工具鋼的用途可以從它們的名字推斷出來(lái)。它們主要用于制造切割或形成其他金屬產(chǎn)品的工具。工具鋼必須堅(jiān)韌、耐熱和耐磨，因?yàn)樗鼈兊膽?yīng)用要求很高。工具鋼是碳鋼和合金鋼的組合。它們可能含有鉬、鈷、鎢或釩作為合金元素，以提高工具材料的耐用性。

工具鋼有六種不同類別：水硬化工具鋼、冷作工具鋼、熱作工具鋼、抗震工具鋼、高速工具鋼和特殊用途工具鋼。

水硬化工具鋼是最基本的工具鋼：非常高的碳鋼，幾乎沒(méi)有其他添加物。不出所料，這類工具鋼之所以如此命名是因?yàn)樗梢院?jiǎn)單地用水淬火，盡管這會(huì)使材料在淬火過(guò)程中容易翹曲和開(kāi)裂。它的另一個(gè)主要缺點(diǎn)是耐高溫性低，使用這種材料制成的任何物品在 300° F 以上可能會(huì)開(kāi)始軟化。 然而，這也意味著水硬化工具鋼可以在相對(duì)較低的溫度范圍內(nèi)手工鍛造，理想的溫度窗口范圍為 1550° F 至 1900° F。

作為額外的好處，與其他類型的工具鋼相比，水硬化工具鋼相對(duì)便宜。與其他工具鋼一樣，它們很難在一般零售商處找到，通常必須在金屬零售商或工業(yè)供應(yīng)倉(cāng)庫(kù)中找到。它們最常用于餐具、壓花水龍頭和各種手動(dòng)金屬切削工具。

冷作工具鋼于 1860 年代首次推出，是最早開(kāi)發(fā)的工具鋼形式，是著名冶金學(xué)家 Robert Mushet 努力創(chuàng)造無(wú)需在水中淬火即可硬化的鋼的成果。Mushet 最初的產(chǎn)品只是通過(guò)空氣進(jìn)行淬火，但后來(lái)的冷作工具鋼在油中淬火，這兩種方法都降低了水淬工具鋼常見(jiàn)的開(kāi)裂風(fēng)險(xiǎn)。少量添加鎢、鉻、錳或鉬可提高這些材料的硬度、耐磨性和耐高溫能力。

冷作工具鋼應(yīng)在 1575 ° F 和 2000°F之間的溫度下鍛造，空氣硬化品種需要比油硬化品種略高的溫度。這類鋼具有廣泛的商業(yè)應(yīng)用，包括沖頭、模具和機(jī)械零件，如凸輪軸和襯套，但在業(yè)余愛(ài)好者的環(huán)境中，它們也常用于刀片和木工工具

與許多其他類別的工具鋼一樣，抗震工具鋼含有鉬、鉻和錳元素，可提供額外的強(qiáng)度和硬度。然而，這種鋼的不同之處在于它含有硅??，這使材料具有高度的抗沖擊力變形能力。它們還具有很強(qiáng)的耐磨性，使其成為用于鑿子、沖頭甚至彈簧的理想選擇。

對(duì)于手工鍛造，此類材料的理想溫度范圍介于 1800 ° F 和 2000°F 之間，并且必須逐漸升溫。此外，鍛造不應(yīng)在低于 1600° F 的任何地方進(jìn)行。鍛造過(guò)程完成后，抗沖擊工具鋼必須相當(dāng)緩慢且均勻地冷卻，以盡量減少金屬所承受的應(yīng)力程度。出于這個(gè)原因，使用這種材料制成的物品通常允許在熔爐的范圍內(nèi)冷卻。

高速工具鋼的發(fā)明源于 Robert Mushet 早期對(duì)冷作工具鋼的研究。大約在 20 世紀(jì)之交，伯利恒鋼鐵公司的冶金學(xué)家對(duì)現(xiàn)有類型的優(yōu)質(zhì)鋼（包括 Mushet 的工具鋼）進(jìn)行了艱苦徹底的實(shí)驗(yàn)，并在比普遍接受的標(biāo)準(zhǔn)高得多的溫度下對(duì)它們進(jìn)行熱處理。最終的結(jié)果是一種具有非常高的耐高溫性的材料，現(xiàn)在被稱為高速工具鋼。

這類工具鋼的屬性來(lái)自鎢和鉬的組合，總含量約為 10%。它們主要用于切削工具，如鉆頭、絲錐、銑刀、齒輪刀具和鋸片，它們承受摩擦產(chǎn)生的熱量的能力使刀具能夠承受高速切削，因此得名這一類工具鋼。其他常見(jiàn)應(yīng)用包括木工車削工具和高品質(zhì)手動(dòng)工具。作為權(quán)衡，高速鋼可以鍛造的溫度范圍很窄，因?yàn)樗?1900° F 和 2050° F 之間最容易。與抗沖擊鋼一樣，它必須緩慢而均勻地加熱到這個(gè)范圍，并且不能在低于 1600° F 的溫度下工作。鍛造過(guò)程完成后逐漸冷卻也是一個(gè)要求。

最后但并非最不重要的是熱作工具鋼。顧名思義，這種材料主要用于形成用于非常高溫應(yīng)用的工具。由這種彈性金屬制成的工具以其在工業(yè)應(yīng)用中的使用而聞名，例如壓鑄，以及更隨意的應(yīng)用，例如玻璃加工和金屬鍛造。

熱作工具鋼的耐高溫特性源自其低碳含量，通常不超過(guò) 0.6%，再加上極高的鉻、鎢或鉬含量，高達(dá) 6% 至 25%。但是請(qǐng)注意，某些等級(jí)的熱作工具鋼如果在高溫下接觸水，很容易開(kāi)裂，尤其是那些鎢含量高的品種。然而，一般來(lái)說(shuō)，大多數(shù)熱作工具鋼顯示出優(yōu)異的抗熱沖擊和高溫變形和磨損能力。不出所料，他們還需要非常高的手工鍛造溫度，在 1700° F 到 2100° F 的范圍內(nèi)。

專用工具鋼通常具有較高的合金含量。與水硬化工具鋼相比，這種更高的合金含量提高了它們的耐磨性和淬透性。由于工具鋼種類繁多，選擇用于特定應(yīng)用的工具鋼類型非常重要。溫度、硬度、電阻和成本等因素都應(yīng)考慮在內(nèi)。
好處：高硬度，韌性，耐磨性
有效切割和塑造金屬件
在高溫下保持硬度
可以抗震

壞處：
難以塑造
容易折斷
水淬工具鋼可能會(huì)在水淬過(guò)程中翹曲

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