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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、8Cr3 457

二、4Cr3Mo3SiV 459

三、4Cr5MoSiV 460

四、3Cr3Mo3VNb 463

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

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