基本参数

Chapter 4 

工具钢

重点及基本要求

：

⑴掌握各类钢的典型牌号、成分特点、合金元素的作用、热处理及应用。

⑵重点是刃具钢、高碳高铬模具钢、锤锻模用钢。

一、工具钢的分类

1

、按

化学成分

：碳素工具钢；低合金工具钢；高合金工具钢。

2

、按

用途

分：①刃具钢；②模具钢：冷作模具钢；热作模具钢；塑料模具钢。

③量具钢。

二、工具钢的基本性能要求

1

刃具钢：

高硬度、高耐磨性、一定的塑性和韧性。有的还要求高的红硬性（

高

速工具钢要求红硬性

）

。

红硬性

：在高温下保持高硬度的能力。

2

热作模具钢

：高温下具有一定的强度和硬度、

抗热疲劳性

和良好的韧性。

3 

冷作模具钢（冷冲模、冷镦模、剪切片和冷轧辊等）

：高硬度、高耐磨性、一

定的塑性和韧性。

4 

量具钢：高硬度、高耐磨性和良好的尺寸稳定性。

4.1 

碳素及低合金工具钢

一、碳素工具钢

1

、化学成分：

一般含有

0.65-1.35%C

。含碳量越高，则钢的耐磨性越好，而韧

性越差。

典型牌号：

T7

、

T8

、

T9

、

T10

、

T11

、

T12

及

T13

各类。

（含碳为千分之

多少，结构钢用两位数表示，工具钢不一定。

）

2

、热处理、硬度与应用

⑴

不完全淬火

（

Ac1+30-50 

℃

）和

低温回火

；淬火介质：盐水或碱水（淬透性

小）

。

（

只要是高硬度，高耐磨性钢都采用淬火

，过共析钢采用不完全淬火）

⑵硬度：

HRC58-64

，红硬性较低。

⑶应用：

低速

切削的刃具和

简单

的冷冲模，工作温度低于

200

℃（∵红硬性低）

。

二、低合金工具钢

1

、主要合金元素及作用

：铬、锰、硅、钨、钼、钒等。

⑴增加

淬透性

。⑵

阻止

奥氏体晶粒

长大

，提高韧性（碳化物作用，在这里除硅）

⑶提高钢的

回火稳定性

。

（保证回火后硬度）

2

、锻造及热处理

⑴

锻造

：需多次锻粗和拔长，使碳化物分布

均匀

。

（只要

高碳钢，合金元素

多钢

即碳化物多，

其锻造都要经过多次锻粗和拔长，

∵

碳化物越多

，

不均匀可能性越

大，塑性韧性越差）

⑵

预备热处理

：球化退火（过共析钢在

AC1

与

ACcm

之间）

，获得球状珠光体。

⑶

最终热处理

：淬火

+

低温回火（只要有高硬度、高耐磨性要求的最终热处理采

用淬火

+

低温回火

[

消除内应力，保持硬度

]

）

①淬火：加热温度比碳素工具钢

稍高些

，可用油、熔盐等较缓和的淬火介质。

②回火：

150-200

℃。

③加热温度比碳素工具钢

稍高些：

（

∵

1)

使更多

C

化物溶

A

中，

使其发挥↑淬透

性，↑回火稳定性作用

2)

合金

C

不易溶

3)

如是

C

钢

T

高则

A

粗大，但合金钢有

C

化物残留，阻止其长大）

3

、常用低合金工具钢钢号：※※

9SiCr

、

CrWMn

、

9Mn2V

注：⑴工具钢

Wc

﹪

>1.0

﹪可不写，小于时写

⑵低合金工具钢是高碳的，平均高

于

0.9

﹪。

4.2 

高速工具钢（即高速切削刃具钢）

在

650

℃时，仍能使硬度保持

HRC50

以上，从而保证其切削性能和耐磨性。

（※

合金含量高，回火温度升高，在较高温度硬度不下降）

一、高速钢的化学成分、铸态组织和碳化物类型

⑴

我国最常见的高速钢为钨系和钨钼系

，主要的合金元素是

W

、

Mo

、

Cr

、

V

和

Co

，属于

高合金莱氏体钢

。

⑵常用钢号

：

※※

W18Cr4V

通常写为

18-4-1

：

、

W6Mo5Cr4V2

通常写为：

6-5-4-2 

说明：①含

C

低于

1.0

﹪，但不写，特殊记。②含碳

﹪低合金钢，含碳

>10

﹪

高合金钢。∴高速工具钢是

高合金钢

2 

高速钢的铸态组织：

通常有鱼骨状莱氏体

(Ld)

（原因：

合金元素使

S

、

E

左移

）

中心黑色的

P

、

白亮的马氏体

（合金↑淬透性，

缓冷产生

M

）

和残余奥氏体组成。

3 

高速钢的碳化物：

⑴在钨系和钨钼系高速钢中，平衡状态（退火状态）下含有

M6C

、

M23C6

、

MC

三种碳化物。

①高速钢退火状态：

M6C

、

M23C6

、

MC

三种碳化物

②在淬火状态下，只有

M6C

和

MC

。

③在回火（

650

℃）状态有

M2C

、

MC

析出。

⑵

典型的

M6C

型碳化物是

Fe4W2C

：

①

其中

Fe

和

W

可以相互置换，

形成

Fe3W3C

或

Fe2W4C

。②钢中含有的

Cr

、

Mo

、

V

可溶解在

M6C

中，使稳定性不同

⑶

M23C6

型碳化物

：

典型碳化物是

Cr23C6

，

其稳定性较差，

淬火加热时，全部

溶于奥氏体中，增加钢的淬透性。

⑷

MC

型碳化物：是以

V

为主的

VC

，稳定性最高，

即使在淬火加热温度下，也

不能全部溶解。

在高温回火过程中析出，

使高速钢产生弥散强化，

从而使钢具有

高的耐磨性。

⑸

M2C

和

M7C3

型碳化物：

高速钢在回火过程中，①当温度超过

500

℃时，自

马氏体中析出

W2C

、

Mo2C

，引起钢的

弥散硬化

。②当回火温度超过

650

℃时，

则析出

M6C

及

M7C3

，它们容易聚集长大，使钢的硬度下降。

⑹补充：

强

碳化物优先形成自己

碳化物

；

弱

碳化物形成

渗碳体

或

合金渗碳体

；

中

碳化物即可形成碳化物又可形成

合金渗碳体

。

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