基本概念：工具钢是指用于制造切削工具、量具、模具及抗高温软化弹簧、各类轴承和一些耐磨零件等的钢。通常分为碳素工具钢、合金工具钢和高速工具钢。 工具钢的特性 工具钢具有良好的强度、韧性、硬度、耐磨性和回火稳定性等性能。主要用于制造各种切削刀具、成形工具和测量工具。 （1）硬度 工具钢制成工具经热处理后具有足够高的硬度，如用于金属切削加工的工具一般在HRC60以上，工具在高的切削速度和加工硬材料所产生高温的受热条件下，仍能保持高的硬度和良好的红硬性。碳素工具钢和合金工具钢一般在180℃-250℃、高速工具钢在600℃左右的工作温度下，仍能保持较高的硬度。红硬性对热变形模具和高速切削刀具用钢是非常重要的性能。 （2）耐磨性 工具钢具有良好的耐磨性，即抵抗磨损的能力。工具在承受相当大的压力和摩擦力的条件下，仍能保持其形状和尺寸不变。 （3）强度和韧性 工具钢具有一定的强度和韧性，使工具在工作中能够承受负荷、冲击、震动和弯曲等复杂的应力，以保证工具的正常使用。 （4）其他性能 由于各种工具的工作条件不同，工具用钢还具有一些其他性能，如模具用钢还应具有一定的高温力学性能、热疲劳性能、导热性和耐腐蚀性能等。 工具钢除了具有上述使用性能外，还应具有良好的工艺性能。 （1）加工性 工具钢应具有良好的热压力加工性能和机械加工性能，才能保证工具的制造和使用。钢的加工性取决于化学成分、组织和质量。 （2）淬火温度范围 工具钢的淬火温度范围应足够宽，以减少过热的可能性。 （3）淬硬性和淬透性 淬硬性是钢在淬火后所能达到Z高硬度的性能。淬硬性主要与钢的化学成分特别是碳含量有关，碳含量越高，则钢的淬硬性越高。 淬透性表示钢在淬火后从表面到内部的硬度分布状况。淬透性的高低与钢的化学成分、纯洁度、晶粒度有关。 根据用于制造不同的工具，对这两种性能各有一定的要求。 （4）脱碳敏感性 工具表面发生脱碳，将使表面层硬度降低，因此要求工具钢的脱碳敏感性低。在相同的加热条件下，钢的脱碳敏感性取决于其化学成分。 （5）热处理变形性 工具在热处理时，要求其尺寸和外形稳定。 （6）磨削性 对制造刀具和量具用钢。要求具有良好的磨削性。钢的磨削性与其化学成分有关，特别是钒含量，如果钒质量分数不小于0.50%则磨削性变坏。 工具钢的分类 一、碳素工具钢 碳素工具钢的碳质量分数较高，在0.65-1.35%之间，按其组织属于亚共析、共析或过共析钢。碳素工具钢热处理后表面可得到较高的硬度和耐磨性，心部有较好的韧性；退火硬度低（不大于HB207），加工性能良好。但其红硬性差，当工作温度达250℃时，钢的硬度和耐磨性急剧下降，硬度下降到HRC60以下、这类钢的淬透性低。较大的工具不能淬透（水中淬透直径为15mm），水淬时表面淬硬层与中心部位硬度相差很大。使工具在淬火时易产生变形。或形成裂纹此外，其淬火温度范围窄，在淬火时应严格控制温度。防止过热、脱碳和变形。 碳素工具钢的硬度与钢中的碳含量和工具的尺寸有关，其硬度和力学性能除与碳含量有关外，还与淬火和回火的温度有关。过高或过低的淬火温度同样对碳素工具钢的力学性能和耐磨性都是不利的，碳素工具钢淬火后必须进行低温回火，以使淬火后的残余应力得到部分消除，避免因产生过大应力而开裂或变形，并且在不降低或稍许降低硬度的情况下，提高其强度和塑性。 碳素工具钢中的碳含量对经淬水及低温回火的强度和塑性有影响。亚共析钢强度随着碳含量增加而增加，到0.60-0.70%时达Z大值，其后强度随着碳含量的增加而降低，至接近共析钢成分时强度Z低，之后，其强度又随碳含量增加而增加，当碳含量大于0.15%时，强度又随碳含量增加而下降。 可以看出，亚共析成分的钢，如T7、T7A，具有较好的塑性和强度，适于制造受冲击负荷的工具和切削软材料的刀具；共析成分的钢，如T8、T8A、T9、T9A，其强度和塑性较低，加热时容易过热，变形较大，不适用于制造受冲击大的工具，但热处理后具有较高的硬度和耐磨性；过共析成分的钢，如T10、T10A、T11、T11A，具有较好的综合力学性能，如硬度、耐磨性和韧性等，主要用于制造不受突然震动的工具；如T12、T12A，具有高的硬度和耐磨性，但韧性低，用于不受震动和冲击的工具。 用碳素工具钢制造的工具，其工作条件不同要求也不同。刃具钢要求高的硬度、耐磨性和红硬性；量具钢除要求高的硬度、耐磨性外，还要求高的尺寸稳定性和足够的韧性；冷作模具钢除要求高的硬度、耐磨性外，还要求高的强度、足够的韧性和良好的工艺性能。 二、合金工具钢 合金工具钢的淬硬性、淬透性、耐磨性和韧性均比碳素工具钢高，按用途大致可分为刃具、模具和量具用钢3类。其中碳含量高的钢（碳质量分数大于0.80%）多用于制造刃具、量具和冷作模具，这类钢淬火后的硬度在HRC60以上，且具有足够的耐磨性；碳含量中等的钢（碳质量分数0.35%-0.70%）多用于制造热作模具，这类钢淬火后的硬度稍低，为HRC50-55，但韧性良好。 （一)刃具用钢 刃具在工作条件下产生强烈的磨损并发热，还有震动和承受一定的冲击负荷。刃具用钢应具有高的硬度、耐磨性、红硬性和良好的韧性。为了保证其具有