碳素工具鋼簡(jiǎn)稱碳工鋼，是一種高碳優(yōu)質(zhì)非合金鋼。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;，碳素工具鋼屬于非合金鋼。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，碳素工具鋼屬于特殊質(zhì)量非合金鋼。

　　用途品性

　　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(cè)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(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)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(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)。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、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(cè)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。

　　特點(diǎn)

　　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)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(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(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(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)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(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、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。

　　處理

　　T10是最常見(jiàn)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(jiǎn)單工具。下面就簡(jiǎn)單地介紹一下T10的熱處理工藝：

　　設(shè)備

　　熱電式溫度計(jì)、中溫箱式電阻爐。

　　退火

　　加熱溫度760~780℃，爐冷。退火后，鋼的硬度大為降低。

　　正火

　　加熱溫度820~840℃，空冷。

　　回火

　　加熱溫度650~700℃。

　　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。

　　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兑话阒辉诩彝プ鞣恢羞M(jìn)行，基本沒(méi)有什么儀表設(shè)備，主要還得靠刀匠目測(cè)和經(jīng)驗(yàn)。

　　國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)

　　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(guó)標(biāo)號(hào)ReplacedStandard ：GB/T 227-1991,GB/T 1298-1986

　　被代替國(guó)標(biāo)號(hào)ReplacedStandard:

　　廢止時(shí)間RevocatoryDate :

　　采用國(guó)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(guó)際標(biāo)準(zhǔn)AdoptedInternational Standard ：國(guó)外先進(jìn)標(biāo)準(zhǔn)

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

　　中國(guó)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(yè)碼Number ofPages:

　　標(biāo)準(zhǔn)價(jià)格(元)Price(￥) :

　　主管部門Governor ：中國(guó)鋼鐵工業(yè)協(xié)會(huì)

　　歸口單位TechnicalCommittees ：全國(guó)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 [1]

　　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(shū)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(guò)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)。

　　GB/T 222 鋼的成品化學(xué)成分允許偏差

　　GB/T 223.11 鋼鐵及合金化學(xué)分析方法過(guò)硫酸銨氧化容量法測(cè)定鉻量

　　GB/T223.12 鋼鐵及合金化學(xué)分析方法碳酸鈉分離--二苯碳酰二肼光度法測(cè)定鉻量

　　GB/T 223.14 鋼鐵及合金化學(xué)分析方法鉭試劑萃取光度法測(cè)定釩含量

　　GB/T 223.18 鋼鐵及合金化學(xué)分析方法 硫代硫酸鈉分離-碘量法測(cè)定銅量