合金工具钢及其用途简介

合金工具钢包括量具刃具钢、冷作模具钢、热作模具钢、塑料模具钢等。

1.量具刃具钢

量具刃具钢主要用于制造低速切削刃具（如木工工具、钳工工具、钻头、铣刀、拉刀等）及测量工具（如游标卡尺、千分尺、量块、样板等）。

量具刃具钢要求具有高硬度（62～65HRC）、高耐磨性、足够的强韧性、高的热硬性（即刃具在高温时仍能保持高的硬度）；为保证测量的准确性，要求量具刃具钢具有良好的尺寸稳定性。

（1）量具刃具钢的化学成分 量具刃具钢具有高碳成分，w（C）=0.75%～1.45%，以保证高的硬度和耐磨性。加入的合金元素有Cr、Si、Mn、W等，用以提高钢的淬透性、耐回火性、热硬性和耐磨性。

（2）常用合金刃具钢 9SiCr是应用广泛的刃具钢，用于制作要求变形小的各种薄刃低速切削刃具，如板牙、丝锥、铰刀等。

（3）常用量具钢 量具材料应根据其精度要求来选择。高精度量具（如量块）可采用Cr2、CrWMn等量具刃具钢制造，也可用轴承钢（如GCr15）制造；简单量具（如游标卡尺、样板、钢直尺、量规等）多用碳素工具钢（如T10A）制造；要求精密并需耐蚀的量具，采用不锈钢30Cr13、95Cr18。

常用量具刃具钢的牌号、化学成分、热处理工艺、力学性能及用途见表6-6。其中Cr06钢的平均w（C）＞1%，为与结构钢区别，不标碳含量数字。

（4）热处理 量具刃具钢的预备热处理为球化退火，最终热处理为淬火+低温回火，热处理后硬度达60～65HRC。高精度量具在淬火后可进行冷处理，以减少残留奥氏体量，从而增加其尺寸稳定性。为了进一步提高尺寸稳定性，淬火、回火后，还可进行时效处理。

表6-6 常用量具刃具钢的牌号、化学成分、热处理工艺、力学性能及用途（摘自GB/T 1299—2000）

2.冷作模具钢

冷作模具用于冷态下（工作温度低于200～300℃）金属的成形加工，如冷冲模、冷挤压模、剪切模等。

这类模具承受很大的压力、强烈的摩擦和一定的冲击，因此，要求具有高硬度、耐磨性和足够的韧性。此外，形状复杂、精密、大型的模具，还要求具有较高的淬透性和小的热处理变形。

（1）化学成分 冷作模具钢一般具有高的碳含量，w（C）=1.0%～2.0%，以获得高硬度和高耐磨性；加入合金元素Cr、Mo、W、V等，以提高耐磨性、淬透性和耐回火性。

（2）常用的冷作模具钢 Cr12型钢包括Cr12、Cr12MoV等。这类钢的淬透性及耐磨性好，热处理变形小，常用于大型冷作模具。其中，Cr12MoV钢除耐磨性不及Cr12钢外，强度、韧性都较好，应用最广。尺寸较小的冷作模具可选用低合金钢CrWMn、9SiCr或轴承钢GCr15。

常用冷作模具钢的牌号、化学成分、热处理工艺及用途见表6-7。

（3）热处理 Cr12型钢属于莱氏体钢，加工前应进行反复锻打并退火。Cr12型钢的最终热处理一般为淬火和回火，获得回火马氏体、碳化物和残留奥氏体组织，硬度为60～64HRC。

3.热作模具钢(www.xing528.com)

热作模具用于热态金属的成形加工，如热锻模、压铸型、热挤压模等。

热作模具工作时受到比较高的冲击载荷，同时模腔表面要与炽热金属接触并发生摩擦，局部温度可达500℃以上，并且还要不断反复受热与冷却，常因热疲劳而使模腔表面出现龟裂现象，故要求热作模具钢在高温下具有较高的综合力学性能及良好的耐热疲劳性，此外，必须具有足够的淬透性。

（1）化学成分 热作模具钢为中碳成分，w（C）=0.3%～0.6%，以获得综合力学性能。钢中合金元素有Cr、Mn、Ni、Mo、W、Si等。其中，Cr、Mn、Ni的主要作用是提高淬透性，W、Mo的作用是提高耐回火性并防止回火脆性，Cr、W、Mo、Si的作用是提高钢的耐热疲劳性。

（2）常用热作模具钢 5CrMnMo和5CrNiMo是最常用的热作模具钢。其中，5CrMnMo钢常用来制造中小型热锻模，5CrNiMo钢常用于制造大中型热锻模。对于受静压力作用的模具（如压铸模、挤压模等），应选用3Cr2W8V钢或4Cr5W2VSi钢。

常用热作模具钢的牌号、化学成分、热处理工艺及用途见表6-8。

（3）热处理 热锻模坯料锻造后需进行退火，以消除锻造应力，降低硬度，利于切削加工；最终热处理为淬火、高温（或中温）回火，回火后获得均匀的回火索氏体或回火托氏体，硬度约为40HRC。

4.塑料模具钢

塑料模具钢是指制造塑料模具用的钢种。

（1）塑料模具的性能要求 塑料模具所受的应力和磨损较小，主要失效形式为模具表面质量下降，因此应具备以下性能：良好的加工性能，较高的预硬硬度（28～35HRC），便于进行切削加工或电火花加工，易于蚀刻各种图案、文字和符号；良好的抛光性，模具抛光后表面达到高镜面度（一般Ra为0.1～0.012μm）；较高的硬度（热处理后硬度应超过45～55HRC），良好的耐磨性，足够的强度和韧性；热处理变形小（保证精度），良好的焊接性（便于进行模具焊补）等。

（2）塑料模具钢的牌号、性能及用途 由于塑料模具对力学性能的要求不高，因此材料选择有较大的机动性。常用塑料模具钢的牌号、性能及用途见表6-9。表中所列钢号大多为国产塑料模具钢号，现阶段仍有许多塑料模具采用国外（如日本、美国、德国、瑞典等）钢号或根据国外钢号生产的改良钢种。

表6-7 常用冷作模具钢的牌号、化学成分、热处理工艺及用途（摘自GB/T 1299-2000)

表6-8 常用热作模具钢的牌号、化学成分、热处理工艺及用途(摘自GB/T 1299-2000)

表6-9 常用塑料模具钢的牌号、性能及用途

①为GB/T 1299—2000《合金工具钢》中的列出的塑料模具钢种。