工具钢(英语:Tool steel)是指制造各种加工工具。按用途,则可分为刃具钢、模具钢、量具钢三大类。根据化学成分不同,工具钢分为碳素工具钢、合金工具钢、高速钢 (实质上是高合金工具钢) 三大类。也可按合金元素质量分数可分为中碳、高碳和超高碳工具钢或低合金、中合金和高合金工具钢。[1]

工具钢

量具钢

量具钢主要用于制造各种测量工具,如卡尺千分尺、块规、样板等。要求硬度高(60~65HRC)、耐磨性好,韧性足、耐蚀性好等。

刃具钢

刃具钢主要用于制造各种金属切削工具,如钻头、车刀、铣刀等。除要求足够强度和韧性外,还要求高硬度(>60HRC)、高耐磨性和高热硬性。

碳素工具钢T8、T10、T12等用于制造手工工具或低速小进刀量的机用工具,价格便宜、加工工艺性能好。低合金刃具钢9SiCr、CrWMn、9Mn2V等用于制造板牙、丝锥、铰刀、搓丝板及拉到等低速切削工具。高速钢是用于制造高速切削刃具的高合金工具钢,具有良好的热硬性、高硬度和耐磨性,工作温度可达600°C。[2]

模具钢

模具钢用来制作各种成形工具,包括冷作模具钢、热作模具钢和塑料模具钢。

冷作模具钢

冷作模具钢经过适当热处理后应具有高的硬度、高的耐磨性、足够的强度及韧性。高强韧性模具钢的化学成分相当于高速钢淬火后基体组织的成分,故亦称“基体钢”。Cr12是最常用的冷作模具钢,属莱氏体钢,含有大量的共晶碳化物。

冷作模具常用钢[2]
常用钢种 钢号 主要特点
碳素工具钢 T8A、T10A、T12A 载荷较轻、形状简单、尺寸较小
低合金刃具钢 9SiCr、9Mn2V、CrWMn 载荷较轻,但形状复杂或尺寸较大
高耐磨微变形冷作模具钢 Cr12、Cr6WV、Cr4W2MoV 重载荷、高耐磨性、高淬透性、变形量小
高强韧性模具钢 65Nb、CG2、012Al、LD 以断裂为主要失效形式的重载荷冷作模具

热作模具钢

热作模具钢的工作温度高(500-700°C),除受机械力作用外,还会因冷却措施受循环热应力的作用。失效形式主要有塑性变形、断裂、磨损及热疲劳。

塑料模具钢

塑料制品的成型方法有压塑、挤塑、注射、挤出、发泡和吹塑等六种,成型方法不同对模具的硬度、抛光性能、耐腐蚀性和工作温度的要求也不同。

  • 通用塑料模具材料例如碳素结构钢Q235、35、45钢,合金结构钢40Cr、20CrMnTi、38CrMoAl,碳素工具钢T8~T10,合金工具钢5CrNiMo、9Mn2V、CrWMn、Cr12,不锈钢2Cr13;而泡沫塑料及吹塑模具主要选择有色金属锌、铝、铜及合金或铸铁制造。
  • 专用塑料模具钢含Cr、Ni、Mo、Mn等合金元素,有良好的淬透性,经预硬处理后强度高,工作过程不易变形,抛光性能、加工性能良好,同时具有良好的抗腐蚀性能及热稳定性。如AISIP20、DIN 1.2311、1.2738等。

参考文献

  1. ^ 杨明轩. 汽车机械基础. 2016-03. ISBN 9787564344559. 
  2. ^ 2.0 2.1 蒲永峰; 梁耀能. 机械工程材料. 清华大学出版社. : 121–132. ISBN 9787810825788.