【中華百科全書●工學●工具鋼】

楊籍富

【中華百科全書●工學●工具鋼】

 

刀具，各種工具及模具、夾具，不但硬度需高、耐磨耗，還需有相當的韌性，因此一般使用含有百分之○‧六～一‧五碳量的鋼；

 

由使用目的的不同，工具鋼內除了碳以外，亦有添加其他特殊元素，所以大致可分為碳工具鋼、合金工具鋼和高速工具鋼。

 

碳工具鋼的用途最廣泛，主要成分為鉻百分之百分之○‧六～一‧五，矽百分之○‧三五以下，錳百分之○‧五％以下，價格較低，淬火方法簡單，又容易得到高的硬度，鍛造、機械加工也容易，但是硬化深度淺，對回火的軟化抵抗小，高溫硬度低，切削耐久性差。

 

全靜鋼錠製造的高級高碳工具鋼，硫、磷含量少。

 

工具和刀具需硬而耐磨，故以麻田散鐵的基地內均勻分布多數球狀雪明碳鐵者為最佳。

 

合金工具鋼係在碳工具鋼內添加鉻、鎢、鉬、釩、錳、矽等，以改良碳工具鋼的各種缺點者。

 

添加特殊元素主要功用為增加硬化能，析出特殊碳化物以增加耐磨耗性，增加回火時的軟化抵抗等。

 

合金工具鋼依用途分為切削、耐衝擊、耐磨、熱加工等合金工具鋼。

 

切削合金工具鋼可分為鉻、鉻鎢、鉻鎢釩、鎳等切削合金工具鋼。

 

銼刀加鉻可增加硬化能及回火軟化抵抗大，故可耐高溫。

 

弓鋸加鎢易成碳化鎢，增淬火硬度及高溫硬度，但不影響硬化能，所以同時加鉻，以增硬化能。

 

圓鋸帶鋸加鎳可增加它的強度和韌性，並加鉻增其硬化能。

 

耐衝擊合金工具鋼如鑿、衝頭、鉚釘等需韌性高不可硬脆，故碳量宜低。

 

耐磨合金工具鋼，用於量規或其他精密測定工具，需硬度高、耐磨、耐蝕、淬火不易變形、熱脹少、尺寸安定等。

 

熱加工合金工具鋼，可製造高溫加工的衝模、壓鑄模、模塊等，在高溫需高強度及耐磨。

 

加鎳、鉻、錳、鉬可增加淬火硬化深度和耐磨性，鉬又可防止回火脆性。

 

高速工具鋼係用以製造高速強力的切削工具，含有鎢、鉻、釩和鉬等特殊元素，種類很多，不過碳百分之○‧八、鎢百分之一‧八○、鉻百分之四‧○、釩百分之一‧○為18-4-1型高速工具鋼，是最基本的高速工具鋼。

 

高速工具鋼退火後易加工，可造各種形狀之切削工具，它的切削能力和壽命比碳工具鋼大數倍之多，尤其切削材料時，刀尖高速磨擦昇到相當高溫亦不軟化，反而增強硬度及切削能力，稱二次硬化。

 

加鉬鎢釩可防回火脆性，鈷量愈多，切削能力愈強。

 

硬質合金工具鋼可用碳化物來製造工具，比任何工具鋼更硬，一般可分為鑄造硬質合金工具鋼和燒結硬質合金工具鋼兩類。

 

鑄造硬質合金工具鋼以鑄造狀態，不經熱處理，直接研磨成為銑刀、鑿岩用鑽頭、拉線用模、高溫加工用模、測定工具、工模等。

 

它在常溫硬度高、耐磨耗，用於較特殊的高速度切削工具，但硬硊不能鍛造，史斗鉻鈷（鉻鈷鎢合金）是代表性合金（鈷百分之四○～五五、鉻百分之一五～三三、鎢百分之一○～一八、碳百分之二～四、鐵百分之五以下，錳百分之一、矽百分之一以下之鈷－鉻─鎢─碳合金）。

 

燒結硬質合金工具鋼係很硬的碳化物加入少量的金屬加壓成型後燒結而成。

 

碳化物有碳化鎢、碳化鈦等，一般以鈷為結合劑來燒結。

 

例如碳化鎢粉和鈷粉混合加壓作成所需形狀後，先加熱於攝氏八○○～一○○○度中，然後在攝氏一四○○～一五○○度實施燒結成碳化鎢工具，比高速工具鋼更能耐高速高溫之切削，且耐久性佳。

 

依國際標準ISO分P、M、K三種性能。

 

K類為碳化鎢－鈷系燒結合金，刀柄塗紅色，為最耐磨材料，適於切削鑄鐵，非鐵金屬或非金屬材料如石材等。

 

P類為碳化鎢－碳化鈦－鈷燒結合金，耐凹狀磨耗，適於切削連續性長條狀之切削工作物，如鋼或鑄鋼等，刀柄上常塗藍色以資識別。

 

M類為碳化鎢－碳化鈦－碳化鉭－鈷系燒結合金，塗黃色，不但具有耐凹狀磨耗，並具有相當的強度及韌性，可增加刀具變形阻力，適於切削不銹鋼、奧斯田鐵、延性鑄鐵等抗拉強度大、難切削之材料。

 

鑽石、陶瓷刀具雖非工具鋼，亦為最高速、最高溫、最耐磨之工具，可切削砂輪、玻璃及非金屬硬質材料等。

 

（林裕發）

 

引用：http://ap6.pccu.edu.tw/Encyclopedia/data.asp?id=6647