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工具钢工具钢：用于制造刃具、模具、量具等各类工具用钢。要求：硬度与耐磨性高于被加工材料，能耐热、耐冲击且具有较长的使用寿命。工具钢的分类•按成分：(1)碳素工具钢:高碳成分的铁碳合金(2)合金工具钢:(低、中、高）合金钢•按用途：(1)刃具钢:车刀、铣刀、钻头等(2)模具钢:冷冲模、热挤模等(3)量具钢:千分尺、块规等高速钢刀具高速钢钻头刃具钢刃具是切削加工的工具，包括手用和机用的车刀、铣刀、刨刀、钻头、丝锥和板牙等。在切削过程中，刀刃与工件及切屑之间的摩擦将导致严重的磨损和切削热；刃口局部区域极大的切削力及刀具使用过程中过大的冲击与振动，可能导致刀具崩刃或折断。刃具钢性能要求1）高的硬度（60～66HRC）和耐磨性。2）高的热硬性，即钢在高温下（500～600℃）保持高硬度（60HRC左右）的能力，这是高速切削加工刀具必备的性能。3）适当的韧性。碳素刃具钢的优缺点成本低、冷热加工工艺性能好，在手用工具和机用低速切削工具上有较广泛的应用；但碳素工具钢的淬透性低、组织稳定性差且无热硬性、综合力学性能（如耐磨性）欠佳，故一般只用做尺寸不大，形状简单、要求不高的低速切削工具。碳素刃具钢的牌号碳素刃具钢热处理碳素刃具钢须经球化退火预先热处理以降低硬度（217HB）便于切削加工、并为淬火作组织准备；若锻造组织不良（如出现网状碳化物缺陷），则应在球化退火之前先进行正火处理，以消除网状碳化物。最终热处理为淬火＋低温回火（回火温度一般180～200℃），正常组织为隐晶回火马氏体＋细粒状渗碳体及少量残余奥氏体。低合金刃具钢成分特点在碳素工具钢基础上添加Si、Mn、Cr、W、Mo、V等合金元素，以提高工具钢的综合性能。合金元素总量一般在5％以下，其主要作用是提高钢的淬透性和回火稳定性、进一步改善刀具的硬度和耐磨性；强碳化物形成元素(如W、V等)所形成的碳化物除对耐磨性有提高作用外，还可细化基体晶粒、改善刀具的强韧性。低合金刃具钢牌号低合金刃具钢热处理特点低合金圆板牙(9SiCr)制作工艺：下料球化退火机械加工淬火+低温回火磨平面抛槽开口成品低合金刃具钢特点低合金工具钢的淬透性和综合力学性能好，可用于制造尺寸较大、形状较复杂、受力要求较高的各种刀具；但由于其内的合金元素主要是淬透性元素，而不是含量较多的强碳化物形成元素(W、Mo、V等)，故仍不具备热硬性特点，刀具刃部的工作温度一般不超过250℃，否则硬度和耐磨性迅速下降，甚至丧失切削能力，因此这类钢仍然属于低速切削刃具钢。高速钢的性能特点高的热硬性：它可使刀具在高速切削时，刃部温度上升到600℃，其硬度仍然维持在55～60HRC以上；高硬度和高耐磨性：使切削时刀刃保持锋利（故也称“锋钢”）；淬透性优良：在空气中冷却也可得到马氏体(故又称“风钢”)。广泛用于尺寸大、形状复杂、负荷重、工作温度高的各种高速切削刀具。高速钢的成分特点C0.70%～1.5%，强化基体并形成各种碳化物来保证钢的硬度、耐磨性和热硬性；Cr4.0%左右，提高淬透性和回火稳定性，增加钢的抗氧化、耐蚀性和耐磨性，并有微弱的二次硬化作用；W、Mo产生二次硬化保证钢的热硬性，也有提高淬透性和热稳定性、并进一步改善钢的硬度和耐磨性的作用；V形成细小稳定的VC来细化晶粒，同时也有加强热硬性、进一步提高硬度和耐磨性的作用。Co、Al是超硬高速钢中的非碳化物形成元素，能进一步提高钢的热硬性和耐磨性。高速钢的锻造高速钢属于莱氏体钢，故铸态组织中有大量的不均匀分布的粗大的鱼骨状共晶碳化物，难于通过热处理来改善，显著降低钢的强、韧性，引起工具的崩刃和脆断，故要求进行严格的锻造以改善碳化物的形态与分布。其锻造要点有：“两轻一重”—即开始锻造和终止锻造时要轻锻，中间温度范围要重锻；“两均匀”—即锻造过程中温度和变形量的均匀性；“反复多向锻造”等。高速钢的锻造高速钢的热处理球化退火(预先热处理降低硬度207～255HB)（机械加工）淬火冷处理(－80℃左右)减少残余奥氏体高温回火(550～570℃高温回火2～4次)高速钢的热处理工艺1W18Cr4V高速钢的预备热处理高速钢的热处理工艺2W18Cr4V钢的淬火回火曲线和显微组织高速钢的硬度与T回高速钢的表面强化处理表面强化处理可有效地提高高速钢刀具的切削效率和寿命，因而受到了普遍重视和广泛的应用。可进行的表面强化处理方法很多，常见的主要有：表面化学热处理（如渗氮）表面气相沉积(化学、物理气相沉积TiN涂层)激光表面处理(刀具寿命可提高百分几十到几倍甚至十倍以上)高速钢的牌号硬质合金硬质合金：将特制的高熔点、高硬度的金属碳化物粉末和粘结剂混合、压制成型，再经过烧结而成的一种粉末冶金材料。特点：高硬度（HRA87-93）、高热硬性（1000℃）、切削速度高（高速钢的4-7倍、寿命提高5-8倍）。硬质合金－钨钴类组成：以WC粉末和软的Co粉末制成。牌号：YG（硬钴）YG3—含Co3%，其余为WC特点：随钴含量的增加韧性增加，硬度和耐磨性下降用途：加工铸铁、非铁合金、塑料等硬质合金－钨钴钛类组成：以TiC、WC和Co的粉末制成。牌号：YT（硬钛）YT5—含TiC为5%，其余为WC和Co特点：很高的热硬性，抗弯强度与韧性比YG低用途：加工合金钢、耐热钢等硬质合金－刚结组成：以TiC、WC和VC为硬结相、以高速钢或铬钼钢等粉末作为粘结剂，用粉末冶金的方法制成的合金。牌号：YT（硬钛）YT5—含TiC为5%，其余为WC和Co特点：韧塑性好，能冷热加工，可以整体成形用途：加工合金钢、耐热钢等硬质合金－涂层组成：在高速钢或硬质合金刀具的表面上用气相沉积法涂覆一层耐磨性高的金属化合物。涂层：TiC、TiN、Al2O3、NbC、HfN、BN等。特点：硬度高、热硬性高、耐磨性好。模具钢模具是用于进行压力加工的工具，根据其工作条件及用途不同，常分为冷作模具、热作模具和成形模具（其中主要是塑料模）等三大类。模具品种繁多，性能要求也多种多样，可用于模具的钢种也很多，如碳素工具钢、（低）合金工具钢、高速钢、滚动轴承钢，不锈钢和某些结构钢等。冷作模具钢1工作条件与性能要求：在常温下使金属材料变形成型的模具用钢，工作温度200～300℃；模具承受很大的载荷及摩擦、冲击作用；冷作模具钢应具有高硬度、高耐磨性、高强度和足够的韧性；冷作模具对淬透性、耐磨性尤其是韧性方面的要求更高一些，冷作模具钢应是高碳成分并多在回火马氏体状态下使用。冷作模具钢2常用冷作模具钢：碳素工具钢(T10、T10A)[尺寸较小的冷作模具钢]低合金工具钢(9SiCr、9Mn2V)[中小尺寸模具钢]中、高铬模具钢(Cr12、Cr12MoV)[尺寸大、形状复杂、精度高的重载模具]高速钢类模具钢(W6Mo5Cr4V2、6W6Mo5Cr4V)[冷、热模具钢均可]冷作模具钢3冷作模具制作工艺(Cr12、Cr12MoV)：下料锻造退火机械加工淬火回火精磨或电火花加工成品热作模具钢1工作条件与性能要求：使热态金属（固态或液态）成形的模具用钢。热锻模工作部分的温度会升高到300～400℃、热挤压模可达500～800℃、甚至近1000℃，因交替加热冷却的温度循环产生交变热应力；热作模具常见的失效形式有变形、磨损、开裂和热疲劳等，要求模具钢应具有良好的高温强韧性、高的热疲劳和热磨损抗力、一定的抗氧化性和耐蚀性等。热作模具钢2常用热作模具钢：热作模具钢3热锻模生产工艺（5CrMnMo）：下料锻造退火机械加工淬火回火精加工量具钢量具是度量工件尺寸形状的工具，是计量的基准，如卡尺、块规、塞规及千分尺等。由于量具使用过程中常受到工件的摩擦与碰撞，且本身须具备极高的尺寸精度和稳定性，故量具钢应具备以下性能：1）高硬度（58～64HRC）和高耐磨性。2）高的尺寸稳定性（要求组织稳定性高）。3）一定的韧性和特殊环境下的耐蚀性。量具钢热处理特点1.淬火加热时进行预热，以减小变形，这对形状复杂的量具更为重要。2.在保证力学性能的前提条件下降低淬火温度，尽量不采用等温淬火或分级淬火工艺，减少残余奥氏体的生成。3.淬火后立即进行冷处理(-80℃)减小残余奥氏体量，延长回火时间，回火或磨削之后进行长时间的低温时效处理等。