1-3 工具钢的淬透性和高温硬度

对于在使用过程中承受高负荷的工具，不仅要对表面进行淬火硬化，而且还要尽可能地对芯部进行淬火硬化。淬火硬化深度通过提高淬火温度略有提高，但会出现冲击值降低等其他问题，因此以提高高温硬度为目的调整热处理条件。在这种情况下，我们不得不依靠材料，而钢种的内部硬度越高，铬（Cr）和钼（Mo）等合金元素的含量就越高，从而提高淬透性。

硬化层的深度可以通过淬透性试验（单面淬火法）来测量，一般用于检测机械结构件用钢材。用于各种工具钢时，可使用同一台试验机、同一试件在规定条件下测定淬火温度和冷却液。

例如，图 1 显示了各种工具钢的淬透性曲线。各钢种的淬火加热温度和冷却液如图所示。SK105、SKS2和SKD12的表面硬度均含有约1%的碳（C），但内部硬度的转变却完全不同。即SK105和SKS2的内部硬度极低，而SKD12的内部硬度与表面硬度完全相同。从上面可以看出，SKD12是适用于大型和高负荷工具的钢种，而SK105和SKS2是只适用于小型和低负荷工具的钢种。

当使用过程中温度升高或使用环境较高时，耐热性也是一个重要的特性。此时，“耐热性优良”是指即使温度升高硬度也不易降低，高温强度优良，即使在大气等含氧环境中暴露于高温也会氧化。有两层意思：难，表面不劣化。在刀具材料中，陶瓷和CBN烧结体两者性能更好，硬质合金次之，工具钢更差。

关于工具钢的高温氧化，无论钢种如何，都会随着温度升高到 200°C 以上而发生氧化。因此，在使用工具钢的工具中，必须依靠表面处理来提高抗高温氧化性。赋予耐高温氧化性的表面处理将在第 4 章及以后的章节中介绍，因此本章将省略。

碳以外的合金元素的种类和含量对工具钢的高温硬度影响很大。此外，根据热处理条件难以调整高温硬度，因此选择钢种很重要。换句话说，对于强调高温硬度的工具，选择含有 Cr 和 Mo 的钢种是有利的，它们是增加回火软化阻力的合金元素。

高温硬度通过高温硬度测试仪（加热气氛：氩气）使用如图 2 所示的试片测量。例如，如图3所示，显示了各种工具钢的加热温度和硬度之间的关系，可以看出钢种之间存在非常大的差异。此时的硬度测定条件为升温速度为0.33℃/s，各测定温度下的保持时间为300s，试验载荷为49.03N，包括其他测定条件如图所示。 .

在图3中，室温下更硬的工具钢是SK85和SKS2，但与其他钢种相比，它们的硬度随着加热温度的升高而急剧下降，不能在高温气氛下使用。我理解。

由于SKD4、SKD6和SKD62的碳含量约为0.3～0.4，氮温下的硬度为600HV以下，但即使加热温度达到500℃，也为400HV以上。这种高温硬度是由于这些钢种中含有合金元素，Cr、Mo 或钨 (W) 有效地发挥作用。从以上可以看出，JIS G 4404也将其归类为热模，是适用于压铸模具的钢种。

另外，SKH57常温硬度高，硬度随加热温度升高而降低的速度较慢，在所有钢种中呈现出更高的高温硬度，因此在使用过程中可以使用切削刃。它适用于发热的重型切削工具。