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)該標準第2部分%26ldquo;鋼按主要質(zhì)量等級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 點價廉易得 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)符合中國國家標準GB1298規(guī)定。此類鋼中存在網(wǎng)狀碳化物和層片狀珠光體時，容易產(chǎn)生淬火變形、開裂和硬度不均勻，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。在淬火冷卻時要注意防止變形和開裂，為此一般采用分級淬火或等溫淬火，有的采用高頻淬火。淬火后應(yīng)及時回火，以防停放時發(fā)生變形或開裂。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(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(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。
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。此類鋼的碳含量范圍為0.65%～1.35%。在中國國家標準GB1298—77有8個牌號碳素工具鋼。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，以及冷沖模具和測量工具，如車刀、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量工具，如刮刀、鉆頭、鉸刀、擴孔鉆、、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)的工作條件，模具材料除了應(yīng)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。
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鋼的晶粒也容易長大，韌度較差；二是T8鋼淬火后組織中沒有過剩的碳化物，因而耐磨性差。而過共析鋼T10A、T11A在加熱時能獲得比較細的晶粒，淬火過熱性小，經(jīng)適當(dāng)熱處理后可獲得較高的強度和一定的韌度。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(xué)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)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、等)。
當(dāng)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(dāng)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。
碳素鋼的一種。含碳量約0.05%～0.70%，個別可高達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，價格低廉，用于對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0.80%，強度較低，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，制造各種機械零件及緊固件等；含碳量超過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。能夠達到的硬度約為 HRC55(HB538），σb為600～1100MPa。所以在中等強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。在中國和某些國家根據(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，以限制晶粒長大，使鋼強化，節(jié)約鋼材。在中國和某些國家，為適應(yīng)專業(yè)用鋼的特殊要求，對普通碳素結(jié)構(gòu)鋼的化學(xué)成分和性能進行調(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、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，強化，提高鋼的、抗拉強度和耐磨性。通常在含錳高的鋼的牌號后附加標記“Mn”，如15Mn、20Mn以區(qū)別于正常含錳量的碳素鋼。
