合金工具鋼  alloy  tool  steel

在中加入Si、Mn、Ni、Cr、W、Mo、V等的。

加入Cr和Mn可以提高工具鋼的，可根據(jù)要求，有選擇地加入或同時(shí)加入其他(加入總量一般不超過(guò)5%)，即形成一系列的合金工具鋼。

按用途分類　

合金工具鋼的、淬透性、和韌性均比碳素工具鋼高，按用途大致可分為刃具、模具和量具用鋼3類。其中碳含量高的鋼（碳質(zhì)量分?jǐn)?shù)大于0.80%）多用于制造刃具、量具和冷作模具，這類鋼淬火后的硬度在HRC60以上，且具有足夠的耐磨性；碳含量中等的鋼（碳質(zhì)量分?jǐn)?shù)  0.35%~0.70%）多用于制造熱作模具，這類鋼淬火后的硬度稍低，為HRC50~55，但韌性良好。

合金工具鋼，是在碳素工具鋼基礎(chǔ)上加入鉻、鉬、鎢、釩等合金元素以提高淬透性、韌性、耐磨性和耐熱性的一類鋼種。它主要用于制造量具、刃具、耐沖擊工具和冷、熱模具及一些特殊用途的工具。

用途分類

合金工具鋼的淬硬性、淬透性、耐磨性和韌性均比碳素工具鋼高，按用途大致可分為刃具、模具和量具用鋼3類。其中碳含量高的鋼（碳質(zhì)量分?jǐn)?shù)大于0080%）多用于制造刃具、量具和冷作模具，這類鋼淬火后的硬度在HRC60以上，且具有足夠的耐磨性；碳含量中等的鋼（碳質(zhì)量分?jǐn)?shù)  0.35%~0.70%）多用于制造熱作模具，這類鋼淬火后的硬度稍低，為HRC50~55，但韌性良好。
　　（一）刃具用鋼
　　刃具在工作條件下產(chǎn)生強(qiáng)烈的磨損并發(fā)熱，還有震動(dòng)和承受一定的沖擊負(fù)荷。刃具用鋼應(yīng)具有高的硬度、耐磨性、紅硬性和良好的韌性。為了保證其具有高的硬度，滿足形成合金碳化物的需要，鋼中碳質(zhì)量分?jǐn)?shù)一般在0.80%~1.45%。鉻是這類鋼的主要合金元素，質(zhì)量分?jǐn)?shù)一般在0.50%~1.70%，有的鋼還含有鎢，以提高切削金屬的性能。這類工具鋼因含有合金元素，因此淬透性比碳素工具鋼好，熱處理產(chǎn)生的變形小，具有高的硬度和耐磨性。常用的鋼類有鉻鋼、硅鉻鋼和鉻鎢錳鋼等。
[應(yīng)用場(chǎng)合]：主要用于制造低速切削刃具（如木工工具、鉗工工具、鉆頭、銑刀、拉刀等）及測(cè)量工具（如卡尺、千分尺、塊規(guī)、樣板等）。量具刃具鋼要求具有高硬度（62～65HRC）、高耐磨性、足夠的強(qiáng)韌性、高的熱硬性（即刃具在高溫時(shí)仍能保持高的硬度）；為保證測(cè)量的準(zhǔn)確性，要求量具刃具鋼具有良好的尺寸穩(wěn)定性。
[化學(xué)成分]：  量具刃具鋼具有高碳成分，wC=0.8%～1.50%，以保證高的硬度和耐磨性。加入的合金元素有Cr、Si、Mn、W等，用以提高鋼的淬透性、耐回火性、熱硬性和耐磨性。
[常用刃具鋼]：  9SiCr是應(yīng)用廣泛的刃具鋼，用于制作要求變形小的各種薄刃低速切削刃具，如板牙、絲錐、鉸刀等。
[常用量具鋼]：高精度量具（如塊規(guī)）可采用Cr2、CrWMn等量具刃具鋼制造，也可用軸承鋼（如GCr15）制造；簡(jiǎn)單量具(如卡尺、樣板、直尺、量規(guī)等)多用碳素工具鋼（如T10A）；要求精密并須防止腐蝕的量具，采用不銹鋼3Cr13、9Cr18。
[熱處理]：量具刃具鋼的預(yù)先熱處理為球化退火，最終熱處理為淬火加低溫回火，熱處理后硬度達(dá)60～65HRC。高精度量具在淬火后可進(jìn)行冷處理，以減少殘余奧氏體量，從而增加其尺寸穩(wěn)定性。為了進(jìn)一步提高尺寸穩(wěn)定性，淬火回火后，還可進(jìn)行時(shí)效處理。
　　（二）模具鋼
　　模具大致可分為冷作模具、熱作模具和塑料模具3類，用于鍛造、沖壓、切型、壓鑄等。由于各種模具用途不同，工作條件復(fù)雜，因此對(duì)模具用鋼，按其所制造模具的工作條件，應(yīng)具有高的硬度、強(qiáng)度、耐磨性，足夠的韌性，以及高的淬透性、淬硬性和其他工藝性能。由于這類用途不同，工作條件復(fù)雜，因此對(duì)模具用鋼的性能要求也不同。
　　冷作模具包括冷沖模、拉絲模、拉延模、壓印模、搓絲模、滾絲板、冷鐓模和冷擠壓模等。冷作模具有鋼，按其所制造具的工作條件，應(yīng)具有高的硬度、強(qiáng)度、耐磨性、足夠的韌性，以及高的淬透性、淬硬性和其他工藝性能。用于這類用途的合金工具用鋼一般屬于高碳合金鋼，碳質(zhì)量分?jǐn)?shù)在0.80%以上，鉻是這類鋼的重要合金元素，其質(zhì)量分?jǐn)?shù)通常不大于5%。但對(duì)于一些耐磨性要求很高，淬火后變形很小模具用鋼，最高鉻質(zhì)量分?jǐn)?shù)可達(dá)13%，并且為了形成大量碳化物，鋼中碳質(zhì)量分?jǐn)?shù)也很高，最高可達(dá)2.0%~2.3%。冷作模具鋼的碳含量較高，其組織大部分屬于過(guò)共析鋼或萊氏體鋼。常用的鋼類有高碳低合金鋼、高碳高鉻鋼、鉻鉬鋼、中碳鉻鎢釧鋼等。  [應(yīng)用場(chǎng)合]：冷作模具用于冷態(tài)下（工作溫度低于200～300℃）金屬的成形加工，如冷沖模、冷擠壓模、剪切模等。這類模具承受很大的壓力、強(qiáng)烈的摩擦和一定的沖擊，因此，要求具有高硬度、耐磨性和足夠的韌性。此外，形狀復(fù)雜、精密、大型的模具還要求具有較高的淬透性和小的熱處理變形。
[化學(xué)成分]：冷作模具鋼一般具有高的含碳量，wC=1.0%～2.0%，以獲得高硬度和高耐磨性。加入合金元素Cr、Mo、W、V等，以提高耐磨性、淬透性和耐回火性。
[常用冷作模具鋼]：Crl2型鋼包括Cr12、Cr12MoV等，這類鋼的淬透性及耐磨性好，熱處理變形小，常用于大型冷作模具。其中Crl2MoV鋼除耐磨性不及Cr12鋼外，強(qiáng)度、韌性都較好，應(yīng)用最廣。尺寸較小的冷作模具可選用低合金冷作模具鋼CrWMn等，也可采用刃具鋼9SiCr或軸承鋼GCr15。
[熱處理]：Crl2型鋼屬于萊氏體鋼，加工前應(yīng)進(jìn)行反復(fù)鍛打并退火。Cr12型鋼的最終熱處理一般為淬火和回火，獲回火馬氏體、碳化物和殘余奧氏體組織，硬度為  60～64HRC。
　　熱作模具分為錘鍛、模鍛、擠壓和壓鑄幾種主要類型，包括熱鍛模、壓力機(jī)鍛模、沖壓模、熱擠壓模和金屬壓鑄模等。熱變形模具在工作中除要承受巨大的機(jī)械應(yīng)力外，還要承受反復(fù)受熱和冷卻的做用，而引起很大的熱應(yīng)力。熱作模具鋼除應(yīng)具有高的硬度、強(qiáng)度、紅硬性、耐磨性和韌性外，還應(yīng)具有良好的高溫強(qiáng)度、熱疲勞穩(wěn)定性、導(dǎo)熱性和耐蝕性，此外還要求具有較高的淬透性，以保證整個(gè)截面具有一致的力學(xué)性能。對(duì)于壓鑄模用鋼，還應(yīng)具有表面層經(jīng)反復(fù)受熱和冷卻不產(chǎn)生裂紋，以及經(jīng)受液態(tài)金屬流的沖擊和侵蝕的性能。這類鋼一般屬于中碳合金鋼，碳質(zhì)量分?jǐn)?shù)在0.30%  ~0.60%，屬于亞共析鋼，也有一部分鋼由于加入較多的合金元素（如鎢、鉬、釩等）而成為共析或過(guò)共析鋼。常用的鋼類有鉻錳鋼、鉻鎳鋼、鉻鎢鋼等。
[應(yīng)用場(chǎng)合]：熱作模具用于熱態(tài)金屬的成形式加工，如熱鍛模、壓鑄模、熱擠壓模等。熱作模具工作時(shí)受到比較高的沖擊載荷，同時(shí)模腔表面要與熾熱金屬接觸并發(fā)生摩擦，局部溫度可達(dá)500℃以上，并且還要不斷反復(fù)受熱與冷卻，常因熱疲勞而使模腔表面龜裂，故要求熱作模具鋼在高溫下具有較高的綜合力學(xué)性能及良好的耐熱疲勞性。此外，必須具有足夠的淬透性。
[化學(xué)成分]：熱作模具鋼為中碳成分，wC=0.3%～0.6%，以獲得綜合力學(xué)性能；合金元素有Cr、Mn、Ni、Mo、W、Si等，其中Cr、Mn、Ni主要作用是提高淬透性；  W、Mo提高耐回火性并防止回火脆性；  Cr、W、Mo、Si還提高鋼的耐熱疲勞性。
[常用熱作模具鋼]：5CrMnMo和5CrNiMo是最常用的熱鍛模具鋼，其中5CrMnMo常用來(lái)制造中小型熱鍛模，5CrNiMo常用于制造大中型熱鍛模；對(duì)于受靜壓力作用的模具（如壓鑄模、擠壓模等），應(yīng)選用3Cr2W8V或