什么是工具钢?

[拼音]：gongjugang

[外文]：tool steel

用以制造切削刀具、 量具、 模具和耐磨工具的钢。工具钢应具有高的硬度和在高温下能保持高硬度的红硬性，以及高的耐磨性和适当的韧性，以承受冲击、振动、弯曲和扭转等应力。工具钢可分为碳素工具钢、合金工具钢和高速工具钢（见高速钢）3类。

含碳量在0.65～1.35％之间。它的冷、热加工性能好，价格便宜。缺点是淬透性低和耐热性差。一般只用于制造尺寸小、形状简单和切削速度低的刀具。含碳在1％以上的碳素工具钢，淬火后硬度可达HRC65～66，坚硬耐磨，主要用于制造受冲击载荷和切削速度低的工具，如削刀、 锉刀。含碳在1％左右的钢可用于制造锋利耐磨并有适当韧性的木工刀具如钻头、斧、凿等，含碳0.7％左右的钢用于要求韧性较高的场合，如制作凿子、钢印、带锯等。一般碳素工具钢还用来制作日用刀、剪，农用镰、锄等。

在碳素工具钢的基础上加入铬、钨、锰、硅、钒等合金元素，以提高淬透性、耐磨性、硬度和强度等。按用途的不同，合金工具钢可分为量具刃具钢、耐冲击工具钢、冷作模具钢、热作模具钢和塑料模具钢等几种。

这类钢含碳量高达0.95～1.50％，要求有高的硬度、耐磨性和尺寸稳定性。为了易于淬硬和减少淬火变形，还常加入钨、铬、锰、硅等合金元素，合金元素总含量一般不超过 5％。主要用于制造量规和切削速度较低、刃口温度不超过200℃的刀具，如块规、卡规、塞规、丝锥、铰刀等。较常用的钢号有9CrSi、9Cr2、CrWMn等。

这类钢要求有高的韧性，并有足够的硬度和耐磨性。一般含碳量在0.40～0.60％之间，并含有铬、钨、硅等元素。主要用于制造在严重冲击状态下工作的工具，如凿子、冲头、铆头模、剪刀板等。较常用的钢号有4CrW2Si、5CrW2Si等。

用以制造在室温时以冲、挤、镦锻等方法使材料加工成型的模具。这类钢须有高的硬度、耐磨性和一定的韧性。冷作模具钢又分为低合金冷作模具钢和高铬工具钢。低合金冷作模具钢的性能与量具刃具钢类似，含碳量在1％左右，主要用于制造形状较复杂、加工批量中等的模具。高铬工具钢的含碳量为1.6～2.2％，含铬量在12％左右。它的耐磨性高，耐热性也较高，但韧性较差，主要用于制造受冲击较小但加工批量大的模具，如硅钢片冲模、拉丝模等。

用以制造使材料在热态下加工成型的模具，包括锤锻模、 压力机模、 热挤压模和压铸模等。这种钢在高温下有较高的强度和硬度，并有良好的冲击韧性和抗冷热疲劳性能。热作模具钢含碳量都较低，一般在0.30～0.60％之间，以保证有高的韧性，并含有较多的铬、钼、钨、钒等合金元素以保证高温强度和硬度。制成的模具硬度较低，一般为HRC40～50。制造锤锻模常用的钢号有5CrMnMo，5CrNiMo；制造压力机模具的钢号有 4Cr5MoVSi；制造热挤压模和压铸模具常用的钢号有3Cr3Mo3V、3Cr2W8V等。

为适应有机高分子材料成型而发展起来的钢种。这种钢的工作温度不超过400℃，耐磨性和硬度较冷作模具钢低。塑料产品的光洁度要求很高，因此要求这种钢有良好的切削加工性和热处理后的尺寸稳定性。对加工中能产生强烈腐蚀性的塑料（如聚氯乙烯），模具钢还要求有良好的耐腐蚀性。常用的钢为含碳较低的低合金钢；对耐腐蚀性模具则用Cr13或17-4PH型不锈钢；对产生强烈磨损的模具，如加工玻璃纤维增强塑料的模具则常用低合金冷作模具钢。

参考书目

Ю . Α . Γеллер，Инсmруменmальныесmали，Μеталлургиздат，Μосκва，1975．G.A.Roberts，Tool Steels，ASM，Matals Park，Ohio，1980.