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碳素工具钢(carbon tool steel)

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碳素工具钢 Carbon-tool-steel

刀具用钢

按照GB/T13304《钢分类》第1部分;钢按化学成分分类,碳素工具负属于非合金钢。按照应该标准第2部分;钢按主要质量等级和主要性能及使用特性分类,碳素工具钢属于特殊质量非合金钢。

碳素工具钢(非合工具钢)是高碳过共析、共析或亚共析钢,含碳量范围为0.7%~1.3%(质量分数)。其性能除了与冶炼、热塑性变形工艺有关外,主要取决于碳含量。碳是碳素工具钢的主要强化元素。这类钢经热处理后具有较高的硬度和耐磨性,但红硬性差、淬透性低。为了提高钢的淬透性,有的牌号在钢中加入0.40%~0.60(质量分数)的锰。碳素工具钢钢材通常以退人状态交货,一般应检验硬度,高倍、低倍和断口组织,及表面脱碳层深度等。这类钢主要用于制造一般切削速度,且加工硬度和强度不太高的材料的工具,以及形状简单发、精度要求较低的量具、模具等。

用于制作刃具、模具和量具的碳素钢。与合金工具钢相比,其加工性良好,价格低廉,使用范围广泛,所以它在工具生产中用量较大。碳素工具钢分为碳素刃具钢、碳素模具钢和碳素量具钢。碳素刃具钢指用于制作切削工具的碳素工具钢,碳素模具钢指用于制作冷、热加工模具的碳素工具钢,碳素量具钢指用于制作测量工具的碳素工具钢。

此类钢一般以退火状态交货,根据需方要求也可以不退火状态交货。退火钢材的硬度、断口组织、网状碳化物、珠光体组织、试样淬火硬度、淬透性深度和钢材表面脱碳层深度应符合中国国家标准GB1298规定。此类钢中存在网状碳化物和层片状珠光体时,容易产生淬火变形、开裂和硬度不均匀,并降低刃具耐磨性,容易引起刃具崩刃,降低刃具寿命。为了防止网状碳化物的产生,钢材要反复锻造,锻后要快速冷却。通过球化退火可使层片状珠光体中的渗碳体球化。此类钢淬火加热一般用盐浴炉,它可防止或减轻工具表层脱碳。在淬火冷却时要注意防止变形和开裂,为此一般采用分级淬火或等温淬火,有的采用高频淬火。淬火后应及时回火,以防停放时发生变形或开裂。

与合金工具钢相比,此类钢淬透性低,在水中淬透直径为15mm,而在油中淬透直径仅为5mm。另外,此类钢的热硬性低,工作温度高于250℃时钢的硬度和耐磨性急剧下降,从而钢的切削能力显著降低,所以此类钢只适于制作尺寸小、形状简单、切削速度低、进刀量小、工作温度不高的工具。

此类钢的碳含量范围为0.65%~1.35%。在中国国家标准GB1298%26mdash;77中共有8个牌号碳素工具钢。其中碳含量较低的T7钢具有良好的韧性,但耐磨性不高,适于制作切削软材料的刃具和承受冲击负荷的工具,如木工工具、镰刀、凿子、睡子等。T8钢具有较好的韧性和较高的硬度,适于制作冲头、剪刀,也可制作木工工具。锰含量较高的T8Mn钢淬透性较好,适于制作断口较大的木工工具、煤矿用凿、石工凿和要求变形小的手锯条、横纹锉刀。T10钢耐磨性较好,应用范围较广,适于制作切削条件较差、耐磨性要求较高的金属切削工具,以及冷冲模具和测量工具,如车刀、刨刀、铣刀、搓丝板、拉丝模、刻纹凿子、卡尺和塞规等。T12钢硬度高、耐磨性好,但是韧性低,可以用于制作不受冲击的,要求硬度高、耐磨性好的切削工具和测量工具,如刮刀、钻头、铰刀、扩孔钻、丝锥、板牙和千分尺等。T13钢是碳素工具钢中碳含量最高的钢种,其硬度极高,但韧性低,不能承受冲击载荷,只适于制作切削高硬度材料的刃具和加工坚硬岩石的工具,如锉刀、刻刀、拉丝模具、雕刻工具等。

碳素工具钢通常按用途可分为:刃具钢、模具钢、量具钢、耐磨钢;按钢质可分为:优质钢(硫质量分数不大于0.030%,磷质量分数不磊于0.035%)、高级优质钢(硫质量分数不大于0.020%、磷质量分数不大于0.025%)。


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