（直径效应：Φ13 mm 为 293 HB，Φ100 mm 降至 269 HB）。
  • 淬火（奥氏体化）：790–815℃（或 855–885℃），水淬或盐水淬（截面 <6.35 mm 可油淬），淬后硬度可达 62–65 HRC。
  • 回火：按硬度需求在 150–650℃ 选择。典型回火曲线（885℃ 正火 + 800–815℃ 水淬后回火 2 h）：205℃→57 HRC；260℃→55 HRC；315℃→50 HRC；370℃→43 HRC；425℃→41 HRC；480℃→40 HRC；540℃→39 HRC；595℃→38 HRC；650℃→32 HRC。弹簧件常用淬火 830±20℃ 油冷 + 回火 540±50℃，组织为回火索氏体（屈氏体）。临界点：Ac₁≈726–730℃，Ac₃≈765–790℃，Ms≈270℃。

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（轧态）

965–1035

586

12

17

293 HB

球化退火+冷拉

675

515

10

40

192 HB

退火

615–650

376

24.7

45

174 HB

正火

1013

524

11

20.6

293 HB

油淬

1270

869

12.1

34.4

363 HB / 40 HRC

调质（480℃ 回火态）

1150–1300

1030–1170

8–12

30–40

38–44 HRC

常温弹性模量约 200–210 GPa，剪切模量 80 GPa，冲击韧性（Izod，退火态）约 7 J，淬回火态冲击韧性中等偏低。

六、物理性能

密度 7.85 g/cm³；熔点约 1430℃；弹性模量 190–210 GPa；泊松比 0.27–0.30；体积模量约 140–160 GPa；热导率 42–50.5 W/(m·K)（0℃ 为 50.5，200℃ 降至 46.8）；比热容约 470–519 J/(kg·K)（随温度升高至 599）；线膨胀系数 11.0–11.7×10⁻⁶/K（20–100℃），700℃ 时升至 14.7×10⁻⁶/K；电阻率约 0.18–0.22 μΩ·m；常温铁磁性。

七、应用领域

  • 弹簧：钢琴丝/琴钢丝、螺旋弹簧、板簧（卡车与铁路）、扭杆、座垫弹簧、气门簧、离合器簧片、刹车弹簧、弹簧发条、卡簧与垫圈——这是 1080 的第一大用途。
  • 刀具刃具：工业切削刀片、剪刀、剃须刀片、园林刀具、农机刀片，硬度 58–62 HRC，刃口保持性好。
  • 手工工具：锤子、凿子、冲头、撬棍、重型扳手、钢丝钳（剪切力可达 3000 N 以上）。
  • 农机与耐磨件：犁铧、耙片、中耕机齿、刮板、平地机刃口。
  • 机械零件：轴、轧辊、偏心轴、销、连杆、机床导轨镶条、冷冲压模具镶块、环轧工具、低速车轮。

八、材料优势

  1. 硬度—韧性平衡最佳：比 1095 更韧、热处理窗口更宽；比 1060 更硬更耐磨，是高碳非合金钢中的"甜点"牌号。
  2. 高弹性极限与疲劳性能：表面状态良好且完全淬透时，疲劳极限不逊于合金弹簧钢。
  3. 成本低廉：无 Cr/Ni/Mo/V，原材料价格指数远低于合金钢与不锈钢，热处理响应可预测。
  4. 组织可设计性强：近共析成分使珠光体/马氏体比例几乎可控，退火—正火—淬火回火跨度极大（174 HB 到 65 HRC）。
  5. 供应形态齐全：线材、钢丝、棒材、扁钢、冷轧带、中厚板全覆盖，全球通用牌号互换方便。
  6. 退火态可加工：球化退火后（HB ≤212）可进行车铣钻，淬硬后以磨削与电加工为主。

九、注意事项

1080焊接性极差（碳含量高、淬硬倾向大，焊后易裂），原则上不推荐焊接，必须焊时需预热 200–300℃ 并使用低氢焊条、焊后回火；淬透性一般，大截面油淬不透、水淬易变形开裂，大件宜采用水淬油冷或正火处理；耐蚀性差，须涂油、镀锌、发黑或磷化防护。


特别提醒："1080"在铝合金体系中也是牌号（AA 1080 / UNS A91080，Al99.8 工业纯铝），部分数据库会把两者混淆。订购碳钢 1080 时请注明UNS G10800
及执行标准（ASTM A29 / A510 / A682 等），并写明所需状态（热轧、退火、球化退火、冷拉、淬火回火）与目标硬度。