# CNC 合金的热处理与状态代号

> CNC 合金的状态代号：钢的淬火+回火硬度随温度变化，6061-O 至 T651、7075-T73 与 17-4PH H900 至 H1150，并给出 NACE 限制。

https://www.sinbo-machining.com/zh/wiki/reference/heat-treatment-conditions/

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## 本页内容

- 碳钢与合金钢——热处理工艺及典型硬度
- 退火态与正火态 1045 钢的硬度分别是多少？
- 4140 钢预硬态供货硬度是多少？
- 钢在淬火后、回火前有多硬？
- 淬火+回火是什么意思，为什么要规定？
- 6061-T6 比 6061-O 强多少？
- 6061-T651 比 6061-T6 强吗？
- T73 是什么状态，什么时候该选它？
- 17-4PH 最强的标准时效状态是哪一个？
- 17-4PH 哪个状态的韧性最高？
- 17-4PH 能用于 NACE 酸性气体工况吗？
- 这些数值怎么用
- 常见问题
- 标准与来源
- 相关页面
- 下载本表

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# CNC 合金的热处理与状态代号

CNC 合金的状态代号：钢的淬火+回火硬度随温度变化，6061-O 至 T651、7075-T73 与 17-4PH H900 至 H1150，并给出 NACE 限制。

## 碳钢与合金钢——热处理工艺及典型硬度

| 工艺 | 作用 | 典型硬度 | 典型应用 | 适用标准 |
| --- | --- | --- | --- | --- |
| Annealing | 加热到临界温度以上或附近，然后在炉内极慢冷却，以软化并消除应力 | 160–217 HB (grade-dependent) | 机加工毛坯、冷成形、重新淬火前的去应力 | GB/T 16923; ASTM A29; SAE J412 |
| Normalizing | 加热到 Ac3/Acm 以上 30–50 °C，然后在静止空气中冷却，以细化晶粒并均匀组织 | 187–300 HB (grade-dependent) | 大型锻件、淬火易变形的重要结构件 | GB/T 16923; ASTM A29 |
| Quenching + tempering | 奥氏体化后在水或油中淬成马氏体，再加热到 Ac1 以下回火，以消除应力并调整硬度 | 24–57 HRC (depends on tempering temperature) | 成品工程零件：轴、齿轮、紧固件 | GB/T 16924; ASTM A29 |
| Quench and high temper (Q&T) | 淬火后在 500–650 °C 高温回火，得到回火索氏体，强度与韧性配合最佳 | 28–34 HRC (common supply band) | 连杆、螺栓、齿轮、承受交变载荷的轴 | GB/T 16924; GB/T 7232 |

> **如何读这张表。** 典型值会随牌号、截面尺寸和炉次工艺变化；设计应以适用标准和材质单为准。图纸上的淬火+回火（Q&T）指淬火后在大约 500–650 °C 进行高温回火——这是一个组合状态代号，不是独立工艺。未回火的淬火马氏体脆性大，不用于服役状态。

## 退火态与正火态 1045 钢的硬度分别是多少？

退火 1045 约为 160–200 HB（热轧态典型 163 HB），正火 1045 约为 187 HB、抗拉强度 640 MPa——正火用部分切削性能换取更高、更均匀的强度。

| 状态 | 抗拉强度（MPa） | 屈服强度（MPa） | 伸长率（%） | 硬度 | 来源 |
| --- | --- | --- | --- | --- | --- |
| Hot-rolled / annealed | 565 (typical hot-rolled) | 310 | 16 | 163 HB; annealed band 160–200 HB | S21 / S22 / S5 |
| Normalized | 640 | 410 | 22 | 187 HB | S6 / S5 |
| Quenched and tempered | — | — | — | 220–290 HB | S5 |
| As-quenched (water, surface) | — | — | — | 55–60 HRC | S5 |
| Flame / induction hardened (surface) | — | — | — | 55–58 HRC, case depth 1.5–5 mm | S5 |

## 4140 钢预硬态供货硬度是多少？

预硬 4140 到货硬度为 28–34 HRC；按标准热处理在 540 °C 回火后为 28–32 HRC、抗拉强度 1,000–1,100 MPa。铬和钼使 4140 的淬透性远好于 1045，因此在大截面下仍能保持回火硬度——大棒料请核对材质单，因为硬度会随截面尺寸下降。

| 状态 / 回火温度 | 抗拉强度（MPa） | 屈服强度（MPa） | 伸长率（%） | 硬度 | 来源 |
| --- | --- | --- | --- | --- | --- |
| Annealed | ~655 | ~415 | 25 | 197–217 HB | S4 |
| Normalized | ~1,020 | ~650 | 17 | 250–300 HB | S4 |
| As-quenched (oil) | — | — | — | 55–60 HRC | S4 |
| Q&T at 205 °C | ~2,000 | ~1,600 | 8 | 52–57 HRC | S4 |
| Q&T at 315 °C | ~1,700 | ~1,450 | 10 | 45–50 HRC | S4 |
| Q&T at 425 °C | ~1,400 | ~1,250 | 12 | 38–42 HRC | S4 |
| Q&T at 540 °C (standard HT) | 1,000–1,100 | 850–950 | 18 | 28–32 HRC | S4 |
| Q&T at 650 °C (high ductility) | ~850 | ~700 | 22 | 24–28 HRC | S4 |
| Pre-hardened as-supplied | — | — | — | 28–34 HRC | S4 |

## 钢在淬火后、回火前有多硬？

1045（水淬）和 4140（油淬）淬火态都约为 55–60 HRC——但这种未回火马氏体太脆，不能服役，因此所有淬火件在使用前都要回火到工作硬度。

| 钢种 | 淬火介质 | 淬火态（HRC） | 回火后使用硬度 | 备注 |
| --- | --- | --- | --- | --- |
| 1045 | Water | 55–60 | 220–290 HB (Q&T) | 淬透性低的碳钢；大截面心部会软化 |
| 4140 | Oil | 55–60 | 28–32 HRC (tempered at 540 °C) | Cr-Mo 合金钢，淬透性深；大截面优先选它 |

## 淬火+回火是什么意思，为什么要规定？

淬火+回火是指淬成马氏体后再加热到临界温度以下；淬火+高温回火（500–650 °C）得到回火索氏体——通常为 28–32 HRC——是轴和齿轮强度与韧性配合最好的状态。回火总是用硬度换韧性：同一 4140 淬火后为 55–60 HRC，随着回火温度从 205 °C 升到 650 °C，硬度从 52–57 HRC 降到 24–28 HRC。

| 钢种 | Q&T 供货区间 | 仅淬火后 | 为什么要回火 |
| --- | --- | --- | --- |
| 1045 | 220–290 HB | 55–60 HRC (water) | 未回火马氏体在服役中会开裂；回火以可控的硬度损失换回韧性 |
| 4140 | 28–34 HRC pre-hard | 55–60 HRC (oil) | 500–650 °C 高温回火形成回火索氏体——这是轴和齿轮通常规定的状态 |

## 6061-T6 比 6061-O 强多少？

6061-T6 的抗拉强度为 310 MPa（45 ksi），6061-O 为 125 MPa（18 ksi）——约为 2.5 倍——屈服强度分别为 276 与 55 MPa，硬度分别为 95 与 30 HB；全部差异来自热处理，而不是合金成分。标准最小值与典型值并列：6061-T6 板材和厚板必须达到 290 MPa（42 ksi）抗拉和 240 MPa（35 ksi）屈服，而 310/276 MPa 是典型值。

| 合金与状态 | 抗拉强度，MPa（ksi） | 屈服强度，MPa（ksi） | 伸长率（%） | 硬度（HB） | 来源 |
| --- | --- | --- | --- | --- | --- |
| 6061-O | 125 (18) | 55 (8) | 25–27 | 30 | S7 / S8 |
| 6061-T4 / T451 | 240 (35) | 145 (21) | 22 | 65 | S7 / S8 |
| 6061-T6 / T651 | 310 (45) | 276 (40) | 12–15 | 95 | S7 / S8 |

## 6061-T651 比 6061-T6 强吗？

不强——两者抗拉都是 310 MPa（45 ksi）、屈服 276 MPa。T651 在淬火后增加 1–3% 的永久拉伸以消除淬火应力，因此加工时尺寸更稳定；板材和面板类零件从 T651 毛坯开始，原因就在这里。

| 状态 | 工艺 | 力学差异 | 适用标准 | 来源 |
| --- | --- | --- | --- | --- |
| O | 完全退火——加热后缓慢冷却到最软状态 | 强度最低，成形性最好 | ISO 2107; ASTM B209/B221 | S14 / S19 / S7 |
| T4 | 固溶处理后，在室温自然时效 | 强度中等，仍可成形 | ISO 2107; ASTM B209/B221 | S14 / S15 / S7 |
| T6 | 固溶处理后，人工时效到峰值强度 | 该合金的最高强度 | ISO 2107; ASTM B209/B221 | S14 / S15 / S7 |
| T651 | T6 加 1–3% 拉伸，在时效前去应力 | 强度与 T6 相同；加工时尺寸稳定性更好 | ISO 2107; ASTM B209/B221 | S14 / S7 / S24 |
| T73 | 固溶处理后，进行两级过时效 | 强度低于 T6；抗应力腐蚀性能好得多；主要用于 7xxx 系 | AMS 4078; ASTM B209; GB/T 3880 | S9 / S2 |

## T73 是什么状态，什么时候该选它？

T73 是为航空零件抗应力腐蚀而选用的两级过时效状态。7075-T73 的强度有两个已发表口径，保留为两行——ASM Handbook 典型值 505 MPa 和 ASTM B209 板材规范 460–475 MPa——两者绝不取平均。6061 不供应 T73 状态，所以这组数字由 7075 承担。

| 适用口径 | 抗拉强度（MPa） | 屈服强度（MPa） | 伸长率（%） | 硬度 | 来源 |
| --- | --- | --- | --- | --- | --- |
| 7075-T73 — ASM Handbook typical (bar / forging reference) | 505 | 435 | 13 | — | S1 / S2 |
| 7075-T73 — ASTM B209 / AMS 4078 plate, by thickness (spec) | 460–475 | 385–390 | 5–8 | 126–140 HB | S9 |
| 7075-T6 — typical, for comparison | 572 (83 ksi) | 503 (73 ksi) | — | — | S7 |

## 17-4PH 最强的标准时效状态是哪一个？

H900，在 482 °C（900 °F）时效 1 小时，抗拉强度最低 1,310 MPa（190 ksi）、屈服最低 1,170 MPa（170 ksi）、硬度至少 40 HRC——是三个标准状态中强度最高、韧性最低的一端。所有数值均为 ASTM A564 / AMS 5643 的棒材规范最小值。

| 状态 | 时效温度 / 时间 | 抗拉强度最小值，MPa（ksi） | 屈服强度最小值，MPa（ksi） | 伸长率最小值（%） | 硬度 | 夏比 V 型缺口（ft-lb） | 来源 |
| --- | --- | --- | --- | --- | --- | --- | --- |
| H900 | 482 °C (900 °F) / 1 h | 1,310 (190) | 1,170 (170) | 10 | ≥40 HRC (typical 44) | 10–15 (low) | S3 / S23 |
| H1025 | 552 °C (1,025 °F) / 4 h | 1,070 (155) | 1,000 (145) | 12 | ≥35 HRC (typical 38) | 35–45 (moderate) | S3 / S23 |
| H1150 | 621 °C (1,150 °F) / 4 h | 930 (135) | 725 (105) | 16 | 28–33 HRC (typical 33) | 60–80 (high) | S3 / S23 |

## 17-4PH 哪个状态的韧性最高？

H1150，在 621 °C 时效，抗拉强度最低保持 930 MPa（135 ksi）、伸长率 16%、硬度 28–33 HRC——是三者中夏比韧性最高的。从 H900 到 H1150，抗拉强度下降约 30%、屈服下降约 38%，伸长率从 10% 升到 16%：更高的时效温度使富铜析出相粗化，用强度换韧性。夏比值为纵向代表性区间，会随产品形态和方向变化。

| 状态 | 夏比 V 型缺口（ft-lb） | 伸长率（%） | 硬度 | 最适合 |
| --- | --- | --- | --- | --- |
| H900 | 10–15 (low) | 10 | ≥40 HRC | 最高强度、无冲击或低温要求的零件 |
| H1025 | 35–45 (moderate) | 12 | ≥35 HRC | 通用平衡状态 |
| H1150 | 60–80 (high) | 16 | 28–33 HRC | 面向冲击和低温的零件；也是符合 NACE 的选择 |

## 17-4PH 能用于 NACE 酸性气体工况吗？

只有 H1150——或经逐炉验证实际硬度不超过 33 HRC 的 H1025——才符合 NACE MR0175 / ISO 15156-3；最低 40 HRC 的 H900 不符合。规则由硬度决定：酸性气体工况的硬度上限是 33 HRC。

| 状态 | 规范硬度 | NACE MR0175 状态 | 备注 |
| --- | --- | --- | --- |
| H900 | ≥40 HRC (typical 44) | Not qualified | 远超 33 HRC 的酸性工况硬度上限 |
| H1025 | ≥35 HRC (typical 38) | Conditional | 仅在逐炉验证实际硬度不超过 33 HRC 时可用 |
| H1150 | 28–33 HRC (typical 33) | Compliant | 酸性气体工况的标准选择 |

## 这些数值怎么用

- 标注 min 的数值是适用标准（ASTM / AMS）的规范最小值；未标注的是典型值，会随产品形态、截面尺寸和炉次工艺变化——设计应以适用标准和材质单为准。
- 钢的硬度随截面尺寸下降（尺寸效应）：4140 预硬 28–34 HRC 适用于供货棒材尺寸，大截面请核对材质单，不要直接套用目录值。
- 代表性热处理参数：6061 固溶处理 530 °C 水淬，T6 人工时效 160 °C 约 18 h 或 177 °C 约 8 h，退火到 O 状态 413 °C；7075-T73 两级时效 110 °C 8 h 加 175 °C 8 h，固溶处理为 475 °C 90 min 后自然时效 3 天。
- 17-4PH 的各状态来自同一固溶态母材（约 1040 °C 冷却后的 Condition A），在不同温度时效——H 编号就是时效温度（°F）。棒材用 ASTM A564/A564M，板材和薄板用 ASTM A693，航空件用 AMS 5643/5604；中国对应牌号 05Cr17Ni4Cu4Nb 见 GB/T 1220。
- 淬火但未回火的马氏体（两种锚定钢均为 55–60 HRC）是加工和磨削的危险状态，不是交货状态——订购退火、正火或淬火+回火状态的钢材，其余交给热处理厂。

## 常见问题

### 退火态与正火态 1045 钢的硬度分别是多少？

退火 1045 约为 160–200 HB（典型 163 HB），正火 1045 约为 187 HB、抗拉强度 640 MPa。

### 4140 钢预硬（淬火+回火）供货状态的硬度是多少？

预硬 4140 通常为 28–34 HRC；按标准热处理在 540 °C 回火后为 28–32 HRC、抗拉强度 1,000–1,100 MPa。

### 钢在淬火后、回火前有多硬？

1045（水淬）和 4140（油淬）淬火态都约为 55–60 HRC，但未回火马氏体太脆，不能服役。

### 淬火+回火是什么意思，为什么要规定？

淬火加 500–650 °C 高温回火，形成回火索氏体，通常为 28–32 HRC——是轴和齿轮强度与韧性配合最好的状态。

### 6061-T6 比 6061-O 强多少？

6061-T6 抗拉强度 310 MPa（45 ksi），6061-O 为 125 MPa（18 ksi）——约为 2.5 倍。

### 6061-T651 比 6061-T6 强吗？

不强——两者抗拉都是 310 MPa（45 ksi）、屈服 276 MPa；T651 增加 1–3% 拉伸去应力，因此加工时尺寸更稳定。

### T73 是什么状态，什么时候该选它？

两级过时效状态：7075-T73 按 ASM Handbook 抗拉强度为 505 MPa（按 ASTM B209 板材为 460–475 MPa），用于抗应力腐蚀。

### 17-4PH 最强的标准时效状态是哪一个？

H900，在 482 °C 时效 1 小时：抗拉强度最低 1,310 MPa（190 ksi），硬度至少 40 HRC——韧性是三者中最低的。

### 17-4PH 哪个状态的韧性最高，适合冲击或低温零件？

H1150，在 621 °C 时效：抗拉强度 930 MPa（135 ksi）、伸长率 16%、硬度 28–33 HRC，是三者中夏比韧性最高的。

### 17-4PH 能用于 NACE 酸性气体工况吗？

只有 H1150，或经逐炉验证最大 33 HRC 的 H1025，才符合 NACE MR0175；最低 40 HRC 的 H900 不符合。

## 标准与来源

- S1——ASM Metals Handbook 第 2 卷（Properties and Selection: Nonferrous Alloys），第 10 版：7075-T73 典型值
- S2——关于 AA7075 锻件的同行评议研究（PMC）：T73 时效序列与 ASM 基准值
- S3——JN Alloys，17-4PH 热处理：H900 / H1025 / H1150 状态数据（已与 ASTM A564 最小值交叉核对）
- S4——Nifty Alloys，4140 钢热处理：按温度列出的回火曲线
- S5——steelstandart 的 1045 牌号数据：退火态、Q&T 与淬火态硬度
- S6——已发表材质单，1045 中抗拉碳钢棒材，正火性能
- S7——Tech Steel，6061（UNS A96061）性能：逐状态典型值与 7075-T6 对比
- S8——Weltstahl，Aluminum 6061 数据表：力学性能典型值
- S9——7075-T73 / T7351 板材与厚板数据：按厚度列出的力学性能（ASTM B209 口径）
- S14——ISO 2107，铝材状态代号（中国对应 GB/T 16475）；S15——AZoM 铝材分类；S19——GB/T 16475；S24——铝材状态指南（T651 预拉伸做法）
- S21 / S22——1045 退火态数据（The World Material；SAE 1045 材质数据）；S23——Alloy 17-4PH 速查表：硬度与夏比区间
- 适用标准承载最低值：ASTM A564/A564M、ASTM A693、ASTM B209/B221、AMS 4078/5643/5604、ISO 2107、SAE J412、GB/T 16923、GB/T 16924、GB/T 7232、GB/T 1220、NACE MR0175 / ISO 15156-3
- MatWeb 未采用（robots.txt 禁止自动访问）；分销商数据表只有典型值列，规范最小值以 ASTM / AMS / GB 原文为准

## 相关页面

- [/zh/wiki/reference/hardness-conversion/](/zh/wiki/reference/hardness-conversion/) — Sibling quick table: convert between HB, HRC and HV hardness scales
- [/zh/wiki/reference/cutting-parameters/](/zh/wiki/reference/cutting-parameters/) — Sibling quick table: cutting speeds and feeds to run once the heat-treatment condition is fixed
- [/zh/wiki/reference/material-density/](/zh/wiki/reference/material-density/) — Sibling quick table: density for weight and material cost estimates

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