碳素工具钢生产成本较低,原材料来源方便;易于冷、热加工,在热处理后可获得相当高的硬度;在工作受热不高的情况下,耐磨性也较好,因而得到广泛应用。其中,高级优质碳素工具钢韧度较高,磨削时可获得较高的光洁度,适宜制造形状复杂、精度较高的工具。但是,这类钢红硬性较差,工作温度超过250℃以后,硬度和耐磨性迅速下降。这类钢淬透性低,工具断面尺寸大于15mm时,水淬后只有表面层得到高的硬度,故不能做大尺寸的工具。这类钢淬火温度范围窄,易过热,淬火时畸变、开裂倾向性大,且易产生软点。 与合金工具钢相比,此类钢淬透性低,在水中淬透直径为15mm,而在油中淬透直径仅为5mm。另外,此类钢的热硬性低,工作温度高于250℃时钢的硬度和耐磨性急剧下降,从而钢的切削能力显著降低,所以此类钢只适于制作尺寸小、形状简单、切削速度低、进刀量小、工作温度不高的工具。 此类钢的碳含量范围为0.65%~1.35%。在中国国家标准GB1298—77中共有8个牌号碳素工具钢。其中碳含量较低的T7钢具有良好的韧性,但耐磨性不高,适于制作切削软材料的刃具和承受冲击负荷的工具,如木工工具、镰刀、凿子、睡子等。T8钢具有较好的韧性和较高的硬度,适于制作冲头、剪刀,也可制作木工工具。锰含量较高的T8Mn钢淬透性较好,适于制作断口较大的木工工具、煤矿用凿、石工凿和要求变形小的手锯条、横纹锉刀。T10钢耐磨性较好,应用范围较广,适于制作切削条件较差、耐磨性要求较高的金属切削工具,以及冷冲模具和测量工具,如车刀、刨刀、铣刀、搓丝板、拉丝模、刻纹凿子、卡尺和塞规等。T12钢硬度高、耐磨性好,但是韧性低,可以用于制作不受冲击的,要求硬度高、耐磨性好的切削工具和测量工具,如刮刀、钻头、铰刀、扩孔钻、丝锥、板牙和千分尺等。T13钢是碳素工具钢中碳含量 的钢种,其硬度极高,但韧性低,不能承受冲击载荷,只适于制作切削高硬度材料的刃具和加工坚硬岩石的工具,如锉刀、刻刀、拉丝模具、雕刻工具等。退火钢材的硬度、断口组织、网状碳化物、珠光体组织、试样淬火硬度、淬透性深度和钢材表面脱碳层深度应符合中国国家标准GB1298规定。此类钢中存在网状碳化物和层片状珠光体时,容易产生淬火变形、开裂和硬度不均匀,并降低刃具耐磨性,容易引起刃具崩刃,降低刃具寿命。为了防止网状碳化物的产生,钢材要反复锻造,锻后要快速冷却。通过球化退火可使层片状珠光体中的渗碳体球化。此类钢淬火加热一般用盐浴炉,它可防止或减轻工具表层脱碳。在淬火冷却时要注意防止变形和开裂,为此一般采用分级淬火或等温淬火,有的采用高频淬火。淬火后应及时回火,以防停放时发生变形或开裂。