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第一章　工具钢总论1

第一节　工具钢的分类及其基本性能要求1

一、工具钢的分类1

二、工具钢的基本性能要求2

第二节　工具钢的发展概况10

一、工具钢材料的发展概况10

二、工具钢的生产技术及装备的进步23

第三节　工具钢的国家标准25

一、碳素工具钢的国家标准25

二、高速工具钢的国家标准29

三、合金工具钢的国家标准及与国外标准的比较43

第二章　碳素工具钢及低合金工具钢55

第一节　碳素工具钢55

一、概述55

二、碳素工具钢的淬透性、淬硬性及奥氏体晶粒度57

三、碳素工具钢的力学性能60

四、碳素工具钢的热处理63

五、碳素工具钢热处理常见缺陷及防止措施73

第二节　低合金工具钢77

一、概述77

二、低合金工具钢的合金化78

三、低合金工具钢钢号分析82

四、低合金工具钢的临界点及热处理工艺规范88

第三章　高速工具钢90

第一节　高速钢的合金化90

一、高速钢中的碳91

二、高速钢中的钨93

三、高速钢中的钼96

四、高速钢中的钒97

五、高速钢中的铬99

六、高速钢中的钴及其他元素100

第二节　高速钢的铸态组织及其性能102

一、高速钢的铸态组织102

二、高速钢的碳化物不均匀性对性能的影响105

三、改善碳化物不均匀性的途径106

第三节　高速钢在热处理过程中的组织转变108

一、高速钢退火过程中的组织转变108

二、高速钢淬火加热和冷却过程中的组织转变109

第四节　高速工具钢的热处理124

一、高速工具钢的球化退火124

二、高速工具钢的淬火和回火工艺125

三、高速工具钢刀具常用表面化学热处理方法132

第五节　高速工具钢的质量检验及缺陷分析135

一、高速工具钢的质量检验135

二、高速工具钢常见热处理缺陷分析及实例140

第四章　冷作模具钢151

第一节　冷作模具钢性能要求、分类、选用及主要失效形式151

一、冷作模具钢性能要求151

二、冷作模具钢的分类及选用155

三、冷作模具主要的失效形式170

四、冷作模具材料的抗断裂能力172

第二节　冷作模具用碳素工具钢及低合金工具钢173

一、碳素工具钢173

二、低合金工具钢195

三、新型（非标准）低合金冷作模具钢219

第三节　高碳高铬冷作模具钢236

一、概述236

二、Cr12型钢的铸态组织与热压力加工238

三、Cr12钢245

四、Cr12MoV钢247

五、Cr12Mo1V1钢252

六、Cr12型钢常见组织缺陷及失效（开裂）实例分析256

第四节　中铬及中、高合金冷作模具钢265

一、Cr5Mo1V钢265

二、Cr4W2MoV钢269

三、7Cr7Mo3V2Si、7Cr7Mo2V2Si钢274

四、9Cr6W3Mo2V2钢281

五、6Cr5Mo3W2VSiTi钢288

六、6Cr4Mo3Ni2WV钢293

七、5Cr4Mo3SiMnVAl钢299

八、其他中铬及中、高合金冷作模具钢305

第五节　高速钢306

一、高速钢冷作模具应用概况306

二、高速钢冷作模具热处理、组织和性能313

三、高速钢冷作模具应用实例315

第六节　基体钢321

一、概述321

二、6Cr4W3Mo2VNb钢323

三、6W6Mo5Cr4V钢331

第七节　硬质合金及钢结硬质合金335

一、硬质合金335

二、钢结硬质合金344

三、应用实例357

第五章　热作模具钢364

第一节　热作模具钢总论364

一、热作模具钢发展概况365

二、热作模具的工作条件及其对性能的要求366

三、热作模具的失效与寿命372

四、常用热作模具钢性能比较与模具钢的选用377

第二节　锤锻模具用钢379

一、锤锻模具工作条件、性能要求及其合金化379

二、锤锻模具用钢钢号分析与比较380

三、锤锻模具用钢的热处理389

第三节　热挤压、热镦锻及精锻模用钢403

一、热挤压、热镦锻及精锻模的工作条件、性能要求及其合金化403

二、典型钢号分析与比较404

三、中铬及中、高合金热作模具钢常见组织缺陷430

四、中铬及中、高合金热作模具失效实例438

五、中铬及中、高合金热作模具钢应用实例443

第四节　压铸模用钢447

一、压铸工艺特点及其对模具钢的要求447

二、压铸模用钢（含合金）的选择448

三、压铸模用钢的热处理450

四、压铸模早期开裂失效分析455

第五节　其他热作模具钢钢号介绍457

一、8Cr3457

二、4Cr3Mo3SiV459

三、4Cr5MoSiV460

四、3Cr3Mo3VNb463

五、国内研制的非标准热作模具钢469

第六章　塑料模具钢474

第一节　概述474

一、塑料模具工作条件474

二、塑料模具用钢的性能要求475

三、塑料模具用钢的分类475

四、我国塑料模具用钢发展概况479

五、塑料模具成形件选材举例481

第二节　渗碳型及非合金型塑料模具用钢482

一、渗碳型塑料模具用钢482

二、非合金型塑料模具钢488

第三节　调质硬化型塑料模具用钢492

一、中碳合金结构钢492

二、预硬化型塑料模具专用钢492

三、易切削预硬型塑料模具用钢500

第四节　时效硬化型塑料模具用钢514

一、概述514

二、钢号介绍515

第五节　耐蚀型塑料模具用钢527

一、概述527

二、钢号介绍527

第六节　淬硬型、非调质型及无磁塑料模具用钢536

一、淬硬型塑料模具用钢536

二、非调质型塑料模具钢537

三、无磁模具钢542

第七节　塑料模具用钢应用实例545

一、选用5CrNiMnMoVSCa（5NiSCa）钢制造精密热塑性塑料模具545

二、选用Y55CrNiMnMoVS（SM1）、Y2CrNi3AlMnMoS（SM2）钢制造塑料模具546

三、选用8Cr2MnWMoVS（8Cr2S）钢制造电路印刷版冲裁模具549

四、选用1Ni3Mn2CuAlMo（PMS）镜面塑料模具钢制造磁带内盒模具550

五、选用0Cr16Ni4Cu3Nb（PCR）钢制造耐蚀塑料模具552

第七章　量具用钢、轧辊用钢及耐冲击工具钢553

第一节　量具用钢553

一、量具用钢的要求、分类及应用553

二、量具热处理工艺558

三、量具热处理后的质量检验564

四、量具热处理举例565

第二节　轧辊用钢574

一、冷轧辊用钢及其热处理574

二、热轧工作辊用钢及其热处理596

三、轧辊热处理举例600

第三节　耐冲击工具钢605

一、概述605

二、钢号介绍607

第八章　工模具的热处理畸变与开裂613

第一节　热处理应力613

一、热处理应力的产生613

二、应力的分类613

三、热应力和组织应力产生过程及残余应力分布614

四、淬火残余应力类型及尺寸效应619

第二节　热处理畸变及其控制624

一、因组织转变而引起的体积畸变624

二、因热应力而引起的淬火畸变626

三、因组织应力而引起的淬火畸变626

四、淬火畸变的影响因素627

五、几类模具淬火畸变分析633

六、减小模具热处理畸变的措施及实例636

第三节　热处理裂纹及其控制647

一、热处理裂纹的分类方法647

二、淬火开裂的危险温度和危险尺寸647

三、典型裂纹分析649

四、高淬透性钢种工模具的纵裂及表面网状裂纹653

五、低淬透性钢种工模具的弧状裂纹655

六、大型非淬透件的横断与纵劈658

第九章　工模具的真空热处理663

第一节　真空热处理技术特点663

一、真空热处理技术发展概况663

二、真空热处理技术特点664

三、真空热处理工艺原理及表面特点672

第二节　真空热处理工艺672

一、真空炉的选用672

二、真空退火674

三、真空淬火及回火676

第三节　工模具真空热处理实例687

一、6Cr5Mo3W2VSiTi（LM2）钢制M12切边模的真空热处理687

二、Cr12MoV钢制陶瓷模的真空热处理689

三、Cr12MoV钢制搓丝板的真空热处理690

四、W9Cr4Mo3V钢制螺母孔冲模的真空淬火深冷复合处理692

五、H13钢制铝压铸模的真空热处理693

第十章　工模具钢的强韧化处理695

第一节　碳化物超细化处理696

一、固溶加热温度的确定696

二、高温回火温度的确定699

三、GCr15钢的碳化物超细化处理699

第二节　工模具钢的双细化处理702

一、GCr15钢制冷冲模的双细化处理702

二、CrWMn钢制冷作模具的双细化处理705

三、65Nb钢冷作模具的双细化处理706

四、3Cr3Mo3W2V钢热作模具的双细化处理707

五、Cr12钢的双细化处理709

六、4Cr5MoSiV1钢热作模具的双细化处理715

七、3Cr2W8V钢制螺栓热锻模的复合强韧化处理715

八、Cr4W2MoV钢制冷镦凹模的复合强韧化处理717

第三节　工模具钢的下贝氏体等温淬火720

一、GCr15钢下贝氏体等温淬火720

二、CrWMn钢下贝氏体等温淬火722

三、9SiCr钢下贝氏体等温淬火723

四、3Cr2W8V钢下贝氏体等温淬火724

五、5CrMnMo钢下贝氏体等温淬火726

六、Cr12型钢下贝氏体等温淬火729

七、65Nb钢下贝氏体等温淬火732

第四节　工模具钢的低碳马氏体处理734

一、CrWMn钢制小型模具的低碳马氏体处理734

二、CrWMn钢冷作模具的循环热处理735

三、3Cr2W8V钢制M16螺母热冲压模的高温淬火处理736

四、3Cr2W8V钢制21-4N耐热钢气门热精锻模的高温淬火处理738

五、3Cr2W8V钢制螺栓热锻模的高温淬火处理739

第十一章　工模具表面强化处理740

第一节　工模具钢的渗碳和碳氮共渗740

一、概述740

二、渗碳和碳氮共渗层组织与性能742

三、工模具渗碳实例745

第二节　工模具钢的渗氮及氮碳共渗等低温化学热处理751

一、渗氮及氮碳共渗751

二、工模具钢的氧氮共渗和氧氮碳共渗766

三、工模具钢的硫氮共渗和硫氮碳共渗769

四、工模具钢的氧、硫、硼、氮、碳五元共渗775

第三节　工模具钢的渗硼及复合渗778

一、概述778

二、渗硼层形成机理780

三、渗硼层的组织782

四、硼氮复合渗784

五、工模具渗硼实例786

第四节　工模具钢的渗金属及其共渗793

一、工模具钢的渗铬794

二、工模具钢的渗钒801

三、工模具钢的渗铌804

四、工模具钢的渗钛805

五、工模具钢的硼铝共渗807

六、工模具钢的硼钒共渗809

七、工模具钢的铬钒共渗811

八、工模具钢的铬铝硅三元共渗813

九、镀钴渗硼复合处理815

十、镀镍、磷渗硼复合处理816

第五节　工模具钢的激光处理、离子注入及气相沉积818

一、激光表面强化处理818

二、离子注入处理821

三、气相沉积826

参考文献838