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合金工具鋼的淬硬性、淬透性、耐磨性和韌性均比碳素工具鋼高，按用途大致可分為刃具、模具和量具用鋼3類。其中碳含量高的鋼（碳質(zhì)量分數(shù)大于0.80%）多用于制造刃具、量具和冷作模具，這類鋼淬火后的硬度在HRC60以上，且具有足夠的耐磨性；碳含量中等的鋼（碳質(zhì)量分數(shù) 0.35%~0.70%）多用于制造熱作模具，這類鋼淬火后的硬度稍低，為HRC50~55,但韌性良好。


高速工具鋼的淬火溫度很高，接近熔點，其目的是使合金碳化物更多的溶入基體中，使鋼具有更好的二次硬化能力。高速工具鋼淬火后硬度升高，此為次硬化，但淬火溫度越高，則回火后的強度和韌性越低。淬火后在350℃以下低溫回火硬度下降在350℃以上溫度回火硬度逐漸提高，至520~580℃范圍內(nèi)回火（化學成分不同，回火溫度不同）出現(xiàn)第二次硬度高峰，并超過淬火硬度，此為二次硬化。這是高速工具鋼的重要特性。
高速工具鋼除了具有高的硬度、耐磨性、紅硬性等使用性能外，還具有一定的熱塑性、可磨削性等工藝性能。多系高速工具鋼主要合金元素是鎢，不含鉬或含少量鉬。其主要特性是過熱敏感性小，脫碳敏感性小、熱處理和熱加工溫度范圍較寬，但碳化物顆粒粗大，分布均勻性差，影響鋼的韌性和塑性。


碳素工具鋼生產(chǎn)成本較低，原材料來源方便；易于冷、熱加工，在熱處理后可獲得相當高的硬度；在工作受熱不高的情況下，耐磨性也較好，因而得到廣泛應用。其中，高級優(yōu)質(zhì)碳素工具鋼韌度較高，磨削時可獲得較高的光潔度，適宜制造形狀復雜、精度較高的工具。但是，這類鋼紅硬性較差，工作溫度超過250℃以后，硬度和耐磨性迅速下降。這類鋼淬透性低，工具斷面尺寸大于15mm時，水淬后只有表面層得到高的硬度，故不能做大尺寸的工具。這類鋼淬火溫度范圍窄，易過熱，淬火時畸變、開裂傾向性大，且易產(chǎn)生軟點。
與合金工具鋼相比，此類鋼淬透性低，在水中淬透直徑為15mm，而在油中淬透直徑僅為5mm。另外，此類鋼的熱硬性低，工作溫度高于250℃時鋼的硬度和耐磨性急劇下降，從而鋼的切削能力顯著降低，所以此類鋼只適于制作尺寸小、形狀簡單、切削速度低、進刀量小、工作溫度不高的工具。



碳素工具鋼價廉易得，易于鍛造成形，切削加工性也比較好。碳素工具鋼的主要缺點是淬透性差，需要用水、鹽水或堿水淬火，畸變和開裂傾向性大，耐磨性和熱強度都很低。因此，碳素工具鋼只能用來制造一些小型手工刀具或木工刀具，以及精度要求不高、形狀簡單、尺寸小、負荷輕的小型冷作模具，如用來制造小沖頭、剪刀、冷沖模、冷鐓模等。特別需要指出的是，碳素工具鋼適于做冷鐓模，根據(jù)冷鐓模的工作條件，模具材料除了應有足夠的強度以及模具工作表面和型腔要有足夠的硬度和硬化層外，還需要有足夠的韌度，故這類模具熱處理后要求內(nèi)孔有一定的淬硬層而外部不能淬硬，從而可保持有較高的韌度。如果淬硬層過深，會因工作中承受大的沖擊而迅速開裂。但對尺寸較大、負荷較重的冷鐓模，也會因淬硬層薄和基體太軟而壓陷。


碳含量超過1.1%的過共析鋼T12A，過剩碳化物較多，并且顆粒較粗大，碳化物在組織中的分布也不均勻，容易形成網(wǎng)狀或斷續(xù)網(wǎng)狀，使鋼的力學性能變壞。但是，對于韌度要求不高，只要求高硬度和耐磨性的切邊模和剪刀，T12A鋼還是可以采用的。亞共析鋼T7、T7A的耐磨性不及T10A，但T7、T7A鋼有較好的韌度，所以，在制作韌度要求較高的模具時，可采用T7或T7A。
碳素工具鋼如用水(或鹽水、堿水)淬火會引起較大的畸變。堿浴分級淬火是解決其冷作模具淬火畸變的有效措施，又可基本上消除開裂現(xiàn)象。采用160~180℃堿浴分級淬火特別適合于不需要磨刃的成形模具，或只需要表面硬度，中心有一定強度、高韌度的塑料壓模、冷鐓模等，或小型的刃口模具(如沖頭、落料模等)。
當要求有較深的淬硬層時，為了彌補其淬透性不足的弱點，一般將淬火溫度提高20~40℃，適當增加保溫時間。另一種辦法是先在150~170℃堿浴中分級淬火，再在200~220℃硝鹽中等溫停留一段時間或先選用鹽水冷卻一段時間再放入硝鹽中等溫，其目的都是為了增加淬硬層深度。