工具鋼是用以制造切削刀具、量具、模具和耐磨工具的鋼。工具鋼具有較高的硬度和在高溫下能保持高硬度得紅硬性，以及高的耐磨性和適當(dāng)?shù)捻g性。
    工具鋼一般分為碳素工具鋼、合金工具鋼和高速工具鋼。
　　碳素工具鋼的主要生產(chǎn)品種、性能和用途
　　一、生產(chǎn)品種
　　熱軋棒材 圓鋼直徑或方鋼邊長8mm-80mm
　　鍛制棒材 圓鋼直徑或方鋼邊長50mm-150mm
　　冷拉棒材圓鋼直徑8mm-40mm
　　熱軋鋼板 厚度0.7mm-15mm
　　冷拉鋼帶厚度0.10mm-3.60mm
　　冷拉鋼絲圓鋼絲直徑0.050mm-16mm
　　熱軋扁鋼 厚度*寬度 3mm-30mm*（10、12、14、16、18、20、22、25、28、30、32、35、38、40、45、50、55、60、65、90、100、160）mm
　　鍛制扁鋼 厚度*寬度 10mm-65mm*（40、45、50、55、60、65、70、80、90、100、110、120、130、150、170、180、190、200）mm
　　二、性能和用途
　　T7、T7A 亞共析鋼。具有較好的塑、韌性和強度，以及一定的硬度，能承受震動和沖擊負(fù)荷，但切削能力差。用于制造承受沖擊負(fù)荷不大，且要求具有適當(dāng)硬度和耐磨性，及較好的韌性的工具，如鍛模、鑿子、錘、沖頭、金屬剪切刀、擴孔鉆、鋼印、木工工具、風(fēng)動工具、機床頂尖、鉗工工具、鉆鑿工具、較鈍的外科醫(yī)療用具等。
　　T8、T8A 共析鋼。淬火加熱時容易過熱，變形也大，塑性和強度比較低，不宜制造承受較大沖擊的工具，但經(jīng)熱處理后有較高的硬度和耐磨性。用于制造切削刃口在工作時不變熱的工具，如木工工具、風(fēng)動工具、鉗工工具、簡單模具、鉚釘沖模、中心孔銃和沖模、切削鋼材用工具、軸承、刀具、鋁錫合金壓鑄板和型芯，以及各類彈簧等。
　　T8Mn、T8MnA 共析鋼。具有較高的淬透性和硬度，但塑性和強度較低。用于制造斷面較大的木工工具、手鋸鋸條、刻印工具、鉚釘沖模、發(fā)條、帶鋸鋸條、圓盤鋸片、煤礦用鑿、石工用鑿等。
　　T9、T9A 過共析鋼。具有較高的硬度，但塑性和強度較低。用于制造要求較高硬度且有一定韌性的各種工具，如刻印工具、鉚釘沖模、壓床模、沖頭、木工工具、農(nóng)機切割零件、鑿巖工具和鑄模的分流釘?shù)取?br>　　T10、T10A過共析鋼。晶粒細(xì)，在淬火加熱時（溫度達(dá)800℃）不致過熱，仍能保持細(xì)品粒組織；淬火后鋼中有未溶的過剩碳化物，所以具有比T8、T8A鋼更高的耐磨性，但韌性較低。
　　用于制造切削刃口在工作時不變熱的工具，不承受沖擊負(fù)荷而具有鋒利刃口和少許韌性的工具，如加工木材用工具、手用橫鋸、手用細(xì)木工具、機用細(xì)木工具、麻花鉆、拉絲模、沖模、冷鐓模、螺絲錐、擴孔刀具、搓絲板、車刀、刨刀、銑刀、貨幣壓模、小尺寸斷面均勻的冷切邊及沖孔模、低精度形狀簡單的卡板、鉗工刮刀、硬巖石鉆子、制鉚釘和釘子用工具、螺絲刀、銼刀、刻紋用鑿子、切紙和煙葉用刀具等。
　　T11、T11A 過共析鋼。具有較好的綜合力學(xué)性能（如硬度、耐磨性和韌性等），晶粒更細(xì)，在加熱時對晶粒長大和形成碳化物網(wǎng)的敏感性小。用于制造在工作時切削刃口不變熱的工具，如鋸、鏨刀、絲錐、銼刀、刮刀、發(fā)條、儀規(guī)、擴孔鉆、板牙、切煙葉用刀具、尺寸不大和斷面無急劇變化的冷沖模及木工刀具等。
　　T12、T12A 過共析鋼。由于碳含量高。淬火后仍有較多的過剩碳化物，所以硬度和耐磨性高，但韌性低，且淬火變形大。不適于制造切削速度高和受沖擊負(fù)荷的工具。用于制造不受沖擊負(fù)荷，切削速度不高，切削刃口不變熱的工具，如車刀、銑刀、鉆頭、鉸刀、擴孔鉆、絲錐、板牙、刮刀、量規(guī)、刀片、小型沖頭、鋼銼、鋸、發(fā)條、切煙葉用刀具，及斷面尺寸小的冷切邊模和沖口模等。
　　T13、T13A 過共析鋼。由于碳含量高，淬火后有更多的過剩碳化物，所以硬度更高，韌性更差；又由于碳化物數(shù)量增加且分布不均勻，故力學(xué)性能較差。不適用于制造承受沖擊負(fù)荷和較高速度的切削工具。
　　用于制造不受沖擊負(fù)荷，但要求極高硬度的金屬切削工具，如剃刀、刮刀、拉絲工具、銼刀、刻紋用工具、鉆子，以及堅硬巖石加工用工具和雕刻用工具等。
　　合金工具鋼
　　合金工具鋼的淬硬性、淬透性、耐磨性和韌性均比碳素工具鋼高，按用途大致可分為刃具、模具和量具用鋼3類。其中碳含量高的鋼（碳質(zhì)量分?jǐn)?shù)大于0080%）多用于制造刃具、量具和冷作模具，這類鋼淬火后的硬度在HRC60以上，且具有足夠的耐磨性；碳含量中等的鋼（碳質(zhì)量分?jǐn)?shù)0.35%~0.70%）多用于制造熱作模具，這類鋼淬火后的硬度稍低，為HRC50~55,但韌性良好。
　　高速工具鋼
　　高速工具鋼主要用于制造高效率的切削刀具。由于其具有紅硬性高、耐磨性好、強度高等特性，也用于制造性能要求高的模具、軋輥、高溫軸承和高溫彈簧等。高速工具鋼經(jīng)熱處理后的使用硬度可達(dá)HRC63以上，在600℃左右的工作溫度下仍能保持高的硬度，而且其韌性、耐磨性和耐熱性均較好。退火狀態(tài)的高速工具鋼的主要合金元素有多、鉬、鉻、釩，還有一些高速工具鋼中加入了鈷、鋁等元素。這類鋼屬于高碳高合金萊氏體鋼，其主要的組織特征之一是含有大量的碳化物。鑄態(tài)高速工具鋼中的碳化物是共晶碳化物，經(jīng)熱壓力加工后破碎成顆粒狀分布在鋼中，稱為一次碳化物；從奧氏體和馬氏體基體中析出的碳化物稱為二次碳化物。這些碳化物對高速工具鋼的性能影響很大，特別是二次碳化物，其對鋼的奧氏本晶粒度和二次硬化等性能有很大影響。碳化物的數(shù)量、類型與鋼的化學(xué)成分有關(guān)，而碳化物的顆粒度和分布則與鋼的變形量有關(guān)。鎢、鉬是高速工具鋼的主要合金元素，對鋼的二次硬化和其他性能起重要作用。鉻對鋼的淬透性、抗氧化性和耐磨性起重要作用，對二次硬化也有一定的作用。釩對鋼的二次硬化和耐磨性起重要作用，但降低可磨削性能。
　　高速工個鋼的淬火溫度很高，接近熔點，其目的是使合金碳化物更多的溶入基體中，使鋼具有更好的二次硬化能力。高速工具鋼淬火后硬度升高，此為第一次硬化，但淬火溫度越高，則回火后的強度和韌性越低。淬火后在350℃以下低溫回火硬度下降在350℃以上溫度回火硬度逐漸提高，至520~580℃范圍內(nèi)回火（化學(xué)成分不同，回火溫度不同）出現(xiàn)第二次硬度高峰，并超過淬火硬度，此為二次硬化。這是高速工具鋼的重要特性。
　　高速工個鋼除了具有高的硬度、耐磨性、紅硬性等使用性能外，還具有一定的熱塑性、可磨削性等工藝性能。
　　多系高速工具鋼主要合金元素是鎢，不含鉬或含少量鉬。其主要特性是過熱敏感性小，脫碳敏感性小、熱處理和熱加工溫度范圍較寬，但碳化物顆粒粗大，分布均勻性差，影響鋼的韌性和塑性。
　　鎢鉬系高速工具鋼的主要合金元素是鎢和鉬。其主要特性是碳化物的顆粒度和分布均優(yōu)于鎢系高速工具鋼，脫碳敏感性和過熱敏感性低于鉬系高速工具鋼，使用性能和工藝性能均較好。
　　鉬系高速工具鋼的主要合金元素是鉬，不含鎢或含少量鎢。其主要特性是碳化物顆粒細(xì)，分布均勻、韌性好，但脫碳敏感性和過熱敏感性大、熱加工和熱處理范圍窄。
　　含鉆高速工具鋼是在通用高速工具鋼的基礎(chǔ)上加入一定量的鈷，可顯著提高鋼的硬度、耐磨性和韌性。
　　粉未高速工具鋼是用粉未冶金方法產(chǎn)生的。首先用霧化法制取低氧高速工具鋼預(yù)合金粉未，然后用冷、熱靜壓機將粉未壓實成全致密的鋼坯，再經(jīng)鍛、軋成材。粉未高速工具鋼的碳化物細(xì)小、分布均勻，韌性、可磨削性和尺寸穩(wěn)定性等均很好，可生產(chǎn)用鑄錠法個可能產(chǎn)生更高合金元素含量的超硬高速工具鋼。粉未高速工具鋼可分為3類，第一類是含鈷高速工具鋼，其特點是具有接近硬質(zhì)合金的硬度，而且還具有良好的可鍛性、可加工性、可磨性和強韌性。第二類是無鈷高鎢、鉬、釩超硬高速工具鋼。第三類是超級耐磨高速工具鋼。其硬度不太高，但耐磨性極好，主要用于要求高耐磨并承受沖擊負(fù)荷的工作條件。
　　工具鋼的特性
　?。?） 硬度
　　工具鋼制成工具經(jīng)熱處理后具有足夠高的硬度，如用于金屬切削加工的工具一般在HRC60以上。工具在高的切削速度和加工硬材料所產(chǎn)生高溫的受熱條件下，仍能保持高的硬度和良好的紅硬性。碳素工具鋼和合金工具鋼一般在180℃~250℃、高速工具鋼在600℃左右的工作溫度下，仍能保持較高的硬度。紅硬性對熱變形模具和高速切削刀具用鋼是非常重要的性能。
　　（2） 耐磨性
　　工具鋼具有良好的耐磨性，即抵抗磨損的能力。工具在承受相當(dāng)大的壓力和摩擦力的條件下，仍能保持其形狀和尺寸不變。
　?。?） 強度和韌性
　　工具鋼具有一定的強度和韌性，使工具在工作中能夠承受負(fù)荷、沖擊、震動和彎曲等復(fù)雜的應(yīng)力，以保證工具的正常使用。
　?。?） 其他性能
　　由于各種工具的工作條件不同，工具用鋼還具有一些其他性能，如模具用鋼還應(yīng)具有一定的高溫力學(xué)性能、熱疲勞性、導(dǎo)熱性和耐磨腐蝕性能等。
　　工具鋼除了具有上述使用性能外，還應(yīng)具有良好的工藝性能。
　?。?） 加工性
　　工具鋼應(yīng)具有良好的熱壓力加工性能和機械加工性能，才能保證工具的制造和使用。鋼的加工性取決于化學(xué)成分、組織的質(zhì)量。
　　（2） 淬火溫度范圍
　　工具鋼的淬火溫度應(yīng)足夠?qū)?，以減少過熱的可能性。
　?。?） 淬硬性和淬透性
　　淬硬性是鋼在淬火后所能達(dá)到最高硬度的性能。淬硬性主要與鋼的化學(xué)成分特別是碳含量有關(guān)，碳含量越高，則鋼的淬硬性越高。
　　淬透性表示鋼在淬火后從表面到內(nèi)部的硬度分布狀況。淬透性的高低與鋼的化學(xué)成分、純潔度、晶粒度有關(guān)。
　　根據(jù)用于制造不同的工具，對這兩種性能各有一定的要求。
　　（4） 脫碳敏感性
　　工具表面發(fā)生脫碳，將使表面層硬度降低，因此要求工鋼的脫碳敏感性低。在相同的加條件下，鋼的脫碳敏感性取決于其化學(xué)成分。
　　（5） 熱處理變形性
　　工具在熱處理時，要求其尺寸和外形穩(wěn)定。