工具鋼分類及化學成分

來源：津鈉儀器(上海)有限公司 2023年09月20日 15:02

1、工具鋼的分類
在工業生產中，對所使用的各種材料要進行加工、成形，這就需要采用各種不同的工具。用來制造刃具、模具和量具的鋼統稱為工具鋼。由于各種工具使用的場合不同，對它們的性能要求也不同。
工具鋼按用途不同可分為刃具鋼、模具鋼和量具鋼；按化學成分可分為碳素工具鋼和合金工具鋼。
用來進行切削加工的工具用鋼，其工作部分主要在切削刃部，稱為刃具鋼。刃具鋼在切削過程中受到彎曲、剪切、沖擊、振動、摩擦等高應力的作用，在工作部位將產生熱量，使刃部溫度升高，有可能升高到500~600℃甚至更高，同時刃部也發生磨損。因此，要求刃具鋼具有高的硬度和耐磨性、一定的韌性和塑性，有的刃具鋼還要求具有一定的熱硬性。

用于金屬成形加工的工具鋼稱為模具鋼，根據其工作狀態可分為冷作模具鋼、熱作模具鋼和塑料模具鋼。冷作模具在室溫下工作，如沖模、冷鐓模、冷擠壓模、切邊模、精整模等，要求高硬度、高耐磨性和一定的韌性。熱作模具用于加工赤熱金屬或液態金屬，使之成形，模具溫度周期升降，受到“熱疲勞”作用，還受到很大的壓力、沖擊、磨損和沖蝕，要求在高溫下具有高的硬度和強度、抗熱疲勞性和良好的韌性。塑料制品大部分用模壓成形，塑料模具鋼也因此逐漸發展成為專用鋼系列。
量具鋼用來制作量規、塞規、卡尺、樣板等用以測量工件尺寸和形狀的刀具，為了保證測量的準確性，要求其具有高的硬度、高的耐磨性和良好的尺寸穩定性。

2、工具鋼的化學成分特點
大多數工具是在承受很大局部壓力和強烈磨損的條件下工作的，所以工具鋼的主要矛盾是強度、韌性和耐磨性之間的合理平衡，而影響這個主要矛盾的因素主要有基體的成分、性能以及第二相碳化物的性質、數量、形態和分布。

為了使工具鋼獲得高的硬度、耐磨性、熱穩定性以及足夠的強度和韌性，在化學成分上要求具有高的含碳量，碳的質量分數通常為0.6%~1.3%。高的含碳量可以保證鋼淬火后得到高碳馬氏體，從而得到高的硬度和變形抗力;同時，高的含碳量可以形成足夠數量的碳化物，以保證高的耐磨性。為了保證工具鋼具有足夠的淬透性以及合金碳化物的形成，需要加入一定的合金元素。所加入的合金元素主要是使鋼具有高的硬度和耐磨性的碳化物形成元素，如Cr、W、Mo、V等。在低合金工具鋼中，也輔助加入一些Mn和Si，主要是減少工具在熱處理時的變形，并增加鋼的淬透性和耐回火性。
由于工具鋼的含碳量較高，其塑性和韌性較結構鋼為差。為了改善工具鋼的塑韌性，減小熱處理時淬裂的可能性，工具鋼對鋼材的純潔度要求較高，對硫、磷的質量分數一般均限制在0.02%~0.03%以下。

3、工具鋼的化學成分
以下列出國內主要工具鋼牌號及元素范圍。
3.1刃具模具用非合金鋼/碳素工具鋼

3.2量具刃具用鋼

3.3耐沖擊工具用鋼

3.4軋輥用鋼

3.5冷作模具用鋼

3.6熱作模具用鋼

3.7塑料模具用鋼

3.8特殊用途模具用鋼

3.9鋼中殘余元素含量

另外，如果用戶有更高要求，還可對鉛、砷、錫、銻、鉍、氫、氧、氮等元素限值進行確定。

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