工(gong)具(ju)鋼的用(yong)(yong)(yong)途(tu)可以從它們的名字推斷出來。它們主要用(yong)(yong)(yong)于制(zhi)造切割或形(xing)成其他金(jin)屬產品的工(gong)具(ju)。工(gong)具(ju)鋼必須堅(jian)韌、耐(nai)熱和(he)耐(nai)磨，因(yin)為它們的應用(yong)(yong)(yong)要求很(hen)高。工(gong)具(ju)鋼是碳鋼和(he)合(he)金(jin)鋼的組合(he)。它們可能含有鉬、鈷、鎢或釩(fan)作(zuo)為合(he)金(jin)元素，以提高工(gong)具(ju)材料的耐(nai)用(yong)(yong)(yong)性。

工具鋼有六種不同類別：水硬化工具鋼、冷作工具鋼、熱作工具鋼、抗震工(gong)具鋼、高速(su)工(gong)具鋼和特殊用(yong)途(tu)工(gong)具鋼。

水硬化(hua)工(gong)(gong)具(ju)鋼(gang)(gang)是最基本的(de)工(gong)(gong)具(ju)鋼(gang)(gang)：非常(chang)高的(de)碳(tan)鋼(gang)(gang)，幾乎沒有(you)其他添加物。不出所料(liao)(liao)，這(zhe)類工(gong)(gong)具(ju)鋼(gang)(gang)之所以如此命(ming)名(ming)是因為它(ta)(ta)可以簡單(dan)地用(yong)水淬火(huo)，盡(jin)管(guan)這(zhe)會(hui)使(shi)材(cai)料(liao)(liao)在淬火(huo)過程中容易翹曲(qu)和(he)開裂。它(ta)(ta)的(de)另(ling)一個(ge)主(zhu)要缺(que)點(dian)是耐高溫性低，使(shi)用(yong)這(zhe)種材(cai)料(liao)(liao)制成的(de)任何物品在 300° F 以上可能會(hui)開始軟(ruan)化(hua)。 然而，這(zhe)也(ye)意味(wei)著(zhu)水硬化(hua)工(gong)(gong)具(ju)鋼(gang)(gang)可以在相(xiang)對較低的(de)溫度(du)范圍(wei)內手(shou)工(gong)(gong)鍛造，理想的(de)溫度(du)窗口范圍(wei)為 1550° F 至 1900° F。

作為額外的好處，與其他(ta)類型的工(gong)(gong)具(ju)鋼(gang)(gang)相(xiang)(xiang)比(bi)，水硬(ying)化工(gong)(gong)具(ju)鋼(gang)(gang)相(xiang)(xiang)對便宜(yi)。與其他(ta)工(gong)(gong)具(ju)鋼(gang)(gang)一樣，它們(men)很難在(zai)一般(ban)零售(shou)商(shang)處找(zhao)到，通(tong)常(chang)必(bi)須在(zai)金屬(shu)零售(shou)商(shang)或工(gong)(gong)業供應倉(cang)庫(ku)中找(zhao)到。它們(men)最(zui)常(chang)用于餐具(ju)、壓(ya)花(hua)水龍(long)頭和(he)各種手動金屬(shu)切削工(gong)(gong)具(ju)。

冷作工(gong)具鋼于 1860 年代首次推出(chu)，是最早開(kai)發的(de)(de)(de)工(gong)具鋼形(xing)式，是著名(ming)冶金學(xue)家(jia) Robert Mushet 努力創造無需在(zai)水(shui)中淬火(huo)(huo)(huo)即可(ke)硬化的(de)(de)(de)鋼的(de)(de)(de)成果。Mushet 最初的(de)(de)(de)產(chan)品只是通(tong)過空(kong)氣(qi)進行(xing)淬火(huo)(huo)(huo)，但(dan)后來(lai)的(de)(de)(de)冷作工(gong)具鋼在(zai)油中淬火(huo)(huo)(huo)，這(zhe)兩(liang)種方法都降低了水(shui)淬工(gong)具鋼常(chang)見的(de)(de)(de)開(kai)裂(lie)風險。少量添加鎢、鉻、錳或鉬可(ke)提高這(zhe)些(xie)材(cai)料的(de)(de)(de)硬度、耐(nai)磨(mo)性(xing)和耐(nai)高溫(wen)能力。

冷作工具(ju)鋼應(ying)在 1575 ° F 和(he) 2000°F之間的(de)溫度下(xia)鍛(duan)造，空(kong)氣硬化品種需要比油硬化品種略高的(de)溫度。這類鋼具(ju)有廣泛的(de)商業應(ying)用(yong)，包括沖頭、模(mo)具(ju)和(he)機械零件，如(ru)凸輪軸和(he)襯套，但(dan)在業余愛好(hao)者的(de)環境中，它們也(ye)常用(yong)于刀片和(he)木工工具(ju)

與許多其他類(lei)別的工具(ju)鋼(gang)(gang)一樣，抗震(zhen)工具(ju)鋼(gang)(gang)含有(you)(you)鉬、鉻和錳元素，可提供額外的強度和硬度。然而，這種(zhong)鋼(gang)(gang)的不同(tong)之處(chu)在(zai)于它(ta)含有(you)(you)硅(gui)??，這使材料具(ju)有(you)(you)高(gao)度的抗沖擊(ji)力變形能力。它(ta)們還(huan)具(ju)有(you)(you)很強的耐磨性，使其成(cheng)為用于鑿子、沖頭甚至彈簧的理想選擇(ze)。

對(dui)于(yu)(yu)(yu)手工鍛(duan)造，此類材料的(de)理想(xiang)溫(wen)度(du)(du)范圍介于(yu)(yu)(yu) 1800 ° F 和 2000°F 之間(jian)，并且必(bi)須逐漸升溫(wen)。此外，鍛(duan)造不應在低于(yu)(yu)(yu) 1600° F 的(de)任何地方進(jin)行。鍛(duan)造過程完成(cheng)后，抗沖擊工具(ju)鋼(gang)必(bi)須相當緩(huan)慢(man)且均勻地冷卻，以盡量減少金(jin)屬所承受(shou)的(de)應力程度(du)(du)。出于(yu)(yu)(yu)這個原因，使(shi)用這種材料制成(cheng)的(de)物品通常允(yun)許在熔爐的(de)范圍內冷卻。

高速工具鋼(gang)(gang)的(de)(de)(de)發明(ming)源于(yu) Robert Mushet 早(zao)期對冷(leng)作工具鋼(gang)(gang)的(de)(de)(de)研究。大約(yue)在(zai) 20 世(shi)紀之(zhi)交，伯利恒鋼(gang)(gang)鐵公(gong)司的(de)(de)(de)冶金學家對現有類型的(de)(de)(de)優(you)質鋼(gang)(gang)（包括(kuo) Mushet 的(de)(de)(de)工具鋼(gang)(gang)）進(jin)行了艱苦徹(che)底的(de)(de)(de)實(shi)驗(yan)，并在(zai)比普遍接受的(de)(de)(de)標準(zhun)高得多的(de)(de)(de)溫(wen)度下對它(ta)們進(jin)行熱處(chu)理。最(zui)終的(de)(de)(de)結果是一種具有非(fei)常高的(de)(de)(de)耐高溫(wen)性的(de)(de)(de)材料(liao)，現在(zai)被稱為高速工具鋼(gang)(gang)。

這(zhe)類工具(ju)(ju)鋼(gang)的(de)屬(shu)性(xing)來(lai)自(zi)鎢和鉬的(de)組(zu)合，總(zong)含量約為 10%。它們(men)主要用(yong)于(yu)(yu)切(qie)削(xue)工具(ju)(ju)，如(ru)鉆頭(tou)、絲(si)錐、銑刀(dao)、齒輪刀(dao)具(ju)(ju)和鋸片，它們(men)承受摩擦產生的(de)熱量的(de)能力使刀(dao)具(ju)(ju)能夠承受高速切(qie)削(xue)，因(yin)(yin)此得名這(zhe)一類工具(ju)(ju)鋼(gang)。其他常見應用(yong)包括木工車削(xue)工具(ju)(ju)和高品質手(shou)動(dong)工具(ju)(ju)。作為權衡，高速鋼(gang)可(ke)以鍛造(zao)的(de)溫度(du)范(fan)圍很(hen)窄，因(yin)(yin)為它在(zai) 1900° F 和 2050° F 之間(jian)最(zui)容易。與抗沖擊(ji)鋼(gang)一樣，它必須緩慢而(er)均(jun)勻地加熱到這(zhe)個范(fan)圍，并且不能在(zai)低(di)于(yu)(yu) 1600° F 的(de)溫度(du)下工作。鍛造(zao)過程完成后逐漸冷卻也(ye)是一個要求(qiu)。

最后(hou)但并非(fei)最不(bu)重要(yao)的是熱作工(gong)(gong)具(ju)(ju)鋼。顧名思義，這種(zhong)材料主要(yao)用(yong)(yong)(yong)于(yu)(yu)形成(cheng)用(yong)(yong)(yong)于(yu)(yu)非(fei)常高溫(wen)應用(yong)(yong)(yong)的工(gong)(gong)具(ju)(ju)。由這種(zhong)彈性(xing)金屬(shu)制成(cheng)的工(gong)(gong)具(ju)(ju)以其在工(gong)(gong)業應用(yong)(yong)(yong)中(zhong)的使用(yong)(yong)(yong)而聞名，例如(ru)(ru)壓鑄，以及更隨(sui)意的應用(yong)(yong)(yong)，例如(ru)(ru)玻璃加工(gong)(gong)和金屬(shu)鍛(duan)造。

熱作工具鋼的耐高(gao)(gao)(gao)溫特性源自其低碳(tan)含(han)量(liang)，通常不超過 0.6%，再加(jia)上(shang)極高(gao)(gao)(gao)的鉻(ge)、鎢或鉬(mu)含(han)量(liang)，高(gao)(gao)(gao)達 6% 至 25%。但(dan)是(shi)(shi)請注意，某些(xie)等級的熱(re)(re)作工具(ju)鋼如果在(zai)高(gao)(gao)(gao)溫下接觸水(shui)，很容易開裂，尤其是(shi)(shi)那些(xie)鎢含(han)量(liang)高(gao)(gao)(gao)的品種。然(ran)而，一般來說，大(da)多數熱(re)(re)作工具(ju)鋼顯示(shi)出(chu)優異的抗熱(re)(re)沖擊和高(gao)(gao)(gao)溫變形和磨損能力。不出(chu)所料，他們還需要非(fei)常高(gao)(gao)(gao)的手工鍛造溫度，在(zai) 1700° F 到 2100° F 的范圍內。

專用工具鋼通常具有較高的合金含量。與水硬化工具鋼相比，這種更高的合金含量提高了它們的耐磨性和淬透性。由于工具鋼種類繁多，選擇用于特定應用的工具鋼類型非常重要。溫度、硬度、電阻和成本等因素都應考慮在內。
好處：高硬度，韌性，耐磨性
有效切割和塑造金屬件
在高溫下保持硬度
可以抗震

壞處：
難以塑造
容易折斷
水淬工具鋼可能會在水淬過程中翹曲

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