2.4 工模具钢

2.4.1 工模具钢分为哪几类？

工模具钢的分类见表2-4。

2.4.2 模具钢可分为哪几类？各类的应用情况如何？

由于模具的用途很广，各种模具的工作条件差别很大，所以制造模具用材料范围很广。模具钢按用途一般可分为冷作模具钢、热作模具钢和塑料模具钢三大类。

（1）冷作模具钢 主要用于制造对冷状态下的工件进行压制成形的模具，如冲裁模具、冲压模具、拉深模具、压印模具、冷挤压模具、螺纹压制模具和粉末压制模具等。冷作模具钢的范围很广，从各种碳素工具钢、合金工具钢、高速工具钢到粉末高速工具钢和粉末高合金模具钢。冷作模具钢是真空脱气精炼钢，内质纯净，可加工性良好，切削性明显提高，淬透性良好，空冷淬硬不易出现淬裂，耐磨性极为优异，韧性良好，可用作不锈钢及高硬度材料的冲裁模。

（2）热作模具钢 主要用于制造对高温状态下的工件进行压力加工的模具，如热锻模、热挤压模、压铸模、热镦锻模等。常用的热作模具钢有中高含碳量的添加Cr、W、Mo、V等合金元素的合金模具钢；对特殊要求的热作模具钢，有时采用高合金奥氏体耐热模具钢制造。

（3）塑料模具钢 由于塑料的品种很多，对塑料制品的要求差别也很大，对制造塑料模具的材料也提出了各种不同的性能要求。因此，不少工业发达的国家已经形成了范围很广的塑料模具用钢系列，包括碳素结构钢、渗碳型塑料模具钢、预硬型塑料模具钢、时效硬化型塑料模具钢、耐蚀塑料模具钢、易切塑料模具钢、整体淬硬型塑料模具钢、马氏体时效钢以及镜面抛光用塑料模具钢等。

2.4.3 常用的碳素刃具钢有哪些？它有哪些特点？

常用的碳素刃具钢有T7、T8、T8Mn、T9、T10、T11、T12、T13。其中碳的质量分数在0.65%～1.35%之间，S、P杂质含量低，加工性良好，价格低廉，经热处理后可得到高的强度、硬度（58～64HRC）和良好的耐磨性（<200℃时）。对于侧重于要求韧性的工具（如錾子、冲子等）多采用T7、T8（A）钢；侧重要求硬度和耐磨性的工具（如锉刀、刨刀）多采用T12（A）、T13（A）钢；要求较高硬度和一定韧性的工具（如小钻头、丝锥、低速车刀等）多采用T9～T11（A）钢等。碳素刃具钢的缺点是淬透性、回火稳定性和热硬性差，因此，只能用于制造手用工具、低速及小走刀量的机用刀具。碳素刃具钢淬火时需用水冷，形状复杂的工具易于淬火变形，开裂危险性大等。当对刃具性能要求较高时，就必须采用合金刃具钢。

刃具在切削过程中，切削刃与工件表面金属相互作用，使切屑产生变形与断裂并从整体上剥离下来。因此，切削刃本身在承受弯曲、扭转、切应力和冲击、振动负荷的同时，还要受到工件和切屑的强烈摩擦作用，产生大量的热。刃具的失效形式主要是磨损，另外还有卷刃、崩刃和折断等。由于要求其性能为高的硬度和良好的耐磨性，所以，刃具钢的碳含量都较高。对切削刀具，还要求在温度较高的情况下也能保持高硬度，即具有热硬性。

2.4.4 常用的量具刃具钢有哪些？它有哪些特点？

常用的量具刃具钢有9SiCr、8MnSi、Cr06、Cr2、9Cr2和W。该钢种具有以下特点：

1）碳的质量分数大（0.75%～1.45%），以形成适量碳化物，同时保证钢淬火、回火后获得高硬度和良好的耐磨性。

2）加入Cr、W、Mo、V等较强碳化物形成元素，在钢中形成合金渗碳体和特殊碳化物，用以提高钢的硬度和耐磨性，并可细化晶粒，提高强度；合金元素Cr、Mn、Si等则主要是提高钢的淬透性，强化铁素体。

3）反复进行锻造或轧制，以破碎碳化物网，并使碳化物细小、均匀分布于基体之中。

4）预备热处理。采用球化退火，所得组织为粒状珠光体。

5）最终热处理。淬火+低温回火后，其显微组织为粒状（碳化物+回火马氏体+残留奥氏体）。由于大部分采用油淬，工件淬火变形小，淬裂倾向低。

量具和刃具必须具有精确而稳定的尺寸，因此应有高硬度（≥56HRC）、良好的耐磨性和稳定的尺寸；热处理变形小，尺寸稳定；良好的加工工艺性和耐蚀性。

2.4.5 高速工具钢有哪些？其特点及用途是什么？

高速工具钢按化学成分分为W系、W-Mo系和Mo系三个系列，按性能分为低合金高速钢、普通高速钢、高性能高速钢三个系列。常用高速工具钢的牌号、特点及用途见表2-5。

2.4.6 高速工具钢是如何热处理的？

高速工具钢交货状态为钢棒时的硬度及试样淬火、回火硬度见表2-6。