工具鋼是異常(chang)堅(jian)硬、堅(jian)韌(ren)或耐磨(mo)的(de)合金(jin)。它們的(de)特性(xing)來自它們的(de)化學性(xing)質和(he)它們的(de)生產。正(zheng)如它們的(de)名字所暗(an)示的(de)那樣，這些鋼可以用于切割、研(yan)磨(mo)、鉆(zhan)孔、沖(chong)(chong)壓、敲擊或其他(ta)艱(jian)巨(ju)的(de)工(gong)作。工(gong)具(ju)鋼必(bi)須具(ju)有(you)適合其應用的(de)材料特性(xing)。例如，鉆(zhan)頭(tou)和(he)沖(chong)(chong)頭(tou)都需(xu)要硬度和(he)耐磨(mo)性(xing)。然而，沖(chong)(chong)頭(tou)承受(shou)更大的(de)沖(chong)(chong)擊，而鉆(zhan)頭(tou)承受(shou)更大的(de)剪(jian)切。工(gong)程(cheng)師和(he)冶金(jin)學家根據(ju)工(gong)具(ju)的(de)用途(tu)選(xuan)擇工(gong)具(ju)鋼的(de)類型。

工具鋼都含(han)有產生碳(tan)化(hua)物的合金(jin)元素，這是一(yi)種(zhong)包含(han)金(jin)屬和碳(tan)的密集(ji)金(jin)屬晶格。碳(tan)化(hua)物是一(yi)種(zhong)耐(nai)火(huo)材料，這意(yi)味著它們(men)在壓(ya)力、化(hua)學(xue)物質或熱量下不會分解。

然而，制(zhi)造工具鋼的(de)不僅僅是(shi)化(hua)學。工具鋼還通過精確(que)控制(zhi)的(de)熱處理和淬火獲得硬度。

通過淬火硬化工具鋼

淬(cui)火是通過(guo)改變鋼(gang)的(de)微觀(guan)結(jie)構來硬化鋼(gang)的(de)過(guo)程(cheng)。

首先加熱鋼(gang)。根據混合(he)中的(de)碳量，鋼(gang)合(he)金被(bei)加熱到不同的(de)溫(wen)度(du)。鐵和碳通過不同的(de)“相”，其(qi)中分子具(ju)有不同的(de)形狀，而(er)這些相取決于整體(ti)化學性質。

一旦達到(dao)并保(bao)持適當的(de)(de)(de)(de)熱量，合金(jin)(jin)就會通過暴(bao)露在(zai)更冷(leng)(leng)的(de)(de)(de)(de)氣體或液體中(zhong)而被淬(cui)火(huo)或冷(leng)(leng)卻(que)(que)。這(zhe)種淬(cui)火(huo)使(shi)(shi)金(jin)(jin)屬(shu)迅(xun)速(su)凍(dong)結(jie)(jie)。當金(jin)(jin)屬(shu)像這(zhe)樣(yang)受(shou)到(dao)沖(chong)(chong)擊(ji)凍(dong)結(jie)(jie)時(shi)(shi)，許多微小的(de)(de)(de)(de)金(jin)(jin)屬(shu)晶粒都立即開始凍(dong)結(jie)(jie)，每個晶粒之間以及它們之間都有很大的(de)(de)(de)(de)位(wei)移。將(jiang)此與非(fei)常緩(huan)(huan)慢(man)的(de)(de)(de)(de)冷(leng)(leng)卻(que)(que)進行比(bi)較，其中(zhong)谷物在(zai)較大的(de)(de)(de)(de)圓形花朵中(zhong)隨著時(shi)(shi)間的(de)(de)(de)(de)推(tui)移緩(huan)(huan)慢(man)冷(leng)(leng)卻(que)(que)。當金(jin)(jin)屬(shu)受(shou)到(dao)撞擊(ji)時(shi)(shi)，緩(huan)(huan)慢(man)冷(leng)(leng)卻(que)(que)的(de)(de)(de)(de)金(jin)(jin)屬(shu)顆粒可以相(xiang)互移動，使(shi)(shi)金(jin)(jin)屬(shu)凹(ao)(ao)陷(xian)但(dan)不會破(po)壞它。沖(chong)(chong)擊(ji)冷(leng)(leng)凍(dong)使(shi)(shi)分(fen)子(zi)結(jie)(jie)構在(zai)受(shou)到(dao)撞擊(ji)時(shi)(shi)移動的(de)(de)(de)(de)空間更小，使(shi)(shi)其更硬，更不容(rong)易凹(ao)(ao)陷(xian)。這(zhe)些結(jie)(jie)構中(zhong)的(de)(de)(de)(de)金(jin)(jin)屬(shu)晶格(ge)稱為(wei)馬氏體，正是馬氏體的(de)(de)(de)(de)沖(chong)(chong)擊(ji)、鋸齒狀分(fen)子(zi)結(jie)(jie)構賦予了淬(cui)火(huo)金(jin)(jin)屬(shu)特(te)有的(de)(de)(de)(de)硬度。

水淬(cui)(cui)是最快的(de)淬(cui)(cui)火(huo)方(fang)(fang)式(shi)，空(kong)氣淬(cui)(cui)火(huo)是最慢的(de)淬(cui)(cui)火(huo)方(fang)(fang)式(shi)。合金可以處(chu)理什么取決(jue)于它的(de)化(hua)(hua)學性質。如果冷卻過快，某些合金可能會破裂或變形，但在較(jiao)溫(wen)和的(de)空(kong)氣淬(cui)(cui)火(huo)中會硬化(hua)(hua)得很好。其(qi)他(ta)人不會形成堅硬的(de)馬氏體層，除非他(ta)們受到像(xiang)水中那樣(yang)大的(de)溫(wen)度變化(hua)(hua)的(de)沖(chong)擊(ji)。

類。四種最常見的是(shi)水(shui)硬化、冷作、熱作和(he)高速工具鋼(gang)。特(te)殊應用(yong)還(huan)使用(yong)抗震和(he)特(te)殊用(yong)途的工具鋼(gang)。

水硬化

這組工具鋼基本上是(shi)經過熱處理的碳鋼。它們含有 0.5-1.5% 的碳。其他合金元素可(ke)能因其不同的品質而(er)存在，但通常低(di)于 0.5%。這(zhe)些金屬(shu)，如(ru)鎳(nie)、鎢或(huo)鉬，價格昂貴(gui)。使用較少的昂貴(gui)金屬(shu)可(ke)為輕型(xing)應(ying)用提供價值。

這組鋼(gang)需(xu)要水淬的(de)極端沖(chong)擊(ji)才(cai)能獲得(de)堅硬的(de)外(wai)層。輕型工具、彈(dan)簧(huang)等(deng)小(xiao)零件(jian)和小(xiao)緊固件(jian)可能是最終產品。它們不(bu)得(de)用于極端環境，因(yin)為 W 系(xi)列(lie)鋼(gang)比其他(ta)工具鋼(gang)更(geng)脆(cui)。W 系(xi)列(lie)鋼(gang)更(geng)容(rong)易開裂，只能承受(shou) 302°F (150°C) 的(de)連續溫度。

冷作工具鋼

冷(leng)作工(gong)具鋼(gang)旨在用(yong)于(yu)“冷(leng)”溫度——它(ta)們(men)堅硬、堅韌(ren)且耐磨，但(dan)不適用(yong)于(yu)高(gao)溫環境。由于(yu)切割(ge)冷(leng)加工(gong)材料比切割(ge)熱加工(gong)材料需要更大(da)的力，因此冷(leng)作工(gong)具鋼(gang)必須具備抗壓強度。

在(zai)這種(zhong)情(qing)況下(xia)(xia)，寒(han)冷(leng)并不意(yi)味著金屬(shu)工(gong)人該穿上毛衣了。392°F (200°C) 及以下(xia)(xia)被(bei)認為是這些工(gong)具(ju)的冷(leng)工(gong)作環境。與許(xu)多類型的鋼不同，石(shi)墨(mo)通(tong)常(chang)在(zai)冷(leng)作鋼中形成。這種(zhong)石(shi)墨(mo)使(shi)許(xu)多這些合金可加工(gong)：石(shi)墨(mo)提供潤滑(hua)。

冷作(zuo)工具(ju)鋼的子類(lei)別是：

油淬（O 系列）：在生產過程中，這些合金在油中淬火。它們含有 0.85-2.00% 的碳，并且彼此的合金元素通常低于 1%。這些元素可包括錳、硅、鎢、鉻、釩和鉬。 空氣硬化（A 系列）：在生產過程中，這些合金在空氣中淬火。它們含有 0.05-2.85% 的碳。這些鋼可含有高達 5% 的鉻。高鉻意味著在熱處理過程中 A 系列不會發生尺寸變形。鉻產生更緊密的公差。 高碳鉻（D 系列）：這些冷作鋼的工作溫度高達 797°F（425°C）。它們含有 1.4-2.5% 的碳和 11-13% 的鉻。它們可以進行空氣或油淬火，具體取決于合金，并且在任何一種冷卻方法中都幾乎沒有變形。這些合金通常具有非常高的耐磨性。

素(su)，以產生(sheng)更多的(de)碳化物并承(cheng)受更高的(de)工作(zuo)(zuo)溫度。熱作(zuo)(zuo)工具(ju)鋼可在高達 1004°F (540°C) 的(de)溫度下工作(zuo)(zuo)。作(zuo)(zuo)為一個群體，大多數(shu)都(dou)具(ju)有低碳百分(fen)比，低于 0.6%。

熱作(zuo)工具(ju)鋼(gang)常(chang)用(yong)(yong)于具(ju)有延展性的(de)熱材料（如金屬和(he)玻璃）的(de)高溫制(zhi)造。模具(ju)、印章、擠壓機(ji)和(he)壓縮機(ji)都可以用(yong)(yong)熱作(zuo)鋼(gang)制(zhi)成。即使在長時間受熱的(de)情(qing)況下(xia)，該工具(ju)也(ye)必須(xu)繼續發揮作(zuo)用(yong)(yong)。

根據主(zhu)要(yao)合金元素(su)，熱作工具(ju)鋼(gang)(gang)可分為三種主(zhu)要(yao)類(lei)型：鉻、鎢或(huo)鉬(mu)。一些含有高含量的鉻和鎢，因(yin)此根據制造商的不同(tong)被分類(lei)為鎢或(huo)鉻。主(zhu)要(yao)的合金元素(su)在鋼(gang)(gang)中產生碳化(hua)物的類(lei)型，每種碳化(hua)物都有不同(tong)的優勢。

熱作工具鋼的子類別是：

鉻：鉻熱作工具鋼含有 3-5% 的鉻。鎢、釩或鉬等其他合金元素的含量低于 5%。釩一般用于刀具用鋼。這組合金（特別是 AISI H13）是最常用的熱作工具。 鎢：這些合金通常不含任何鉬或釩。相反，它們含有 9–18% 的鎢。大多數鎢熱作工具鋼的鉻含量在 2-4% 之間。這并非普遍適用：例如，合金 AISI H23 含有 12% 的鉻和 12% 的鎢。H23 有時稱為鉻鋼，有時稱為鎢鋼，有時兩者兼有。鎢鋼具有優異的耐熱性，但易碎；這是通過在使用前預熱到工作溫度來管理的。 鉬：許多鉻熱作工具鋼中含有少量鉬。用于非常惡劣環境的優質熱作鋼有很多。鉬在嚴酷的熱加工應用中具有更高的熱穩定性和耐磨性。鉬合金 AISI H42 和 H43 通常用作金屬軋機中的模具或刀具，以處理切削和鍛造的熱量和力。

奧泰出售42crmo板材，H13鋼材，P20鋼材等