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工具鋼

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工具鋼

工具鋼(英語:Tool steel)是指製造各種加工工具。按用途,則可分為刃具鋼、模具鋼、量具鋼三大類。根據化學成份不同,工具鋼分為碳素工具鋼、合金工具鋼、高速鋼 (實質上是高合金工具鋼) 三大類。也可按合金元素質量分數可分為中碳、高碳和超高碳工具鋼或低合金、中合金和高合金工具鋼。[1]

量具鋼

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量具鋼主要用於製造各種測量工具,如卡尺千分尺、塊規、樣板等。要求硬度高(60~65HRC)、耐磨性好,韌性足、耐蝕性好等。

刃具鋼

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刃具鋼主要用於製造各種金屬切削工具,如鑽頭、車刀、銑刀等。除要求足夠強度和韌性外,還要求高硬度(>60HRC)、高耐磨性和高熱硬性。

碳素工具鋼T8、T10、T12等用於製造手工工具或低速小進刀量的機用工具,價格便宜、加工工藝性能好。低合金刃具鋼9SiCr、CrWMn、9Mn2V等用於製造板牙、絲錐、鉸刀、搓絲板及拉到等低速切削工具。高速鋼是用於製造高速切削刃具的高合金工具鋼,具有良好的熱硬性、高硬度和耐磨性,工作溫度可達600°C。[2]

模具鋼

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模具鋼用來製作各種成形工具,包括冷作模具鋼、熱作模具鋼和塑料模具鋼。

冷作模具鋼

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冷作模具鋼經過適當熱處理後應具有高的硬度、高的耐磨性、足夠的強度及韌性。高強韌性模具鋼的化學成分相當於高速鋼淬火後基體組織的成分,故亦稱「基體鋼」。Cr12是最常用的冷作模具鋼,屬萊氏體鋼,含有大量的共晶碳化物。

冷作模具常用鋼[2]
常用鋼種 鋼號 主要特點
碳素工具鋼 T8A、T10A、T12A 載荷較輕、形狀簡單、尺寸較小
低合金刃具鋼 9SiCr、9Mn2V、CrWMn 載荷較輕,但形狀複雜或尺寸較大
高耐磨微變形冷作模具鋼 Cr12、Cr6WV、Cr4W2MoV 重載荷、高耐磨性、高淬透性、變形量小
高強韌性模具鋼 65Nb、CG2、012Al、LD 以斷裂為主要失效形式的重載荷冷作模具

熱作模具鋼

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熱作模具鋼的工作溫度高(500-700°C),除受機械力作用外,還會因冷卻措施受循環熱應力的作用。失效形式主要有塑性變形、斷裂、磨損及熱疲勞。

塑料模具鋼

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塑料製品的成型方法有壓塑、擠塑、注射、擠出、發泡和吹塑等六種,成型方法不同對模具的硬度、拋光性能、耐腐蝕性和工作溫度的要求也不同。

  • 通用塑料模具材料例如碳素結構鋼Q235、35、45鋼,合金結構鋼40Cr、20CrMnTi、38CrMoAl,碳素工具鋼T8~T10,合金工具鋼5CrNiMo、9Mn2V、CrWMn、Cr12,不鏽鋼2Cr13;而泡沫塑料及吹塑模具主要選擇有色金屬鋅、鋁、銅及合金或鑄鐵製造。
  • 專用塑料模具鋼含Cr、Ni、Mo、Mn等合金元素,有良好的淬透性,經預硬處理後強度高,工作過程不易變形,拋光性能、加工性能良好,同時具有良好的抗腐蝕性能及熱穩定性。如AISIP20、DIN 1.2311、1.2738等。

參考文獻

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  1. ^ 楊明軒. 汽车机械基础. 2016-03. ISBN 9787564344559. 
  2. ^ 2.0 2.1 蒲永峰; 梁耀能. 机械工程材料. 清華大學出版社. : 121–132. ISBN 9787810825788.