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
。
