工具钢 | Know Steel

先找失效原因，再选工具钢

工具钢用于切削、成形和加工其他材料。选材首先要弄清工具为何失效：刃口磨损、崩刃、受热软化、开裂，还是尺寸精度下降。只追求最高硬度，可能把磨损问题变成脆性断裂问题。

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这张表用于安排失效调查，不能凭一张照片直接判定原因。

D2 是常见的耐磨冷作工具钢牌号，H13 是热作工具钢示例，M2 是用于切削工具等场合的高速钢示例。这里的“冷作”指工具的工作条件，不是说原料经过冷轧。

BÖHLER 2018 年 10 月工具钢指南提供历史产品及牌号说明。实际比较仍需采用具体产品数据，并确认热处理要求和可供截面。

传统工具钢字母系列
系列	选材语境
W	水淬碳素工具钢，核对截面和淬火变形风险。
O／A／D	油淬、空淬和高碳高铬冷作系列，平衡耐磨性、韧性和尺寸稳定性。
S	耐冲击系列，关注冲击和崩刃。
H	热作系列，关注高温及热循环。
P	模具钢系列，核对交货硬度、加工性和表面要求。
M／T	钼系／钨系高速钢，切削选材应考虑热硬性。

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ASTM A686-92(2024) 、A681-24 和 A600-92a(2024) 公开范围分别提供碳素、合金和高速工具钢背景。字母系列不能直接规定炉温周期，应采用合同版本和具体生产商牌号资料。

耐磨性 × 韧性 × 热硬性的定性选材矩阵
示例	耐磨性问题	韧性问题	热硬性问题
D2：冷作	是否主要受磨粒磨损限制？	所选硬度下，尖角或冲击是否会引起崩刃？	不能仅凭耐磨性选作热作材料。
H13：热作	实际工作温度下是什么磨损？	热循环与机械冲击有多强？	核对抗回火软化和热态使用数据。
M2：高速钢	切削刃由哪种磨损主导？	刀刃是否得到充分支承？	热切削时保持硬度是关键要求。

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矩阵给出比较问题，不编造统一评分。实际加热温度、保温、淬火和回火须查具体制造商数据表；本页不提供通用热处理温度。

不少工具钢以退火状态供货，方便切削；也有预硬产品。成品工具的性能取决于该牌号的淬火、回火路线、截面和检验结果，不能用原料名称替代最终验收要求。

粗加工、热处理、磨削和表面处理应纳入同一制造方案，并在可能引起尺寸变化的工序后复检。表面涂层需要合适且能提供支承的基体，不能弥补工具已开裂或热处理不当的问题。

粉末冶金提供了另一种获得工具钢组织的生产路线。voestalpine 工模具材料概述同时介绍传统和粉末冶金产品。应结合具体牌号、被加工材料、工具形状与失效方式比较，不能仅凭“粉末冶金”就判定优于所有传统产品。

若失效集中在缺乏支承的尖角，优先检查结构和载荷可能更有效；若寿命主要受逐步磨损限制，则应重点比较牌号的耐磨性与韧性数据。

记录牌号及生产商变型、坯料截面、交货状态、热处理过程、最终硬度及试验方法、关键尺寸和涂层。同时保留加工工况、被加工材料和失效部位记录，使新材料试用有明确的比较基础。