关于碳素工具钢的特性及工艺性能的简单分析

  碳素工具钢的碳质量分数较高，在0.65%~1.35%之间。按其组织属于亚共析、共析或过共析钢。碳素工具钢热出理后表面可得到较高的硬度和耐磨性，心部有较好的韧性；退火硬度低（不大于HB207),加工性能良好。但其红硬性差，当工作温度达到250℃时，钢的硬度和耐磨性急剧下降，硬度下降到HRC60以下。这类钢的淬透性低，较大的工具不能淬透（水中淬透直径为15mm），水淬时表面淬硬层与中心部位硬度相差很大，使工具在淬火时易产生变形，或形成裂纹。此外，其淬火温度范围窄，在淬火时应严格控制温度，防止过热、脱碳和变形。

  碳素工具钢的硬度与钢中的碳含量和工具的尺寸有关，其硬度和力学性能除与碳含量有关外，还与淬火和回火的温度有关。过高或过低的淬火温度同样对碳素工具钢的力学性能和耐磨性都是不利的。碳素工具钢淬火后必须进行低温回火，以使淬火后残余应力得到部分消除，避免因产生过大应力而开裂或变形，并且在不降低或稍许降低硬度的情况下，提高其强度和塑性。

  碳素工具钢中碳含量对经淬火及低温回火的强度和塑性有影响。亚共析钢的强度随着碳含量增加而增加，到0.60%~0.70%时达大值，其后强度岁碳含量的增加而降低，至接近共析钢成分时强度低。之后，其强度又随碳含量增加而增加，当碳含量大于1.15%时，强度又随碳含量增加而下降。可以看出，亚共析成分的钢，如T7、T7A，具有较好的塑性和强度，适于制造受冲击负荷的工具和切削软材料的刀具；共析成分的钢，如T8、T8A、T9、T9A，其强度和塑性较低，加热时容易过热，变形较大，不适用于制造受冲击大的工具，但热处理后具有较高的硬度和耐磨性；过共析成分的钢，如T10、T10A、T11、T11A，具有较好的综合力学性能，如硬度、耐磨性和韧性等，主要用于制造不受突然震动的工具；如T12、T12A，具有较高的硬度和耐磨性，但韧性低，用于不受震动和冲击的工具。

  用碳素工具钢制造的工具，其工作条件不同要求也不同。刃具钢要求高的硬度、耐磨性和红硬性；量具钢除要求高的硬度、耐磨性外，还要求高的尺寸稳定性和足够的韧性；冷作模具钢除要求高的硬度、耐磨性外，还要求高的强度、足够的韧性和良好的工艺性能。
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