SCM440 完整详细技术手册

一、执行标准与全球牌号对照

标准

JIS G4053（机械结构用合金钢）、JIS G4105；衍生牌号 SCM440H（保证淬透性钢，大截面热处理硬度稳定）旧牌号：SCM4

各国等效牌号

表格

标准体系	对应牌号
中国 GB/T3077	42CrMo（完全对等替代）
美标 SAE/AISI	4140 / 4140H
德标 EN/DIN	42CrMo4（1.7225）
ISO	42CrMo4
韩标 KS	SCM440

材料定位

高碳铬钼调质合金钢，SCM4 系列碳含量最高一档；主打整体调质、高频表面淬火，极少渗碳；强度、淬透性、耐磨、高温持久强度全面优于 SCM435，用于超大载荷、大截面关键受力件。

二、化学成分（质量分数 %，JIS 标准）

表格

元素	标准范围	合金作用
C 碳	0.38～0.43	系列最高碳，淬火后整体强度、硬度上限最高
Si 硅	0.15～0.35	脱氧、固溶强化、提升回火稳定性
Mn 锰	0.60～0.90	细化晶粒、提升淬透性、改善锻造性能
Cr 铬	0.90～1.20	深度淬透、提升耐磨性、抗氧化、耐轻微腐蚀
Mo 钼	0.15～0.30	彻底抑制回火脆性、高温抗蠕变、持久强度高
P 磷	≤0.030	有害杂质，严控防低温脆断
S 硫	≤0.030	有害杂质，控量避免热加工开裂
Ni 残余	≤0.25	残余不限
Cu 残余	≤0.30	残余管控

三、基础物理性能

· 密度：7.85 g/cm³

· 弹性模量 E：210 GPa

· 热导率：42 W/(m・K)

· 平均线膨胀系数：13.0×10⁻⁶ /℃

· 长期稳定使用温度：≤500℃

四、分状态力学性能

1）热轧 / 退火供货态（原材料）

退火硬度≤217HB，切削性能中等，可冷镦、冷挤压

· 抗拉强度 ≥700 MPa

· 屈服 ≥420 MPa

· 伸长率 δ5 ≥17%

· 断面收缩 ψ ≥50%

2）标准调质态（φ15 试样，850℃油淬 + 550℃回火，核心使用状态）

行业基准性能：

· 抗拉强度 σb ≥1080 MPa

· 屈服强度 σs ≥930 MPa

· 伸长率 δ5 ≥12%

· 断面收缩 ψ ≥42%

· 常温冲击功 Akv ≥63 J

· 调质硬度区间：290～350 HB（HRC30～38）可稳定生产 12.9 级、超高强度风电 / 重型机械螺栓

3）高频表面淬火（轴、齿轮局部耐磨）

基体调质后高频淬火 + 低温回火

· 表面硬度：HRC50～56

· 心部保持调质高韧性，适合仅表面耐磨、整体承受重载的轴类

4）整体淬火低温回火（无冲击耐磨件）

840℃油淬 + 200℃回火

· 整体硬度 HRC44～50，韧性大幅下降，仅用于低冲击耐磨衬套、阀芯

关键提示：不推荐渗碳，碳含量过高，渗碳后心部过硬、韧性不足，重载易断裂；齿轮优先 SCM420。

五、全套标准热处理工艺

1. 软化退火（机加工、冷锻前）

830～870℃保温 2～4h，随炉缓冷至 500℃出炉，硬度≤217HB，降低切削阻力。

2. 锻造后正火（细化晶粒、消除锻造应力）

860～900℃加热，空冷，均匀组织，减少热处理变形。

3. 调质处理（最主流工艺）

1. 淬火：840～870℃，油冷；大截面工件可水油双冷提升淬透深度

2. 回火：530～630℃，空冷

o 530～570℃回火：超高强度 HB320～350，风电螺栓、重型半轴、重载连杆

o 580～630℃回火：高韧性 HB280～310，高温阀体、液压活塞杆

4. 高频表面淬火（传动轴、齿轮轴）

加热 880～920℃快速水冷，160～200℃低温回火，表层耐磨、心部强韧。

5. 去应力退火（精加工后）

480～540℃保温 2h，缓冷，消除机加工应力防止后期变形。

6. 焊接规范

碳当量高，冷裂风险大：

· 预热温度：220～300℃

· 焊后 500～560℃保温去应力回火，严禁直接空冷放置。

六、核心材料特性

1. 顶级淬透性：Cr-Mo 复合合金，大直径锻件全截面调质硬度均匀，SCM440H 可精准管控淬透带，适合 φ100mm 以上重型锻件。

2. 超高强度 + 疲劳极限：同系列强度最高，抗交变载荷、冲击载荷，长期重载不易疲劳断裂。

3. 无回火脆性：钼元素抑制高温回火脆，500℃长期高温服役力学性能稳定、抗蠕变。

4. 耐高温持久：锅炉、油气、汽轮机高温承压件首选，短时可承受 550℃。

5. 锻造性能优良：高温塑性好，适合大型锻件、连杆、半轴热锻成型。

6. 短板：碳含量高，塑性、韧性略低于 SCM435；焊接难度高、成本高；不适合渗碳工艺。

七、典型应用场景

1. 超高强度紧固件（风电 / 工程机械）

12.9 级重型螺栓、风电塔筒螺栓、发动机高强度连杆螺栓、大型法兰螺柱、石油井口紧固件。

2. 重载传动结构轴类

汽车后桥半轴、重型传动轴、大型花键轴、液压活塞杆、注塑机导柱、机床重型主轴、大型齿轮轴（高频淬火）。

3. 大型锻件与动力部件

工程机械连杆、机车重载齿轮、增压器传动齿轮、弹簧夹、石油深井钻杆接头、打捞工具。

4. 高温承压构件

锅炉集箱、高压蒸汽管道、小型汽轮机锻件、高温液压阀体、油气高压阀块。

5. 重型耐磨结构件

大型减速器调质齿轮、重载衬套、矿山设备受力支架、重型液压油缸部件。

八、SCM415 / SCM420 / SCM435 / SCM440 横向对比

表格

项目	SCM415	SCM420	SCM435	SCM440
C 含量	0.13~0.18%	0.18~0.23%	0.33~0.38%	0.38~0.43%（最高）
核心工艺	渗碳为主	渗碳 / 调质两用	调质为主	调质 / 高频淬火为主
调质抗拉下限	830MPa	885MPa	930MPa	1080MPa（最高）
韧性排序	最优	优良	良好	一般
焊接难度	易	中等	较难	最难
典型工况	轻载渗碳小件	汽车变速箱齿轮	普通 12.9 螺栓、中等轴	风电螺栓、重型半轴、大锻件

九、供货形态

黑皮圆钢、光亮研磨棒、锻打方料 / 锻件、无缝钢管、板材、冷镦线材；规格 φ10～450mm，支持自由锻、精抽料定制。

十、选材速记

1. 轻载、外硬内韧、渗碳小件 → SCM415

2. 汽车变速箱齿轮、凸轮轴 → SCM420

3. 常规 12.9 螺栓、中等载荷主轴 → SCM435

4. 风电重型螺栓、大截面锻件、重载半轴、高温高压构件 → SCM440