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按照GB/T13304《鋼分類》第1部分鋼按化學(xué)成分分類,碳素工具鋼屬于非合金鋼。按照應(yīng)該標(biāo)準(zhǔn)第2部分鋼按主要質(zhì)量等級(jí)和主要性能及使用特性分類碳素工具鋼屬于特殊質(zhì)量非合金鋼。用于制作刃具、模具和量具的碳素鋼。與合金工具鋼相比,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量工具的碳素工具鋼。

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(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。通過球化退火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)生變形或開裂。用于制作刃具、模具和量具的碳素鋼。與合金工具鋼相比,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量工具的碳素工具鋼。

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％。在中國國家標(biāo)準(zhǔn)GB1298—77中共有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、睡子等。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、拉絲模、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(kuò)孔鉆、絲錐、板牙和千分尺等。T13鋼是碳素工具鋼中碳含量最高的鋼種,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(fù)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(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。如果淬硬層過深,會(huì)因工作中承受大的沖擊而迅速開裂。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鋼淬火加熱過熱敏感性大,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(shí)能獲得比較細(xì)的晶粒,淬火過熱敏感性小,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(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)淬火會(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、落料模等)。

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。

T10是最常見的一種碳素工具鋼,韌度適中,生產(chǎn)成本低,經(jīng)熱處理后硬度能達(dá)到60HRC以上,但是,此鋼淬透性低,且耐熱性差（250℃）,多用于制造手用刀具等簡單工具。下面就簡單地介紹一下T10的熱處理工藝：

常用儀表設(shè)備：熱電式溫度計(jì)、中溫箱式電阻爐。

1、普通退火

加熱溫度760~780℃,爐冷。退火后,鋼的硬度大為降低。

2、正火

加熱溫度820~840℃,空冷。

3、高溫回火

加熱溫度650~700℃。

4、淬火

淬火介質(zhì)：油,加熱溫度：790℃,淬火方式：對(duì)于小型直條式刀條一般垂直緩下。

5、回火

溫度150℃,硬度62HRC,但易崩口；一般采用溫度200~250℃~,硬度55~60HRC。

以上是一般工廠對(duì)T10進(jìn)行熱處理的工藝情況。因?yàn)楸０惭�刀一般只在家庭作坊中進(jìn)行,基本沒有什么儀表設(shè)備,主要還得靠刀匠目測和經(jīng)驗(yàn)。

基本信息

標(biāo)準(zhǔn)號(hào) StandardNo：GB/T 1298-2008

中文標(biāo)準(zhǔn)名稱StandardTitle in Chinese：碳素工具鋼

英文標(biāo)準(zhǔn)名稱：Carbon tool steels

發(fā)布日期IssuanceDate ：2008-05-13

實(shí)施日期ExecuteDate：2008-11-01

首次發(fā)布日期FirstIssuance Date ：1977-02-12

標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)StandardState ：現(xiàn)行

復(fù)審確認(rèn)日期ReviewAffirmance Date ：

計(jì)劃編號(hào)Plan No：20060336-T-605

代替國標(biāo)號(hào)ReplacedStandard ：GB/T 227-1991,GB/T 1298-1986

被代替國標(biāo)號(hào)ReplacedStandard:

廢止時(shí)間RevocatoryDate :

采用國際標(biāo)準(zhǔn)號(hào)AdoptedInternational Standard No：ASTM A686:1992

采標(biāo)名稱AdoptedInternational Standard Name：碳素工具鋼規(guī)范

采用程度ApplicationDegree ：NEQ

采用國際標(biāo)準(zhǔn)AdoptedInternational Standard ：國外先進(jìn)標(biāo)準(zhǔn)

國際標(biāo)準(zhǔn)分類號(hào)(ICS) ：77.140.35

中國標(biāo)準(zhǔn)分類號(hào)(CCS) ：H40

標(biāo)準(zhǔn)類別StandardSort：產(chǎn)品

標(biāo)準(zhǔn)頁碼Number ofPages:

標(biāo)準(zhǔn)價(jià)格(元)Price(￥) :

主管部門Governor ：中國鋼鐵工業(yè)協(xié)會(huì)

歸口單位TechnicalCommittees ：全國鋼標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)委員會(huì)

起草單位DraftingCommittee：重慶東華特殊鋼有限公司、東北特殊鋼集團(tuán)公司（大連）、冶金工業(yè)信息標(biāo)準(zhǔn)研究院

范圍

本標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定了碳素工具鋼的分類、訂貨內(nèi)容、尺寸、外形及允許偏差、技術(shù)要求、試驗(yàn)方法、檢驗(yàn)規(guī)則、包裝、標(biāo)志和質(zhì)量證明書等。

本標(biāo)準(zhǔn)適用于碳素工具鋼熱軋、鍛制、冷拉及銀亮鋼鋼材和盤條,其化學(xué)成分也適用與錠、坯及其制品。

規(guī)范文件

下列文件中的條款通過本標(biāo)準(zhǔn)的引用而成為本標(biāo)準(zhǔn)的條款。凡是注日期的引用文件,其隨后所有的修改單（不包括勘誤的內(nèi)容）或修訂版均不適用于本標(biāo)準(zhǔn),然而,鼓勵(lì)根據(jù)本標(biāo)準(zhǔn)達(dá)成協(xié)議的各方研究是否可適用這些文件的最新版本。凡是不注日期的引用文件,其最新版本適用于本標(biāo)準(zhǔn)。

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