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工具钢
16.1 概述
工具钢是用以制造各种加工工具的钢种。根据用途不同．工具钢可分为刃具用钢、模具围钢和量具用钢。按化学成分不同．工具钢又可分为碳素工具钢、合金工具钢和高速钢。
各类工具钢由于工作条件和用途不同．所以对性能的要求也不同。但各类工具钢除飓有各自的特殊性能之外．在使用性能及工艺性能L也有许多共同的要求。如高硬 度、高磨性是工具例最重要的使用性能之一。工具若没有足够高的硬度是不能进行切削加工的 。否则，在应力作用下工具的形状和尺寸都要发生变化而失效。高耐磨性则是保证和提高工具寿命的必要条件。
除了上述共性之外，不同用途的工具钢也有各自的特殊性能要求、例如，刃具钢除要求高硬度。高耐磨性外．还要求红硬性及一定的强度和韧性。冷模具钢要求高硬 度、高耐磨性、较高的强度和一定的动化热模具钢则要求高的韧性和耐热疲劳性及一定的硬度和耐磨性。对于量具钢．除要求具有高硬度、高耐磨性外．还要求高的 尺寸稳定性。
在化学成分上．为了使工具钢尤其是刀具钢具有高的硬度，通常都使其含有较高的碳（含碳量为0.65% ～1.55% ），以保证淬火后获得高碳马氏体、从而得到高的硬度和切断抗力，这对减少和防止工具损坏是有利的．此外．高的合碳量还可以形成足够数量的碳化物以保证高的 耐磨性、所加入的合金元素主要是使钢具有高硬度和高耐磨性的一些碳化物形成元素如Cr、W、M。、V等。有时也加入Mn和Si，其目的主要是增加钢的淬透 性以达到减少钢在热处理时的变形．同时增加钢回火稳定性。对于切削速度较高的刃具常加入较多的W、Mo、V、Co等合金元素．以提高钢的红硬性 。
工具钢对钢材的纯洁度要求很严．对S、P含量一般均限制在0.02％～0．03％以下．属于优质钢或高级优质钢。钢材出厂时．其化学成分、脱碳层、碳化物不均匀度等均应符合国家有关标准规定、否则会影响工具钢的使用寿命
生产实践表明刃具钢理想的淬火组织应是细小的高碳马氏体和均匀细小的碳化物．因此刃具钢在热处理前都应进行球化退火，以使碳化物呈细小的颗粒状。且分布均 匀。这不仅对保证钢的优良切削性、耐磨性和韧性有利．而且对热处理工艺（如防止或减轻过热敏感性、变形、淬裂倾向等）亦十分有利。
经球化退火后的组织为铁素体．其基体上分布着细小均匀的粒状碳化物。工具钢因含碳量较高，因此．在热处理淬火加热时应在盐浴炉或保护气氛条件下进行加热．否则易产生氧化 脱碳现象。值得注意的是应在淬火后及时进行回火。
对于一种工具．选用什么样的钢材合理．首先应从工具的工作条件、失效形式及性能要求出发，然后选择合适的钢种．最后再制订正确的热处理工艺。同时还应考虑 工具钢的工艺性能包括热加工性能、切削加工性能和热处理工艺性能．如钢的淬透性、淬硬性、过热敏感性、脱碳倾向性和热处理变形性能等）。
应该注意至，一种钢可以兼有几种用途．如T8钢既可以用来制造简单模具．也可以制造夹具、木工工具、钳工工具等。这些因素在选用工具钢时．均应予以考已本 章主要介绍刃具钢、模具钢的工作条件、失效形式及其性能要求．阐述各类钢种的衍变、选材原则及其发挥材料性能潜力的途径。
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