制作性能

出处：按学科分类—工业技术 轻工业出版社《工模具材料应用手册》第43页（2063字）

影响工具钢制作的性能包括：可切削加工性、可磨削性、可焊接性、淬透性，以及热处理时的变形程度、免除开裂的安全性和脱碳倾向。

可切削加工性 工具钢的可切削加工性可按结构钢使用的方法进行测定。测定的结果，以水淬工具钢的可切削加工性的百分数值表示(见表10)；工具钢可切削性的100%等于结构钢的30%，而在结构钢中是以易加工结构钢如B1112为100%。如果在制造工具时须作大量的切削加工，并且工具制造批量又很大时，用改变化学成分或预先热处理的办法来改善可切削加工性是十分重要的。

表10 退火工具钢可加工性的大致级别

注：(a)大约等于B1112钢可加工性的30%。

(b)在HB150～200的硬度范围。

可磨削性 可磨削性的衡量，是工具钢在热处理后，能否很容易地使用标准的砂轮进行磨削。磨削比(磨削指数)是被磨削去的金属体积与砂轮消耗体积之比。磨削指数越高，金属越容易被磨削。这种指数仅对某一具体的磨削操作条件有效。表11给出几种高速钢的磨削性。应当注意到，磨削比不表明磨削过程或以后的开裂敏感性，也不表明表面(或次表面)应力分布是否合乎要求，或能否达到所要求的表面光洁度的难易。

表11 高速钢的磨削比

注：(a)加工条件如下；被磨削面长152毫米，宽38毫米。砂轮直径200毫米，宽13毫米。砂轮速度(空转)为30米／秒。工作台移动速度为0．3米／秒。横向进给为1．27毫米，垂直进给为0．025毫米。四次垂直进给后，用金刚石工具修整砂轮，总垂直进给量为0．25毫米。磨削冷却剂一般为含1．25%油的水基乳化液。

可焊接性 在用焊接的方法来制造、更新或修理工具时而不引起材料的开裂，是选择工具材料时的一个重要因素，特别是对大型工具更是如此。但对小工具材料的选择，并不那么重要。可焊接性在很大程度上取决于成分，但焊接方法和操作也影响到焊件的坚固性。通常认为，深淬透的、在淬火时又有较好的安全性的工具钢是属于易焊的工具钢之列。

淬透性(Hardenability)⁽¹⁾淬透性同时包含当淬火钢为全马氏体时的最高硬度以及采用一种特定方法淬火时获得的硬化深度。从这个意义讲，必须对硬化深度下一定义——通常是根据一个特定的硬度值，或者一种特定的显微组织。作为一个普遍规律，工具钢的最高硬度随其含碳量的增加而提高；增大奥氏体晶粒度及增加合金元素含量会减少为了获得最高硬度所要求的淬火冷却速度(增加硬化深度)。Jominy端淬试验可用于测定结构钢的淬透性(见《金属手册》(原着)第9版第一卷471～525页)，也可有限地用于工具钢。这种试验仅对油冷硬化钢能给出有用的资料。空冷硬化钢因淬透性深，不能采用标准的端淬试验来评定其淬透性。

已经研究了一种空冷淬透性试验方法。它是基于端淬试验的原理，但采用空冷，并加一个直径150毫米的端部套筒，以产生大截面钢件所具有的、很慢的冷却速度。这种试验方法可提供对研究工作有用数据，但尚不能用于产品的热处理。与此同时，因水淬工具钢的硬化层太浅，端淬试验的灵敏度不够，也不能采用。专门的试验法，如谢菲尔德PF法，除用于研究工作外，专用于测定水淬工具钢的淬透性。

所谓谢菲尔德法，是把直径为19毫米的正火态试棒，从740℃淬入盐水中并打断后，以0．4毫米(1／64英寸)为一单位进行测定淬硬层深度(P)，而其断口的晶粒度(F)则用跟标准试样比较的方法确定。当硬化深度为2．40毫米(P=6)，断口晶粒度为8级时，称为“PF值6～8”。细晶粒的水淬工具钢是指那些断口晶粒(F)为8以上的钢。这类钢中的深淬透者P值在12以上，中等淬透者P值为9～11，而浅淬钢为6～8。

淬火变形和安全性 对于必须严格要求尺寸的工具，热处理时要尽可能减少变形。有关此问题的更详细的讨论见本书第三章“工具钢变形”。一般说，变形量和开裂倾向是随淬火急冷度的增大而增加。

抗脱碳能力 是在热处理时是否需要使用保护气氛的一个重要的考虑因素。在脱碳气氛内，脱碳速度随奥氏体温度的升高而迅速增加；而在一定的奥氏体化温度下，脱碳深度则随保持时间的延长而成比例地增加。在保护气氛、奥氏体化温度和时间都相同的条件下，各钢种的脱碳倾向的差别可能是很大的。