合金工具钢

合金工具钢：定义、分类、性能与应用

一、定义与核心成分

合金工具钢是碳素工具钢的升级版，通过添加合金元素如铬、钼、钒、钨等，形成了具有优异性能的钢种。其核心成分主要包括：

碳：保证硬度和耐磨性，含量在0.85%-2.30%之间。

铬：提高淬透性、耐腐蚀性和高温强度，含量介于1.10%-13.00%。

二、分类与典型牌号

合金工具钢主要分为以下几类：

1. 量具刃具钢：如9SiCr、Cr2等，主要用于制造量规、卡板、低速切削工具等，特点是高碳和中低合金。

2. 冷作模具钢：如X210CrW12、Cr12MoV等，具有硬度高、耐磨性好等特点，适用于制造冷作模具。

3. 耐冲击工具钢：如4CrW2Si、6CrW2Si等，适用于需要高韧性的场景，如冲压模具、剪切刀片等。

三、热处理工艺

合金工具钢的热处理工艺包括退火、淬火和回火三个主要步骤。退火可以改善切削加工性，淬火可以获得高硬度和耐磨性，而回火则可以调整硬度并消除内应力。

四、性能优势

合金工具钢具有多种优势性能：

高硬度：经热处理后硬度可达60-64 HRC。

耐磨性：碳化物形成元素（如Cr、W）显著提升抗磨损能力。

热稳定性：在高温下保持硬度，适用于冷作模具。

韧性：硅、锰等元素优化了冲击韧性。

五、应用领域

合金工具钢广泛应用于各个领域：

模具制造：用于冷冲模、拉丝模、滚丝模等。

切削工具：适用于低速刀具、精密量具等。

工业部件：如轴类零件、冲头、高强度螺栓等。

六、常见国际牌号对照

合金工具钢的中国牌号与国际对应牌号存在一定的对应关系，如Cr2对应日本的SUJ2和ISO的100Cr2，X210CrW12对应美国的ASTM L6，Cr12MoV对应日本的SKD11等。

七、物理与机械性能

合金工具钢具有以下物理和机械性能：

密度：约为7.85 g/cm³。

热膨胀系数：在20-100℃之间为11.3×10⁻⁶/°C。

抗拉强度：冷作模具钢的抗拉强度≥2000 MPa。

合金工具钢通过合金元素的协同作用，在复杂工况下展现出优异的综合性能，是机械制造领域的核心材料之一。其高度的定制性和广泛的应用领域，使得它在现代工业中发挥着举足轻重的作用。