1021 低碳鋼：成分、機械性質與 S20C 對照
1021 是美規 AISI/SAE 1021（SAE J403）低碳鋼，C 0.18–0.23%、Mn 0.60–0.90%，與日本 JIS G 4051 S20C、歐規 C22E、中國 20 號鋼近似。錳含量比 1020 高，強度與淬透性稍高，仍保有良好的冷鍛、焊接與滲碳性。
鋼種概述
1021 與 1020 碳範圍相同（0.18–0.23%），但錳提高到 0.60–0.90%，強度與淬透性都比 1020 稍高，冷鍛、焊接與滲碳性仍然良好。它常見於美規圖面的冷鍛件、滲碳件與一般結構件。
台灣常用的 JIS S20C 碳範圍與 1021 相同，但 Mn 只有 0.30–0.60%，兩者屬近似對應；圖面指定 1021 時，需注意錳含量要落在 0.60–0.90%。1021 碳含量仍低，不以調質使用，需要更高心部強度的滲碳件應改用 SCM420 等合金滲碳鋼。
化學成分（SAE J403，棒線等長條品）
| 元素 | 規範範圍（%） |
|---|---|
| C（碳） | 0.18 – 0.23 |
| Mn（錳） | 0.60 – 0.90 |
| P（磷） | ≤ 0.040 |
| S（硫） | ≤ 0.050 |
P、S 為 SAE J403 棒、線材等長條品的上限；板、帶等平軋品為 P ≤ 0.030%、S ≤ 0.035%。對照 JIS G 4051 S20C：C 0.18–0.23%、Si 0.15–0.35%、Mn 0.30–0.60%、P ≤ 0.030%、S ≤ 0.035%，碳範圍相同，但 S20C 的錳較低。
機械性質（參考值）
| 狀態 | 抗拉強度（MPa） | 降伏強度（MPa） | 伸長率（%） | 斷面收縮率（%） | 硬度（HB） |
|---|---|---|---|---|---|
| 熱軋 | 420 | 230 | 24 | 48 | 116 |
| 冷抽 | 470 | 390 | 15 | 40 | 131 |
以上為 SAE J1397 熱軋與冷抽棒鋼的估計典型值，非出貨保證值；SAE J403 只規定化學成分，不規定機械性質。實際數值依尺寸、冷抽減面率與製程而異。
熱處理與加工特性
淬火硬化
碳含量低，直接淬火硬化效果有限，1021 不作為調質鋼使用；需要強度時應選中碳鋼。
滲碳淬火
1021 是常見的碳鋼滲碳母材，錳較高使淬透性比 1020 稍好，滲碳後淬火回火，表面耐磨、心部韌。碳鋼淬透性仍有限，心部強度不如 SCM420 等合金滲碳鋼。
退火與正火
冷鍛或多道次冷抽之間可做製程退火恢復延展性；正火用於均勻化熱軋組織、改善切削面。
焊接
碳當量低，焊接性佳，一般不需預熱；滲碳後的表面硬化層則不宜再焊接。
國際規範對照
| 規範體系 | 對應牌號 | 對應程度 |
|---|---|---|
| AISI/SAE（美國） | 1021（SAE J403） | 基準規範 |
| UNS | G10210 | 相同 |
| JIS（日本） | S20C（G 4051） | 近似對應 |
| EN（歐盟） | C22E（1.1151） | 近似對應 |
| GB（中國） | 20（20 號鋼） | 近似對應 |
S20C 與 1021 碳範圍相同，但 S20C 為 Mn 0.30–0.60%，並規定 Si 0.15–0.35%、S ≤ 0.035%。EN C22E 為 C 0.17–0.24%、Mn 0.40–0.70%；GB/T 699 20 號鋼為 C 0.17–0.23%、Mn 0.35–0.65%。三者錳都比 1021 低。若圖面指定特定規範，請以該規範為準。
典型應用場景
冷鍛扣件
強度需求比 1010、1015 稍高的螺絲、螺栓胚與冷鍛頭部零件。
滲碳零件
銷、套、輕負荷齒輪與軸類小件，滲碳淬火後表面耐磨。
焊接與結構件
焊接支架、法蘭與一般結構件。
汽機車零件
受力不高、以冷鍛或焊接為主的結構小件（棒材加工件）。
供貨規格
| 形式 | 規格範圍 | 來源 |
|---|---|---|
| 熱軋圓棒 | Ø 13 – 100 mm | 豐興 |
| 熱軋圓棒 | Ø 14 – 130 mm | 中鋼 |
1021 為常備可訂做鋼種，每批可附材質證明書與熔煉證明。超出以上範圍的尺寸、庫存與交期請詢價。
選材建議
1021 適合強度需求比 1015 稍高的冷鍛、焊接或滲碳零件。依零件主要工序與受力選擇更合適的鋼種：
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相關鋼種
跨規範成分與機械性質對照，請見技術資料總表。
常見問題
- 1021 是什麼材質？
- 1021 是 AISI/SAE 1021（SAE J403）低碳鋼，C 0.18–0.23%、Mn 0.60–0.90%、P ≤ 0.040%、S ≤ 0.050%，冷鍛、焊接與滲碳性佳。
- 1021 和 1020 差在哪？
- 兩者碳範圍相同（0.18–0.23%），但 1021 的錳為 0.60–0.90%，高於 1020 的 0.30–0.60%，強度與淬透性稍高。
- 1021 和 S20C 一樣嗎？
- 不完全一樣，屬近似對應：碳範圍相同，但 S20C 的 Mn 為 0.30–0.60%，低於 1021；S20C 另規定 Si 0.15–0.35%、S ≤ 0.035%。圖面指定 1021 時，請確認錳含量。
- 1021 的硬度與強度是多少？
- SAE J1397 估計值：熱軋抗拉約 420 MPa、HB 116；冷抽抗拉約 470 MPa、降伏約 390 MPa、HB 131。
- 1021 可以滲碳嗎？
- 可以，1021 是常見的碳鋼滲碳母材；但心部強度有限，重負荷滲碳件應改用 SCM420。
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