2-1 碳素工具钢和合金工具钢的种类和特点

工具钢中，碳素工具钢（SK）和合金工具钢（SKS、SKD、SKT）主要用于工装夹具和各种模具。如第 1 章所述，JIS 中规定了多种钢材，并根据用途适当使用每种钢材。表 1 显示了这些工具钢根据 JIS 的分类以及每种钢种的应用示例。由该表可知，碳素工具钢的含碳量、合金工具钢的含碳量、合金元素的种类和含量，用途不同。

对于碳素工具钢，根据含碳量，JIS规定了从SK60（0.55～0.65%C）到SK140（1.30～1.50%C）的11种钢种。碳含量高的钢种用于更重视硬度的锉刀和刀片，而碳含量低的钢种适用于对韧性有强烈要求的工具，例如雕刻和冲压模具。..

但由于不添加碳以外的合金元素，淬透性差，不适合大型刀具。因此，在一般制造的碳素工具钢中添加了约0.3%的铬（Cr），作为SK材料的同等产品销售。Cr的添加不仅对提高淬透性有效，而且对耐磨性和韧性也有效，因此可以添加0.3%以上。顺便说一下，在SK140的化学成分中添加0.20～0.50％的Cr的钢种在合金工具钢中被规定为SKS8，并且还示出了应用实例。

合金工具钢根据合金元素的种类和含量以及碳的多少，有多种类型，根据JIS，切削工具钢有8种钢种，耐冲击工具钢有4种钢种，冷模。还规定了10种钢种和10种热模用钢种共32种钢种。

钢种符号SKS材料是切削工具钢、耐冲击工具钢和冷作模具的组成部分，除了碳之外，作为合金元素单独是Cr，或者不仅是Cr，还有钨（W）和钒（V）。 、镍（Ni）等为复合添加，但添加量小，基本应用与碳素工具钢相同。但由于合金元素的作用，它比碳钢具有更好的淬透性，在耐磨性和抗冲击性方面也有优势。关于合金元素的个别影响，请参阅第 1 章 1-3 至 1-6。

在合金工具钢中，许多用于各种模具的钢种都含有大量除碳以外的合金元素，JIS钢种符号为SKD。skd11 更常用于冷模，SKD61 更常用于热模。SKD11含有约12%的Cr和约1.5%的C，并添加了少量的钼（Mo）和V，因此在合金工具钢中具有更好的耐磨性和淬透性。由于即使空冷也能淬火硬化，故又称空冷钢，常用于承受较大高表面压力的模具。

用于压铸等热作模具时，耐热冲击性是重中之重，因此碳含量明显低于冷作模具钢，碳化物得到细化。如表2所示，其他种类的模具很多，一般要求耐磨性和滑动性，但根据模具种类的不同，要求耐冲击性、耐热性、耐腐蚀性，而镜面光洁度是更重要的事物。在模具所需的性能中，耐磨性和耐冲击性等许多性能可以通过适当的模具材料获得，但正是热处理才能发挥这些性能并进一步提高这些性能。采用表面处理来赋予新的特性，例如可滑动性和可释放性。

此外，虽然JIS规定了多种模具用钢，但每种模具所需的特性各不相同，因此如表3所示，制造和销售了许多来自钢铁制造商的品牌钢。这些品牌钢通过根据JIS钢种调整合金元素的添加量并添加其他元素来改善特性。主要改进是细化碳化物以提高抗冲击性和镜面光洁度，如果碳化物微细化，可以降低淬火温度，从而减少残余奥氏体和淬火变形，也可以期待这样的效果。