碳素工具鋼(carbon tool steel) 按照GB/T13304《鋼分類》第1部分%26ldquo;鋼按化學(xué)成分分類%26rdquo;，碳素工具鋼屬于。按照應(yīng)該標(biāo)準(zhǔn)第2部分%26ldquo;鋼按主要質(zhì)量等級(jí)和主要性能及使用特性分類%26rdquo;，碳素工具鋼屬于特殊質(zhì)量非合金鋼。
中文名碳素工具鋼外文名carbon tool steel所 屬非合金鋼作 用制作刃具、模具和量具碳含量0.65%～1.35%特 點(diǎn)價(jià)廉易得 易于鍛造 加工性好
用于制作、模具和的。與相比，其加工性良好，價(jià)格低廉，使用范圍廣泛，所以它在工具生產(chǎn)中用量較大。碳素工具鋼分為碳素刃具鋼、碳素模具鋼和碳素量具鋼。碳素刃具鋼指用于制作切削工具的碳素工具鋼，碳素模具鋼指用于制作冷、熱加工模具的碳素工具鋼，碳素量具鋼指用于制作測(cè)量工具的碳素工具鋼。
碳素工具鋼
此類鋼一般以退火狀態(tài)交貨，根據(jù)需方要求也可以不退火狀態(tài)交貨。退火鋼材的硬度、斷口組織、網(wǎng)狀碳化物、珠光體組織、試樣淬火硬度、淬透性深度和鋼材表面脫碳層深度應(yīng)符合中國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GB1298規(guī)定。此類鋼中存在網(wǎng)狀碳化物和層片狀珠光體時(shí)，容易產(chǎn)生淬火變形、開(kāi)裂和硬度不均勻，并降低刃具耐磨性，容易引起刃具崩刃，降低刃具壽命。為了防止網(wǎng)狀碳化物的產(chǎn)生，鋼材要反復(fù)鍛造，鍛后要快速冷卻。通過(guò)可使層片狀珠光體中的滲碳體球化。此類鋼淬火加熱一般用鹽浴爐，它可防止或減輕工具表層脫碳。在淬火冷卻時(shí)要注意防止變形和開(kāi)裂，為此一般采用分級(jí)淬火或等溫淬火，有的采用高頻淬火。淬火后應(yīng)及時(shí)回火，以防停放時(shí)發(fā)生變形或開(kāi)裂。碳素工具鋼生產(chǎn)成本較低，原材料來(lái)源方便；易于冷、熱加工，在熱處理后可獲得相當(dāng)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(yīng)用。其中，高級(jí)優(yōu)質(zhì)碳素工具鋼韌度較高，磨削時(shí)可獲得較高的光潔度，適宜制造形狀復(fù)雜、精度較高的工具。但是，這類鋼紅硬性較差，工作溫度超過(guò)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(shí)，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(guò)熱，淬火時(shí)畸變、開(kāi)裂傾向性大，且易產(chǎn)生軟點(diǎn)。
碳素工具鋼
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(shí)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(jiǎn)單、切削速度低、進(jìn)刀量小、工作溫度不高的工具。此類鋼的碳含量范圍為0.65%～1.35%。在中國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GB1298—77有8個(gè)牌號(hào)碳素工具鋼。其中碳含量較低的T7鋼具有良好的韌性，但耐磨性不高，適于制作切削軟材料的刃具和承受沖擊負(fù)荷的工具，如木工工具、鐮刀、鑿子、錘子等。T8鋼具有較好的韌性和較高的硬度，適于制作沖頭、剪刀，也可制作木工工具。錳含量較高的T8Mn鋼淬透性較好，適于制作斷口較大的木工工具、煤礦用鑿、石工鑿和要求變形小的手鋸條、橫紋銼刀。T10鋼耐磨性較好，應(yīng)用范圍較廣，適于制作切削條件較差、耐磨性要求較高的金屬切削工具，以及冷沖模具和測(cè)量工具，如車(chē)刀、刨刀、銑刀、搓絲板、、刻紋鑿子、卡尺和塞規(guī)等。T12鋼硬度高、耐磨性好，但是韌性低，可以用于制作不受沖擊的，要求硬度高、耐磨性好的切削工具和測(cè)量工具，如刮刀、鉆頭、鉸刀、擴(kuò)孔鉆、、板牙和千分尺等。T13鋼是碳素工具鋼中碳含量的，其硬度極高，但韌性低，不能承受沖擊載荷，只適于制作切削高硬度材料的刃具和加工堅(jiān)硬巖石的工具，如銼刀、刻刀、拉絲模具、雕刻工具等。
碳素工具鋼價(jià)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(diǎn)是淬透性差，需要用水、鹽水或堿水淬火，畸變和開(kāi)裂傾向性大，耐磨性和熱強(qiáng)度都很低。因此，碳素工具鋼只能用來(lái)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(jiǎn)單、尺寸小、負(fù)荷輕的小型冷作模具，如用來(lái)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)的工作條件，模具材料除了應(yīng)有足夠的強(qiáng)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。如果過(guò)深，會(huì)因工作中承受大的沖擊而迅速開(kāi)裂。但對(duì)尺寸較大、負(fù)荷較重的冷鐓模，也會(huì)因淬硬層薄和基體太軟而壓陷。
用作冷作模具的碳素工具鋼主要有T7A、T10A、T11A等，其中，又以T10A鋼應(yīng)用最為普遍。冷作模具較少采用T8鋼，主要有兩方面原因：一是T8鋼淬火加熱過(guò)熱性大，甚至在加熱溫度比較低(780~790℃)的條件下，T8鋼的晶粒也容易長(zhǎng)大，韌度較差；二是T8鋼淬火后組織中沒(méi)有過(guò)剩的碳化物，因而耐磨性差。而過(guò)共析鋼T10A、T11A在加熱時(shí)能獲得比較細(xì)的晶粒，淬火過(guò)熱性小，經(jīng)適當(dāng)熱處理后可獲得較高的強(qiáng)度和一定的韌度。另外，T10A、T11A鋼在淬火后組織中還保留一些剩碳化物，可提高模具的耐磨性，這是T10A鋼應(yīng)用比較普遍的原因。
碳含量超過(guò)1.1%的過(guò)共析鋼T12A，過(guò)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(xué)性能變壞。但是，對(duì)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(shí)，可采用T7或T7A。
碳素工具鋼如用水(或鹽水、堿水)會(huì)引起較大的畸變。堿浴分級(jí)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(kāi)裂現(xiàn)象。采用160~180℃堿浴分級(jí)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(qiáng)度、高韌度的塑料壓模、冷鐓模等，或小型的刃口模具(如沖頭、等)。
當(dāng)要求有較深的淬硬層時(shí)，為了彌補(bǔ)其淬透性不足的弱點(diǎn)，一般將淬火溫度提高20~40℃，適當(dāng)增加保溫時(shí)間。另一種辦法是先在150~170℃堿浴中分級(jí)淬火，再在200~220℃硝鹽中等溫停留一段時(shí)間或先選用鹽水冷卻一段時(shí)間再放入硝鹽中等溫，其目的都是為了增加淬硬層深度。
碳素鋼的一種。含碳量約0.05%～0.70%，個(gè)別可高達(dá)0.90%?？煞譃槠胀ㄌ妓亟Y(jié)構(gòu)鋼和兩類。前者含雜質(zhì)較多，價(jià)格低廉，用于對(duì)性能要求不高的地方，它的含碳量多數(shù)在0.30%以下，含錳量不超過(guò)0.80%，強(qiáng)度較低，但塑性、、冷變形性能好。除少數(shù)情況外，一般不作熱處理，直接使用。多制成條鋼、異型鋼材、鋼板等。用途很多，用量很大，主要用于鐵道、橋梁、各類建筑工程，制造承受靜載荷的各種金屬構(gòu)件及不重要不需要熱處理的機(jī)械零件和一般焊接件。優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼鋼質(zhì)純凈，雜質(zhì)少，好，可經(jīng)熱處理后使用。根據(jù)含錳量分為普通含錳量（小于0.80%）和較高含錳量（0.80%～1.20%）兩組。含碳量在0.25%以下，多不經(jīng)熱處理直接使用，或經(jīng)、碳氮共滲等處理，制造中小齒輪、軸類、活塞銷(xiāo)等；含碳量在0.25%～0.60%，典型有40，45，40Mn，45Mn等，多經(jīng)調(diào)質(zhì)處理，制造各種機(jī)械零件及緊固件等；含碳量超過(guò)0.60%，如65，70，85，65Mn，70Mn等，多作為使用。
1.按化學(xué)成分分類
碳素鋼按化學(xué)成分（即以含碳量）可分為低碳鋼、和高碳鋼。
⑴ 又稱，含碳量從0.10%至0.25%低碳鋼易于接受各種加工如鍛造，焊接和切削，常用于制造鏈條，鉚釘，螺栓，軸等。
⑵ 碳量0.25%～0.60%的碳素鋼。有、半鋼、沸騰鋼等多種產(chǎn)品。除碳外還可含有少量錳（0.70%～1.20%）。按產(chǎn)品質(zhì)量分為普通碳素結(jié)構(gòu)鋼和。熱加工及切削性能良好，焊接性能較差。強(qiáng)度、硬度比低碳鋼高，而塑性和韌性低于低碳鋼。可不經(jīng)熱處理，直接使用熱軋材、材，亦可經(jīng)熱處理后使用。淬火、后的中碳鋼具有良好的綜合。能夠達(dá)到的硬度約為 HRC55(HB538），σb為600～1100MPa。所以在中等強(qiáng)度水平的各種用途中，中碳鋼得到最廣泛的應(yīng)用，除作為建筑材料外，還大量用于制造各種機(jī)械零件。
⑶ 常稱，含碳量從0.60%至1.70%，可以淬硬和回火。錘，撬棍等由含碳量0.75%的鋼制造； 切削工具如，絲攻，鉸刀等由含碳量0.90% 至1.00% 的鋼制造。
2.按鋼的品質(zhì)分類
按鋼的品質(zhì)可分為普通碳素鋼和優(yōu)質(zhì)碳素鋼。
⑴又稱普通碳素鋼，對(duì)含碳量、性能范圍以及磷、硫和其他殘余元素含量的限制較寬。在中國(guó)和某些國(guó)家根據(jù)交貨的保證條件又分為三類：甲類鋼（A類鋼）是保證力學(xué)性能的鋼。乙類鋼（B類鋼）是保證化學(xué)成分的鋼。(C類鋼）是既保證力學(xué)性能又保證化學(xué)成分的鋼，常用于制造較重要的。中國(guó)目前生產(chǎn)和使用最多的是含碳量在0.20%左右的A3鋼（甲類3號(hào)鋼），主要用于。 有的碳素結(jié)構(gòu)鋼還添加微量的鋁或鈮（或其他形成元素）形成氮化物或碳化物微粒，以限制晶粒長(zhǎng)大，使鋼強(qiáng)化，節(jié)約鋼材。在中國(guó)和某些國(guó)家，為適應(yīng)專業(yè)用鋼的特殊要求，對(duì)普通碳素結(jié)構(gòu)鋼的化學(xué)成分和性能進(jìn)行調(diào)整，從而發(fā)展了一系列普通碳素結(jié)構(gòu)鋼的專業(yè)用鋼（如橋梁、建筑、、壓力容器用鋼等）。
⑵和普通碳素結(jié)構(gòu)鋼相比，硫、磷及其他的含量較低。根據(jù)含碳量和用途的不同，這類鋼大致又分為三類：①小于0.25%C為低碳鋼，其中尤以含碳低于0.10%的08F,08Al等，由于具有很好的深沖性和焊接性而被廣泛地用作深沖件如汽車(chē)、制罐……等。20G則是制造普通鍋爐的主要材料。此外，低碳鋼也廣泛地作為，用于機(jī)械制造業(yè)。②0.25～0.60%C為中碳鋼，多在調(diào)質(zhì)狀態(tài)下使用，制作機(jī)械制造工業(yè)的零件。③大于0.6%C為高碳鋼，多用于制造彈簧、齒輪、軋輥等。根據(jù)含錳量的不同，又可分為普通含錳量（0.25～0.8%）和較高含錳量（0.7～1.0%和0.9～1.2%）兩鋼組。錳能改善鋼的淬透性，強(qiáng)化，提高鋼的、抗拉強(qiáng)度和耐磨性。通常在含錳高的鋼的牌號(hào)后附加標(biāo)記“Mn”，如15Mn、20Mn以區(qū)別于正常含錳量的碳素鋼。
3.按用途分類
按用途則又可分為碳素結(jié)構(gòu)鋼、。 碳素工具鋼 含碳量在0.65～1.35%之間，經(jīng)熱處理后可得到高硬度和高耐磨性，主要用于制造各種工具、刃具、模具和量具（見(jiàn)工具鋼）。 碳素結(jié)構(gòu)鋼按照鋼材屈服強(qiáng)度分為4個(gè)牌號(hào)： Q195、Q215、Q235、Q275 每個(gè)牌號(hào)由于質(zhì)量不同分為A、B、C、D等級(jí)，最多的有四種，有的只有一；另外還有鋼材冶煉的脫氧方法區(qū)別。 脫氧方法符號(hào)： F—— Z——鋼 TZ——
