高碳低合金工具钢和中碳合金工具钢

第四章合金钢

第3节合金工具钢

第1讲高碳低合金工具钢和中碳合金工具钢

工具钢

是用于制作刃具、模具和量具的专用钢种

碳素工具钢

优点：价格便宜

缺点：淬透性太低(导致硬度低)，

耐回火性差(高温性能下降)

解决之道：合金工具钢

工具钢之一刃具

用来进行切削加工的工具工具钢的

服役条件

钻头剪刀车刀

1) 刃具服役条件

弯曲或扭转应力; 摩擦, 发热; 冲击; 震动

2) 刃具常见失效方式

卷刃；崩刃；刀刃磨损；刀体折断

3) 刃具性能要求

高硬度，高耐磨；足够的强、韧性；高速切削时高的红硬性

工具钢之二模具

用于进行压力加工的工具根据坯料的加工温度，模具分为

•冷作模具钢(室温金属变形的模具)•热作模具钢(热态金属变形的模具)

模具的失效方式

磨损刃口钝化

塌陷沟槽

热疲劳断裂

工具钢之三量具

是机械加工过程中控制加工精度的测量工具

千分尺，游标卡尺

失效方式：磨损碰撞变形

量具性能要求：表面极低的粗糙度保证测量尺寸的精度

工具钢性能要求

既要有高的硬度和耐磨性

又要有足够的韧性

合金工具钢（按碳和合金元素含量分类）

高碳低合金工具钢

高碳高合金工具钢

中碳合金工具钢

w c =0.85%~1.1%, w Me ≤5%

成分特点

Si 、Mn 、Cr 提高钢的淬透性和回火抗力、固溶强化马氏体，从而提高强度

W 、V 是形成特殊化合物，细晶、提高韧性

合金工具钢之一高碳低合金工具钢

9SiCr 、9Mn2V 、Cr2、CrWMn 等应用领域

•低速和中速切削刀具

•中等负荷的冷变形模具及量具

高碳低合金工具钢典型牌号

应用举例：低速切削刃具

车刀、钻头

预处理: 球化退火(球状珠光体)高碳低合金工具钢热处理特点

最终热处理：淬火＋低温回火

CrWMn 钢制量块最终热处理工艺规范图冷处理目的：降低残余奥氏体的含量

回火+时效处理：目的：进一步稳定组织，减少尺寸变形

高碳低合金工具钢

热处理后组织

回火马氏体+粒状碳化物＋残余奥氏体

高碳低合金工具钢

性能特点

优点：

淬透性、回火抗力及耐磨性比碳素工具钢好

缺点：

回火温度高于300℃时，其硬度变急剧下降，不能适合高温的要求

应用领域主要制造热模具钢，如热锻模、热挤压模、压铸模

合金工具钢之二中碳合金工具钢（热模具钢）工作中的热锻模

工件

热模具钢服役条件

挤压；摩擦；交变温度；冲击；震动等

热模具钢常见失效方式

磨损；断裂；热疲劳(龟裂) 等

热模具钢性能要求

•高淬透性; 高硬度，高耐磨;

•足够的强、韧性;

•高回火稳定性; 高热疲劳抗力; 高导热

热模具钢典型牌号：

5CrNiMo 5CrMnMo 3Cr2W8V

第三章

钢的热处理

热模具钢成分特点

合金元素作用：提高淬透性，回火稳定性，提高强韧性防第二类回火脆，细化组织热模具钢热处理特点退火，淬火＋高温回火中碳：0.5~0.6%, 良好的强度韧性、导热性合金元素：Cr ，Ni ，Mo…