碳素工具钢及合金工具钢
工具钢的性能及热处理
生产品种：热轧材、锻 材、冷拉材、热轧钢板、冷拉钢丝、银亮钢丝。
Cr2
性能：含铬量具刀具钢，是在碳素工具钢T10的基础上加入一定量的铬而成的。其化学成分与滚珠轴承钢GCrl5相似。由于含有铬，使钢的淬透性、硬度大耐磨性均比碳素工具钢T10高，在热处理淬火和回火时尺寸变化也不大。
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。
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、组织的质量。
（2） 淬火温度范围
工具钢的淬火温度应足够宽，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。
火状态的高速工具钢的主要合金元素有多、钼、铬、钒，还有一些高速工具钢中加入了钴、铝等元素。这类钢属于高碳高合金莱氏体钢，其主要的组织特征之一是含有大量的碳化物。铸态高速工具钢中的碳化物是共晶碳化物，经热压力加工后破碎成颗粒状分布在钢中，称为一次碳化物；从奥氏体和马氏体基体中析出的碳化物称为二次碳化物。这些碳化物对高速工具钢的性能影响很大，特别是二次碳化物，其对钢的奥氏本晶粒度和二次硬化等性能有很大影响。碳化物的数量、类型与钢的化学成分有关，而碳化物的颗粒度和分布则与钢的变形量有关。钨、钼是高速工具钢的主要合金元素，对钢的二次硬化和其他性能起重要作用。铬对钢的淬透性、抗氧化性和耐磨性起重要作用，对二次硬化也有一定的作用。钒对钢的二次硬化和耐磨性起重要作用，但降低可磨削性能。
碳素钢和合金钢分类
1% C2% C3% NhomakorabeaC
4% C 5% C
（1）按Fe-Fe3C相图分类 亚共析钢：
0.0218%≤wc≤0.77% 共 析 钢：
wc =0.77% 过共析钢：
0.77%＜wc≤2.11%
（2）按钢中碳含量的多少 分类
低碳钢： wc ≤0.25% 中碳钢：0.25%＜wc≤0.6% 高碳钢： wc＞0.6%
• 其它专用机器零件制造用钢也要在牌号的头部 （或尾部）加上代表产品用途的符号，例如铆螺 钢“ML30CrMnSi。
2．合金工具钢
• 表示方法与机器零件制造用结构钢相似，但当其 平均碳的质量分数大于1%时，含碳量不标出；当 其平均碳的质量分数小于1%时，则牌号前的数字 表示平均碳的质量分数的千倍。合金元素的表示 方法与合金结构钢相同。由于合金工具钢都属于 高级优质钢，故不再在牌号后标出“A”字。
• 如9SiCr 表示平均碳的质量分数为0.9%左右，铬、 硅各为1%左右。
• 高速工具钢不论碳的平均质量分数为多少均不予 标出。如W18Cr4V、W6Mo5Cr4V2、 CW6Mo5Cr4V2 等，但当合金成分不相同时，对 高碳者牌号前冠以“C”字。
• 低铬（平均铬含量小于1%）的合金工具钢，在铬 含量前加数字“0”。例如：平均含铬量为0.60% 的合金工具钢，其牌号表示为“Cr06”。
（2）合金工具钢： 刃具钢（低合金刃具钢和高速 钢）、量具钢和模具钢（冷作模具钢和热作模具 钢）。
（3）特殊性能钢 ：抗氧化钢、不锈钢、耐热钢、 耐磨钢和易削钢等。
3．按金相组织分类 （1）按退火后的组织分：亚共析钢、共析 钢、过共析钢、莱氏体钢。 （2）按正火后的组织分：铁素体钢、珠光体钢、
贝氏体钢、马氏体钢和奥氏体钢。 4．按冶金质量分类 （1）普通低合金钢 （2）优质低合金钢 （3）高级优质合金钢 （4）特高级优质合金钢
碳素钢与合金钢
3. 典型合金弹簧钢
65 65 Mn 60 Si 2 Mn 50 Cr V A 50 Cr Mn A 55 Si Mn Mo V Nb
汽车板簧
热卷大弹簧
大型热卷弹簧
1. 不锈钢 ( stainless steel )
1.定义: 在腐蚀介质中具有很高的抗腐 蚀能力的钢。
2.概念:*在空气中的年腐蚀量为0.01mm 以内的钢, 称为在空气中使用的 不锈钢。 *在强酸、强碱介质中的年腐蚀 量为0.1mm以内的钢,称为在强 酸、强碱介质中使用的不锈钢。
1)马氏体型不锈钢 --- Cr13型钢 Martensitic stainless steel
含锰量WMn ≤ 1.5 % 含碳量WC 0.4 %
易切削钢
1.用途: 适用于高速切削和在自动加工机 床上加工的材料。
2.性能要求: 降低切削力和切削热,减少 刀具磨损,延长刀具寿命,改 排屑性能,提高切削速度。
3.化学成分特点: S:Ws = 0.08～0.3% Pb:WPb=0.15～0.25% Ca:微量
钢液在浇注仅前进行轻度假脱氧, Wo = 0.03%～0.07%,成分偏析较严重、 组织不致密。机械性能不均匀, 冲击韧 性差, 常用于要求不高的零件。
3.半镇静钢 ( balanced steel )
半镇静钢是脱氧过程介于镇静钢 和沸腾钢之间的钢,是用锰铁和硅铁进 行脱氧。其质量也介于二者之间,可代 替部分镇静钢,一般不适于做重要零件。
柴油机曲轴
2.典型合金调质钢
➢ 低淬透性调质钢
钢含合金元素总量＜3 %。
刀具材料及刀具构造
金切基础：刀具材料及刀具构造刀具是由切削部分和夹持部分组成。
夹持部分是用来将刀具夹持在机床上的部分，要求它能保证刀具正确的工作位置，传递所需要的运动和动力，并且夹固可靠，装卸方便。
切削部分是刀具上直接参加切削工作的部分，刀具切削性的优劣，取决于切削部分的材料、角度和结构。
一.刀具材料1.对刀具材料的基本要求刀具材料是指切削部分的材料。
它在高温下工作，并要承受较大的压力、摩擦、冲击和振动等，因此应具备以下基本性能。
（1）较高的硬度刀具材料的硬度必须高于工件材料的硬度，常温硬度一般在60HRC以上。
（2）有足够的强度和韧性，以承受切削力、冲击和振动。
（3）有较好的耐磨性，以抵抗切削过程中的磨损，维持一定的切削时间。
（4）较高的耐热性，以便在高温下仍能保持较高硬度，又称为红硬性或热硬性。
（5）有较好的工艺性，以便于制造各种刀具。
工艺性包括锻造、轧制、焊接、切削加工、磨削加工和热处理性能等。
目前尚没有一种刀具材料能全面满足上述要求。
因此，必须了解常用刀具材料的性能和特点，以便根据工件材料的性能和切削要求，选用合适的刀具材料。
2. 常用的刀具材料目前在切削加工中常用的刀具材料有：碳素工具钢、合金工具钢、高速钢、硬质合金及陶瓷材料等。
（1）碳素工具钢含碳量较高的优质钢，淬火后硬度较高、价廉，但耐热性较差。
（2）合金工具钢在碳素工具钢中加入少量的Cr、W、Mn、Si等元素，形成合金工具钢。
常用来制造一些切削速度不高或手工工具，如锉刀、锯条、铰刀等。
目前生产中应用最广的刀具材料是高速钢和硬质合金。
（3）高速钢它是含W、Cr、V等合金元素较多的合金工具钢。
它的耐热性、硬度和耐磨性虽低于硬质合金，但强度和韧度却高于硬质合金，工艺性较硬质合金好，而且价格也比硬质合金低。
W18Cr4V是国内使用最为普遍的刀具材料，广泛地用于制造各种形状较为复杂的刀具，如麻花钻、铣刀、拉刀、齿轮刀具和其他成形刀具等。
（4）硬质合金它是以高硬度、高熔点的金属碳化物（WC、TiC等）作基体，以金属Co等作粘结剂，用粉末冶金的方法而制成的一种合金。
碳素工具钢化学成份表性能特性T7AT8AT9A
碳素工具钢化学成份表性能特性T7AT8A T9A工具钢是用以制造切削刀具、量具、模具和耐磨工具的钢。
工具钢具有较高的硬度和在高温下能保持高硬度得红硬性，以及高的耐磨性和适当的韧性。
工具钢一般分为碳素工具钢、合金工具钢和高速工具钢。
碳素工具钢的主要生产品种、性能和用途一、生产品种热轧棒材圆钢直径或方钢边长8mm-80mm锻制棒材圆钢直径或方钢边长50mm-150mm冷拉棒材圆钢直径8mm-40mm热轧钢板厚度0.7mm-15mm冷拉钢带厚度0.10mm-3.60mm冷拉钢丝圆钢丝直径0.050mm-16mm热轧扁钢厚度*宽度 3mm-30mm*（10、12、14、16、18、20、22、25、28、30、32、35、38、40、45、50、55、60、65、90、100、160）mm锻制扁钢厚度*宽度 10mm-65mm*（40、45、50、55、60、65、70、80、90、100、110、120、130、150、170、180、190、200）mm二、性能和用途T7、T7A 亚共析钢。
具有较好的塑、韧性和强度，以及一定的硬度，能承受震动和冲击负荷，但切削能力差。
用于制造承受冲击负荷不大，且要求具有适当硬度和耐磨性，及较好的韧性的工具，如锻模、凿子、锤、冲头、金属剪切刀、扩孔钻、钢印、木工工具、风动工具、机床顶尖、钳工工具、钻凿工具、较钝的外科医疗用具等。
T8、T8A 共析钢。
淬火加热时容易过热，变形也大，塑性和强度比较低，不宜制造承受较大冲击的工具，但经热处理后有较高的硬度和耐磨性。
用于制造切削刃口在工作时不变热的工具，如木工工具、风动工具、钳工工具、简单模具、铆钉冲模、中心孔铳和冲模、切削钢材用工具、轴承、刀具、铝锡合金压铸板和型芯，以及各类弹簧等。
T8Mn、T8MnA 共析钢。
具有较高的淬透性和硬度，但塑性和强度较低。
用于制造断面较大的木工工具、手锯锯条、刻印工具、铆钉冲模、发条、带锯锯条、圆盘锯片、煤矿用凿、石工用凿等。
碳素钢和合金钢
碳素钢和合金钢
碳素钢和合金钢是两种常见的钢材类型，它们的主要区别在于含碳量和其他合金元素的含量。
1. 碳素钢：碳素钢是指含碳量在0.0218%至
2.11%之间的钢材。
碳素钢中的碳含量较高，这使得它在锻造和焊接等加工过程中具有良好的性能。
碳素钢的种类繁多，包括碳素结构钢、碳素工具钢等。
2. 合金钢：合金钢是指在碳素钢的基础上，添加了其他合金元素（如锰、硅、铬、镍、钼、钨等）的钢材。
这些合金元素可以提高钢材的强度、硬度、耐磨性、抗腐蚀性等性能。
合金钢的种类也非常丰富，包括合金结构钢、合金工具钢、高速钢、不锈钢等。
在钢铁行业中，碳素钢和合金钢的用途和性能取决于它们的具体成分和生产工艺。
例如，碳素结构钢通常用于制造机械零件和结构件，而合金工具钢则用于制造刀具、模具等。
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。
中国工具钢牌号及化学成分
中国工具钢和硬质合金牌号及化学成分第一节 碳素工具钢（1）中国GB 标准碳素工具钢的钢号与化学成分[GB/T1298-1986]（表6-1-1）表6-1-1 碳素工具钢的钢号与化学成分（质量分数）（%）钢号CSiMnP ≤ S ≤T7 T8 T8Mn T9 T10 T11 T12 T130.65-0.74 0.75-0.84 0.80-0.90 0.85-0.94 0.95-1.04 1.05-1.14 1.15-1.24 1.25-1.35≤0.35 ≤0.35 ≤0.35 ≤0.35 ≤0.35 ≤0.35 ≤0.35 ≤0.35≤0.40 ≤0.40 0.40-0.60 ≤0.40 ≤0.40 ≤0.40 ≤0.40 ≤0.400.035 0.035 0.035 0.035 0.035 0.035 0.035 0.0350.030 0.030 0.030 0.030 0.030 0.030 0.030 0.030注：1.高级优质钢（带“A ”的钢号）磷、硫含量（质量分数）：P ≤0.030%；S ≤0.030%。
2.钢中残余元素含量（质量分数）：Cr ≤0.25%，Ni ≤0.20%，Cu ≤0.30%。
3.用作铅浴钢丝的残余元素含量（质量分数）：Cr ≤0.10%，Ni ≤0.12%，Cu ≤0.20%，Cr+Ni+Cu ≤0.40%。
4.要求检验钢的淬透性时，允许添加少量合金元素。
（2）中国GB 标准碳素工具钢的交货硬度与淬火硬度（表6-1-2和表6-1-3）表6-1-2 碳素工具钢的交货硬度与淬火硬度注：表中硬度值及淬火工艺摘自GB/T1298-86。
表6-1-3 碳素工具钢热轧钢板的交货状态与硬度①按供需双方协议，也可在其他热处理状态下交货，还可经酸洗后交货。
②表中硬度值摘自GB/T3278-1982.（3）中国碳素工具钢的性能特点与用途（表6-1-4）表6-1-4碳素工具钢的性能特点与用途第二节合金工具钢和塑料模具用钢（1）中国GB标准合金工具钢[GB/T 1299-2000]a.合金工具钢的钢号与化学成分，见表6-1-5。
碳钢的分类、编号及用途
3. 碳钢难以满足一些特殊的性能要求：例如化工部门要求钢材具有耐 酸不锈性能，仪表工业要求材料具有特殊的电磁性能，汽轮机制造部 门则要求钢材具有良好的高温强度等等，这些特殊的物理化学性能只 有采用合金钢才能满足。
合金钢就是在碳钢的基础上特意地加入一种或几种合金元素，使其使 用性能和工艺性能得以提高的以铁为基的合金即为合金钢。
工程材料学
（4）按冶炼方法分类
①按炉种分 a.平炉钢：(a)酸性平炉钢；(b)碱性平炉钢。 b.转炉钢：(a)酸性转炉钢；(b)碱性转炉钢。或 (a)底吹转炉钢；(b)侧
吹转炉钢；(c)顶吹转炉钢。 c. 电炉钢：(a)电弧炉钢；(b)电渣炉钢；(c)感应炉钢；(d)真空自耗炉
钢；(e)电子束炉钢。 ②按脱氧程度和浇注制度分
②合金钢：a.低合金钢（合金元素总含量 ≤ 5%） b.中合金钢（合金元素总含量＞5~10%） c.高合金钢（合金元素总含量＞10%）
工程材料学
（3）按用途分类
①建筑及工程用钢： a.普通碳素结构钢； b.低合金结构钢； c.钢筋钢。
②结构钢 a.机械制造用钢：(a)调质结构钢；(b)表面硬化结构钢：包括渗碳钢、渗氨
（1）机械结构用合金钢和工程结构合金钢
(1)调质处理合金结构钢、表面硬化合金结构钢、合金弹簧结
构钢。
两位数字 + 元素符号 + 数字 （+A）
(碳含量的万分数)(所含合金元素)(该元素含量的百分数)(硫
磷含量少钢质量高)
例：18Cr2Ni4WA。
(2)高锰耐磨钢。
ZG
+
Mn +
数字
(铸钢汉语拼音字首) (锰) (平均含锰量的百分数)
钢、表面淬火用钢；(c)易切结构钢；(d)冷塑性成形用钢：包括冷冲压用钢、冷 镦用钢。
常用刀具材料的性能及应用
常用刀具材料的性能及应用一、概述刀具材料是指刀具上参与切削部分的材料。
刀具的切削部分不但要求具有一定的几何形状，还要求有相应的刀具材料。
目前广泛应用的刀具材料有高速钢和硬质合金。
二、刀具材料应具备的性能（一）高的硬度和良好的耐磨性（二）高的强度和韧性（三）高的耐热性（四）良好的工艺性总之，刀具应具备的性能主要就这四个方面，当然还有经济性、切削性能的可预测性等要求。
三、常用刀具材料目前在切削加工中常用的刀具材料有：碳素工具钢、合金工具钢、高速钢、硬质合金及陶瓷等。
一）碳素工具钢碳素工具钢是一种含C量较高的优质钢（含C一般为0.65～1.35%）。
1、常用牌号有T7A、T8A……T13A等2、主要性能淬火后硬度较高，可达HRC61～65；红硬性为200℃～250℃，价格低廉，不耐高温，切削速度因此而不能提高，允许切削速度VC≤10m/min,只能制作低速手用刀具，如板牙、锯条、锉等。
二）合金工具钢在碳素工具钢中加入一定量的铬（Cr）、钨（W）、锰（Mn）等合金元素，能够提高材料的耐热性、耐磨性和韧性，同时还可以减少热处理时的变形。
1、主要牌号有9SiCr CrWMn2、主要性能淬火后的硬度可达HRC61～65，红硬性为300℃～400℃，允许切削速度Vc=10～15m/min,制作低速、形状比较复杂、要求淬火后变形小的刀具。
如板牙、拉刀、手用铰刀（孔的精加工）等。
三）高速钢高速钢是一种高合金工具钢，钢中含有W、Mo、Cr、V等合金元素。
(一) 高速钢的性能：具有较高的强度和韧性；良好的耐磨性；红硬性为600℃；允许切削速度V C=25~30m/min；良好的制造工艺性；可获得锋利的刀刃（锋钢之称）；加工范围较大(铸铁、有色金属、钢)。
（二）高速钢的分类钨系高速钢：W18C r4V (最常用，刃磨性好)普通高速钢钼系高速钢：W6M O5C r4V2高速钢高碳高速钢：95W18C r4V (含C量为0.95%)高钒高速钢：W6M O5C r4V3 (提高耐磨性)高性能高速钢钴高速钢：W6M O5C r4V2C O8铝高速钢：W6M O5C r4V2A l四）硬质合金硬质合金= 硬质相（TiC或WC）+粘结相（Co、Ni、Mo等，其中Co比较常用）上图为各种硬质合金刀头（一）主要性能1）常温硬度HRC74~81.5，红硬性800℃~1000℃，耐磨性优良；2）允许切削速度V C=100m/min以上，最高不能超过200m/min；硬质合金3）脆性较大，怕冲击和振动。
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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。在相同的加条件下，钢的脱碳敏感性取决于其化学成分。
（5） 热处理变形性
工具在热处理时，要求其尺寸和外形稳定。
（6） 耐削性
对很制造刀具和量具用钢。要求具有良好的磨削性。钢的磨削性与其化学成分有关，特别是钒含量，如果钒质量分数不小于0.50%则磨削性变坏。
耐冲击工具用钢 含碳量在0.35～0.65％范围的中碳铬钨硅钢（如5CrW2Si）,热处理后具有高的冲击韧性、高的疲劳强度和较高的耐磨性，适于制造受冲击载荷大的工具，如手动或风动凿子等。
冷作模具用钢 含碳量较高,大多在0.85％以上,个别达2％以上，具有很高的硬度（HRC60以上）和耐磨性。其中低、中合金类型基本上与量具、刃具用钢类似，如9Mn2V、CrWMn。Cr6WV和 Cr4W2MoV可作较大尺寸的冷冲模具。最具有代表性的是高碳高铬的微变形工具钢Cr12和 Cr12MoV。这类钢具有高耐磨性、高淬透性和淬火微变形性,适于制造大型精密冷作模具。Cr12MoV有两种淬火制度:一种为常用的较低温度(950～1050℃)淬火和低温(150～200℃)回火，以获得较高硬度和较小变形；另一种为高温(1100～1130℃)淬火和高温(500～520℃)回火，产生二次硬化，以提高钢的硬度，获得较高的红硬性和耐磨性，适于制作在400～500℃下工作的模具。但Cr12钢一般只采用前一种淬火制度。由于这类钢属于莱氏体钢，铸态组织内会出现大量网状共晶碳化物，必须在塑性加工过程中使其破碎并均匀地分布在基体上，以增加钢的耐磨性，阻止高温淬火晶粒长大和同时使钢具有足够的韧性。
工具钢 - 正文
碳素工具钢基本上是优质或高级优质高碳钢，简称碳工钢。其冷、热加工性能好,最高淬火硬度能达HRC66～67，但通常回火硬度为HRC60～64，耐磨性好,价格低廉，用途广泛，数量约占整个工具钢的一半。主要缺点是：①淬透性低，水淬时也只能淬透截面厚度不大于8mm的小工具；②耐热性差，在250℃,硬度急剧下降,所以一般限在 200℃以下使用。碳工钢的含碳量自0.65～1.35％(牌号为T7～T13)，属亚共析钢和共析钢(T7,T8)，用于制造形状简单的刀具和木工刀具。过共析钢用量最大，尤其是T10、T11适于制造对耐磨性要求较高的工具和冷冲模、拉丝模、切边模、丝锥以及形状简单的低精度量具。含碳更高的牌号，虽然耐磨性高,但韧性低,不耐冲击，只适于制造锉刀、丝锥、刻刀、剪刀等手工工具。
塑料模具钢 近年来随着塑料工业的发展，塑料模具钢也得到了发展。由于塑料模具的模腔复杂，尺寸要求精密,因此对塑料模具钢除要求耐磨、耐腐蚀以外,特别要求钢的可加工性和热处理后的微变形性。此类钢含碳量较低，还含有铬、镍、钼等元素，有时还含有铝、钛，以产生时效硬化。
基体钢 它的化学成分相当于不同类型的高速工具钢淬火后基体组织的化学成分，因而得名。这类钢与高速工具钢相比较，它的共晶碳化物很少,而且粒度小,分布均匀，因而韧性、疲劳强度和冷、热加工性能都比高速钢好，同时又具有较高的二次硬化能力，较高的耐热性和耐磨性，适于制作热载荷更高(600～680℃)的模具。基体钢5Cr4W2Mo2VSi、35Cr3Mo3W2V、65Cr4W3Mo2VNb等是中国研制成功的，前两种制作的热模具，后一种制作的冷模具，使用效果良好。基体钢冷模具的韧性比高速钢的高，耐磨性和抗压强度稍低。
（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、导热性和耐磨腐蚀性能等。编辑本段工艺性能 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。
合金工具钢在碳工钢中加入Cr、W、Mo、V、Si、Mn、Ni、Co等合金元素，提高强度、硬度、耐磨性和耐热性，以适应不同用途的需要。按用途可分：
量具、刃具用钢 含碳量较高(0.75～1.50％)，具有所需的高硬度(≥HRC60),分别含有Cr、W、V、Si、Mn等合金元素，淬透性较高，形成的合金碳化物显著地提高了钢的耐磨性、热稳定性，并具有一定的强度和冲击韧性。常用量具钢多选用GCr15和CrWMn等。用于量具、刃具的低合金工具钢的热处理制度大体上与碳工钢相似。由于它含有提高淬透性的合金元素，一般采用油淬。对于变形要求严格的工具可采用硝盐分级淬火，也可等温淬火。对尺寸稳定性要求高的量具，应进行冷处理。此外还须采用较长时间的低温回火或时效处理，以得到稳定的回火马氏体,并使未转变的残余奥氏体陈化稳定,使工具的残余应力消除或使状态稳定。
热作模具用钢 含碳量大多在0.3～0.6％之间，并含某些合金元素。这类钢的主要特性是抗回火稳定性好，在与工件接触受热的状态下，仍能保持较高的硬度和强度，有较好的耐热疲劳性和冲击韧性，主要用于制作热锻压、热冲压、热挤压、热精锻和压铸等模具。一般锤锻模可采用高韧性和一般耐热性（350～375℃以下）的模具钢5CrMnMo和5CrNiMo。热顶锻和热挤压模因在工作期间（尤其在铜挤压和钢挤压生产中）与被变形的热金属接触时间长，容易受热软化,要求有较高的耐热性,常采用3Cr2W8V,4Cr5MoVSi，4Cr5W2VSi。这些钢高温回火时均产生二次硬化，适于在500～650℃下工作。压铸模用材料必须具有优越的耐热疲劳性和耐热冲刷腐蚀性。常用的 3Cr2W8V等是压铸锌、铝和镁合金等低熔点金属的良好材料。对要求有更高耐热性的精密锻造模具，压铸高熔点金属的模具，则非一般热作模具钢所能胜任。应选用钨、钼等难熔合金以提高模具使用寿命。
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工具钢的特性
（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。
碳工钢在热加工后具有片状珠光体组织，硬度较高，难以切削加工，且淬火易形成粗大马氏体，必须进行球化退火，一般在740～770℃加热，600～680℃等温处理。退火后硬度为HB157～197。含碳量高、大尺寸的碳工钢材，常在球化退火前进行正火，以消除网状碳化物。碳工钢的淬火加热温度一般为770～820℃,通常用盐水-油双液淬火以加速冷却,冷至100℃左右要迅速取出立即回火，以防止开裂和减少淬火变形。对形状复杂的薄小0℃范围内进行。
（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、组织的质量。
（2） 淬火温度范围
工具钢的淬火温度应足够宽，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。