高精度工具钢加工
碳钢是一种主要由铁和碳组成的合金，含碳量通常在 0.04% 到 2.5% 之间。根据这种成分，我们可以将碳钢分为三种类型：低碳钢（碳含量通常低于 0.3%）、中碳钢（碳含量约为 0.3% 至 0.6%）和高碳钢（碳含量为 0.6% 至 2.5%）。
工具钢的加工性能
本表反映的是标准合金百分比，但实际含量可能因制造商和具体应用而异。
| 工具钢等级 | 碳 (C) | 钨 (W) | 钼（Mo） | 钒 (V) | 铬 (Cr) | 钴（Co） | 锰 (Mn) |
|---|---|---|---|---|---|---|---|
| M2 | 0.85% | 6.35% | 5.00% | 1.85% | 4.15% | – | 0.30% |
| M42 | 1.10% | 1.50% | 9.50% | 1.15% | 3.75% | 8.00% | 0.30% |
| D2 | 1.50% | – | 0.60% | 0.90% | 11.50% | – | 0.60% |
| A2 | 1.00% | – | 1.00% | 0.25% | 5.25% | – | 1.00% |
| H13 | 0.40% | – | 1.25% | 1.00% | 5.25% | – | 0.40% |
| H11 | 0.36% | – | 1.50% | 0.60% | 5.00% | – | 0.40% |
数控加工工具钢的物理特性
本版表格重点介绍在操作条件下，特别是在高速或高温加工过程中，直接影响工具钢性能和使用寿命的特性。
| 工具钢等级 | 硬度（HRC） | 韧性（焦耳） | 耐磨性 | 热稳定性 | 导热系数（瓦/米-千克） |
|---|---|---|---|---|---|
| M2 | 60-65 | 中型 | 高 | 良好 | 25-30 |
| M42 | 65-70 | 高 | 非常高 | 优秀 | 20-25 |
| D2 | 55-62 | 低 | 非常高 | 公平 | 15-20 |
| A2 | 57-62 | 高 | 高 | 良好 | 18-22 |
| H13 | 50-55 | 非常高 | 高 | 优秀 | 24-28 |
| H11 | 50-54 | 非常高 | 高 | 优秀 | 23-27 |
数控加工工具钢类型和应用
在数控加工中，不同类型的工具钢可根据其特性用于加工各种零件。以下是一些典型的工具钢类型及其用于制造的特定零件：
高速钢（HSS）
钻头和立铣刀：高速钢广泛用于制造数控加工中使用的钻头和立铣刀。这些工具需要耐高温、抗磨损，而高速钢具有这些特性，使其能够执行精确、高效的切削操作。
丝锥和模具：高速钢还用于制造螺纹加工用的丝锥和模具。其韧性和硬度使其成为切割金属螺纹的理想材料，且不会很快失去锋利度。
模具钢
注塑模具：模具钢通常用于制造注塑成型用的高精度模具。模具钢的耐磨性和在高压高温条件下保持尺寸稳定性的能力使其适用于生产复杂精细的塑料零件。
冲压模具：模具钢制成的冲压模具用于将金属板切割成形为特定形状。模具钢的耐用性和强度使这些模具能够在高应力条件下工作，生产出具有高重复性的零件。
工具钢（普通）
齿轮刀具：工具钢用于制造齿轮刀具，这种刀具必须坚硬耐磨，才能在黄铜和钢等材料上精确地切割齿轮齿。
冲头和模具：这些部件用于金属板材行业的冲孔作业，得益于工具钢的高硬度和高韧性，可确保在大批量生产环境中的长使用寿命和高精度。
碳钢数控加工的表面处理
表面处理的目的是提高表面硬度、减少摩擦和增强耐腐蚀性。常见的处理方法包括
氮化
该工艺将氮引入钢材表面，形成一层坚硬的耐磨层。这对齿轮和主轴等高磨损部件尤为有利。
渗碳
通过在表面添加碳，这种处理方法大大提高了表面硬度和整体耐磨性。它是凸轮轴和曲轴等高负荷部件的理想选择。
涂层（如 TiN、TiCN、AlTiN）
这些涂层可大大降低摩擦，提高硬度，从而提高切削速度，延长刀具寿命。它们是钻头和铣刀的理想选择。
热处理
淬火和回火等热处理工艺用于调整工具钢的微观结构，提高韧性、硬度和耐磨性。
淬火和回火
这一工艺包括将钢加热到高温，然后快速冷却（淬火）和再加热（回火）。这样生产出的工具既坚硬又有韧性，适合切削和成型应用。
退火
该工艺可软化钢材，使其更易于加工或成型。数控加工后，可以进行再回火，以消除内应力，提高可加工性。