工具钢
合金工具钢的分类
合金工具钢的分类
合金工具钢根据化学成分、用途和工艺性能等因素可以进行不同的分类。
下面是一些常见的合金工具钢分类：
1. 碳工具钢：主要是由碳作为合金元素，含有较高的碳含量，一般在0.60%至1.50%之间。
碳工具钢具有较高的硬度和强度，适用于制造切削工具、冲模和冷模等。
2. 高速工具钢：主要含有较高的碳和钨、钼、钴等合金元素。
高速工具钢具有优异的耐高温、耐磨损性能，适用于制造高速切削工具，如铣刀、麻花钻等。
3. 高硬度合金工具钢：主要含有较高的碳、铬和钼等合金元素。
高硬度合金工具钢具有较高的硬度和耐热性能，适用于制造切削刃和热作模具等。
4. 高温合金工具钢：主要含有较高的铼、钼、钨等合金元素。
高温合金工具钢具有较高的抗高温强度和耐热性能，适用于制造耐高温切削工具和模具等。
5. 不锈钢工具钢：由于不锈钢添加了铬元素，具有良好的耐腐蚀性能，适用于制造一些特殊用途的工具，如医疗器械、食品加工工具等。
需要注意的是，以上仅是合金工具钢的一些常见分类，实际上根据具体的需求和应用场景，合金工具钢可以有更多的分类方式。
高性能金属结构材料 —工具钢
材料学院
主要内容
1 碳素及低合金工具钢 2 高速工具钢 3 冷作模具钢 4 热作模具钢
重点及基本要求
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。
重点是高速钢钢、高碳高铬模具钢、锤锻模用钢。 难点是高速钢的合金元素作用、热处理工艺制定的
依据和显微组织与性能特点。
淬火：高速钢的淬火是为了获得高合金的奥氏体，淬火后获得高合金 的马氏体，具有高的回火稳定性，在高温回火时析出弥散合金碳化物 产生次生硬化，使钢具有高的硬度和热硬性。
高速钢中的M6C、M23C6和MC比较稳定，必须在高温下才能将其溶解。 三者中M23C6稳定性最差，在900℃以上大量溶解，到1090 ℃溶解完 毕； M6C在1037℃以上开始溶解，对W18Cr4V钢，1250 ℃以上溶解 量逐渐减小；MC在1100℃以上逐渐溶解，溶解速度比M6C慢。
MS(220℃)以下为马氏体转变区间。淬 火 后 约 含 有 70 ％ 的 隐 晶 马 氏 体 ， 还 用 20～25％残留奥氏体。在冷却过程中中 温停留或缓冷，将发生奥氏体热稳定化， 使MS点下降，残留奥氏体增多。
W18Cr4V钢加热1300℃时过 冷奥氏体恒温转变曲线
淬火方式一般用油淬空冷，对细长 件和薄片刃具采用分级淬火，一般用 580～620℃一次分级或再在350～400 ℃做二次分级。
二、高速工具钢
工具钢－高速工具钢
➢ 高速工具钢适用于高速切削刃具，由于合金度高，可保证刃部 在650℃时硬度仍高于HRC50，从而具有优良的切削性和耐磨 性。高速钢可分为三类：钨系高速钢，钼系高速钢和钨钼系高 速钢。其中钨系的W18Cr4V和钨钼系的W6Mo5Cr4V2应用最普 遍，属于通用型高速钢，而高碳高钒、含钴高钒高钴和超硬高 速钢属于特殊高性能高速钢。
工具钢化学成分
工具钢化学成分一、工具钢化学成分的含义工具钢是一种具有较高硬度、耐磨性和强度的钢材，适用于制造各种切削工具、冲压模具和机械零部件等。
工具钢的化学成分是指其合金元素的含量，包括碳(C)、硅(Si)、锰(Mn)、硫(S)、磷(P)、铬(Cr)、钼(Mo)、钒(V)、钛(Ti)等。
二、常见元素及其影响1. 碳(C)：碳是工具钢中最重要的元素之一，它能够增加钢的硬度和强度。
适量的碳含量可以提高工具钢的切削性和耐磨性，但过高的碳含量会导致脆性增加，影响钢的韧性。
2. 硅(Si)：硅是一种强化元素，能够提高工具钢的强度和硬度。
适量的硅含量可以改善工具钢的热加工性能和耐热性能，但过高的硅含量会降低钢的塑性和韧性。
3. 锰(Mn)：锰是一种强化元素，能够增加工具钢的强度和韧性。
适量的锰含量可以提高工具钢的耐磨性和冲击韧性，但过高的锰含量会降低钢的切削性能。
4. 硫(S)：硫是一种有害元素，会增加工具钢的脆性和热裂敏感性。
因此，工具钢中通常要求硫含量较低，以提高钢的塑性和韧性。
5. 磷(P)：磷是一种杂质元素，会降低工具钢的塑性和韧性。
因此，工具钢中通常要求磷含量较低，以提高钢的强度和韧性。
6. 铬(Cr)：铬是一种重要的合金元素，能够提高工具钢的硬度、耐磨性和耐腐蚀性。
适量的铬含量可以提高工具钢的切削性能和耐磨性，但过高的铬含量会降低钢的韧性。
7. 钼(Mo)：钼是一种重要的合金元素，能够提高工具钢的硬度、强度和耐磨性。
适量的钼含量可以改善工具钢的高温强度和热稳定性，但过高的钼含量会增加工具钢的成本。
8. 钒(V)：钒是一种重要的合金元素，能够提高工具钢的硬度和强度。
适量的钒含量可以改善工具钢的切削性能和耐磨性，但过高的钒含量会降低钢的冲击韧性。
9. 钛(Ti)：钛是一种强化元素，能够提高工具钢的硬度和强度。
适量的钛含量可以改善工具钢的切削性能和耐蚀性，但过高的钛含量会降低钢的韧性。
三、合理的化学成分设计工具钢的化学成分需要根据具体应用来进行设计。
目前国内最常用的工具钢型号
目前国内最常用的工具钢型号工具钢是一类用于制造各种工具的特殊钢材。
它具有高硬度、高强度、良好的耐磨性和耐蚀性等优点，被广泛应用于制造切削工具、冲压模具、测量工具、装配工具等各种工具中。
在国内，有许多不同的工具钢型号被广泛使用，下面将介绍几种目前国内最常用的工具钢型号。
1. Cr12MoVCr12MoV是一种具有优良切削性、高硬度和良好的耐磨性的高碳高铬不锈工具钢。
它具有很好的冷热工作硬化能力和高耐磨性，适用于制造各种冷冲模具、热冲模具、冷切削模具等工具。
Cr12MoV工具钢具有较高的耐磨性和硬度，能够适应高负荷和高强度工作环境。
2. 9CrWMn9CrWMn是一种具有高硬度、高强度、高耐磨性和高韧性的工具钢。
它具有良好的耐蚀性和切削性能，适用于制造冷切削刀具、弯刀、冲头等工具。
9CrWMn工具钢具有较好的切削性能和耐磨性，能够在高速切削和高负荷切削中保持稳定的性能。
3. 4Cr5MoSiV14Cr5MoSiV1是一种具有优异的耐磨性、高硬度和高温强度的冷作模具钢。
它具有良好的耐热性和耐蚀性，适用于制造冷压模具、热压模具、挤压模具等工具。
4Cr5MoSiV1工具钢具有较高的硬度和热稳定性，能够在高温和高压力环境下保持稳定的性能。
4. 5CrMnMo5CrMnMo是一种具有高硬度、高韧性和高耐磨性的热作模具钢。
它具有良好的热稳定性和耐蚀性，适用于制造热切削刀具、热冲模具、热冲压模具等工具。
5CrMnMo工具钢具有较高的强度和耐磨性，能够在高温和高压力环境下保持稳定的性能。
5. 3Cr2W8V3Cr2W8V是一种具有高硬度、高强度和高耐磨性的冷作模具钢。
它具有良好的耐热性和耐蚀性，适用于制造冷压模具、冲头、冷切削刀具等工具。
3Cr2W8V 工具钢具有较高的硬度和切削性能，能够在冷切削和冲压中保持稳定的性能。
以上是目前国内最常用的几种工具钢型号，它们具有不同的优点和适用范围，能够满足各种不同工具的制造需求。
简述合金工具钢的定义及分类
简述合金工具钢的定义及分类
合金工具钢是一种通过在普通碳钢中添加合金元素来提高其硬度、韧性和耐磨性的特殊钢材。
它广泛应用于切削、冲击、形成、挤压等工具制造领域。
根据合金元素的不同，合金工具钢可以分为以下几类：
1. 碳钢合金工具钢
碳钢合金工具钢是通过在普通碳钢中添加少量合金元素（如硅、锰、铬等）来提高其性能的钢材。
这类工具钢具有较好的强度和韧性，适用于制作一些不要求太高硬度的切削工具。
2. 高速钢
高速钢是一种通过添加合金元素（如钨、钼、钴等）来提高其耐热性和硬度的工具钢。
它具有良好的切削性能和耐磨性，适用于制作高速切削工具，如铣刀、钻头等。
3. 热工具钢
热工具钢是一种通过在普通碳钢中添加合金元素（如钼、钴、钛等）来提高其高温强度和耐热性的工具钢。
它具有较高的硬度和耐磨性，在高温下仍能保持较好的刚性，适用于制作热模具、压铸模具等。
4. 特殊合金工具钢
特殊合金工具钢是指通过添加特殊的合金元素来满足特定工具制造需
求的工具钢。
它们具有特殊的性能特点，适用于特定的工具制造领域，如不锈钢刀具、冷作模具等。
工具钢
工具钢基本概念：工具钢是指用于制造切削工具、量具、模具及抗高温软化弹簧、各类轴承和一些耐磨零件等的钢。
通常分为碳素工具钢、合金工具钢和高速工具钢。
工具钢的特性工具钢具有良好的强度、韧性、硬度、耐磨性和回火稳定性等性能。
主要用于制造各种切削刀具、成形工具和测量工具。
(1)硬度工具钢制成工具经热处理后具有足够高的硬度，如用于金属切削加工的工具一般在HRC60以上，工具在高的切削速度和加工硬材料所产生高温的受热条件下，仍能保持高的硬度和良好的红硬性。
碳素工具钢和合金工具钢一般在180℃-250℃、高速工具钢在600℃左右的工作温度下，仍能保持较高的硬度。
红硬性对热变形模具和高速切削刀具用钢是非常重要的性能。
(2)耐磨性工具钢具有良好的耐磨性，即抵抗磨损的能力。
工具在承受相当大的压力和摩擦力的条件下，仍能保持其形状和尺寸不变。
(3)强度和韧性工具钢具有一定的强度和韧性，使工具在工作中能够承受负荷、冲击、震动和弯曲等复杂的应力，以保证工具的正常使用。
(4)其他性能由于各种工具的工作条件不同，工具用钢还具有一些其他性能，如模具用钢还应具有一定的高温力学性能、热疲劳性能、导热性和耐腐蚀性能等。
工具钢除了具有上述使用性能外，还应具有良好的工艺性能。
(1)加工性工具钢应具有良好的热压力加工性能和机械加工性能，才能保证工具的制造和使用。
钢的加工性取决于化学成分、组织和质量。
(2)淬火温度范围工具钢的淬火温度范围应足够宽，以减少过热的可能性。
(3)淬硬性和淬透性淬硬性是钢在淬火后所能达到最高硬度的性能。
淬硬性主要与钢的化学成分特别是碳含量有关，碳含量越高，则钢的淬硬性越高。
淬透性表示钢在淬火后从表面到内部的硬度分布状况。
淬透性的高低与钢的化学成分、纯洁度、晶粒度有关。
根据用于制造不同的工具，对这两种性能各有一定的要求。
(4)脱碳敏感性工具表面发生脱碳，将使表面层硬度降低，因此要求工具钢的脱碳敏感性低。
在相同的加热条件下，钢的脱碳敏感性取决于其化学成分。
刀具材料的种类很多，常用的材料有工具钢、硬质合金、陶瓷和超硬
刀具材料的种类很多，常用的材料有工具钢、硬质合金、陶瓷和超硬1、碳素工具钢碳素工具钢是指碳的质量分数为0.65％～1.35％的优质高碳钢。
用做刀具的牌号一般是T10A和T12A。
常温硬度60～64HRC。
当切削刃热至200～250℃时，其硬度和耐磨性就会迅速下降，从而丧失切削性能。
碳素工具钢多用于制造低速手用工具，如锉刀、手用锯条等。
2、合金工具钢为了改善碳素工具钢的性能，常在其中加入适量合金元素如锰、铬、钨、硅和钒等，从而形成了合金工具钢。
常用牌号有9SiCr、GCrl5、CrWMn等。
合金工具钢与碳素工具钢相比，其热处理后的硬度相近，而耐热性和耐磨性略高，热处理性也较好。
但与高速钢相比，合金工具钢的切削速度和使用寿命又远不如高速钢，使其应用受到很大的限制。
因此，合金工具钢一般仅用于取代碳素工具钢，作一些低速、手动刀具，如手用丝锥、手动铰刀、圆板牙、搓丝板等。
3、高速钢高速钢是一种含钨、铝、铬、钒等合金元素较多的高合金工具钢。
高速钢主要优点是具有高的硬度、强度和耐磨性，且耐热性和淬透性良好，其允许的切削速度是碳素工具钢和合金工具钢的两倍以上。
高速钢刃磨后切削刃锋利，故又称之为“锋钢”和“白钢”。
高速钢是一种综合性能好、应用范围较广的刀具材料，常用来制造结构复杂的刀具，如成形车刀、铣刀、钻头、铰刀。
拉刀、齿轮刀具等。
高速钢按其用途和性能不同，可分普通高速钢和高性能高速钢；按其化学成分不同，又可分为钨系高速钢和钨钼系高速钢。
1) 普通高速钢是指加工一般金属材料用的高速钢。
常用牌号有W18Cr4V和W6Mo5Cr4V2。
① W18Cr4V属钨系高速钢，它具有性能稳定，刃磨及热处理工艺控制方便等优点，但因钨价较高，且使用寿命短故使用较少。
② W6Mo5Cr4V2属钨钼系高速钢，它的碳化物分布均匀，抗弯强度，冲击韧度和高温塑性都比W18Cr4V好，但磨削工艺略差。
因其使用寿命长、价格低，故被广泛使用。
2) 高性能高速钢是在普通高速钢中再加入一些合金元素，以进一步提高它的耐热性、耐磨性。
工具钢材料参数
工具钢材料参数
工具钢是一种用于制造工具、模具等工业用途的特种钢材。
与普通钢材相比，工具钢具有更高的硬度、韧性、耐磨性和耐热性，因此在工业生产中广泛应用。
工具钢的材料参数包括以下几个方面：
1. 化学成分：工具钢的化学成分对其性能有着重要的影响。
一般来说，工具钢的碳含量在0.5%~
2.5%之间，同时还含有其他合金元素，如钼、钴、镍、铬等。
2. 硬度：工具钢的硬度是其最主要的性能指标之一。
硬度越高，表明钢材的抗压强度越高，在使用中能更好地抵抗磨损和变形。
一般来说，工具钢的硬度在50~65 HRC之间。
3. 韧性：工具钢的韧性是指其抵抗断裂的能力。
由于工具钢在使用中经常受到冲击、振动等影响，因此其韧性也是一个非常重要的参数。
一般来说，工具钢的韧性指标为akv（吸收冲击功）值，其数值应在10~20J之间。
4. 耐磨性：工具钢的耐磨性是指其抵抗磨损的能力。
一般来说，工具钢的耐磨性与硬度密切相关，硬度越高，耐磨性越好。
5. 耐热性：工具钢的耐热性是指其在高温下的稳定性能。
由于工具钢在高温环境下容易发生变形或破裂，因此其耐热性也是一个非常重要的参数。
一般来说，工具钢的耐热性指标为高温下的硬度保持率，其数值应在50%以上。
以上是工具钢的一些重要材料参数，不同类型的工具钢在这些参
数上也会有所不同，根据具体使用需求选择合适的工具钢材料非常重要。