【S136】非合金冷作模具鋼即非合金工具鋼，也稱碳素工具鋼。碳素工具鋼系列的幾個(gè)鋼號(hào)（T7~T13）用作小型、簡(jiǎn)單的冷作模具零件非常普遍，應(yīng)用最多的是T8A或T10A。
盡管對(duì)模具的要求越來(lái)越高，為此研制、開(kāi)發(fā)了許多各具特性的合金模具鋼，在許多場(chǎng)合下合金鋼取代了非合金工具鋼，但是，非合金工具鋼仍然在模具制造中保持著原有地位，隨著冶金技術(shù)的發(fā)展，雖然不含合金元素，經(jīng)過(guò)精心冶煉、加工和良好的熱處理而此外模具零件的重要材料之一。
按鋼的化學(xué)成分，尤其是含P、S和Si、Mn的量和純凈度可分為三個(gè)精度等級(jí)。即優(yōu)質(zhì)鋼、高級(jí)優(yōu)質(zhì)鋼（鋼號(hào)后帶A）或特級(jí)優(yōu)質(zhì)鋼（鋼號(hào)后帶E）。我國(guó)碳素工具鋼只有優(yōu)質(zhì)鋼和高級(jí)優(yōu)質(zhì)鋼，其成分中P、S和Si、Mn以及雜質(zhì)合金元素Cr、Ni、Cu的具體規(guī)定，見(jiàn)有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)。
從碳素工具鋼的奧氏體等溫轉(zhuǎn)變圖中可以看出，在轉(zhuǎn)變傾向最大的溫度范圍，轉(zhuǎn)變開(kāi)始的孕育時(shí)間是很短的，淬透性很差。為了避免在馬氏體形成之前發(fā)生非M轉(zhuǎn) 變，需要極高的臨界冷卻速度，為了達(dá)到完全淬硬，需要用劇烈的冷卻劑，一般是水和水溶液。為了防止產(chǎn)生軟點(diǎn)，可在水中添加10%的NaOH（氫氧化鈉）， 以提高淬火烈度。即使如此馬氏體淬硬層仍然很淺，僅有2~3mm。在心部區(qū)域則低于臨界冷卻速度，轉(zhuǎn)變?cè)谥楣怏w、貝氏體區(qū)域進(jìn)行，這樣，碳素工具鋼淬火后 心部具有良好的韌性，這是優(yōu)點(diǎn)。含Si、Mn及殘剩Ni、Cr、Cu（來(lái)自廢鋼）都可以使臨界冷卻速度降低，提高淬透性，增加淬硬層深度，然而這樣又使淬 火時(shí)淬火時(shí)產(chǎn)生裂紋的危險(xiǎn)性增加。所以，對(duì)于這類鋼有時(shí)可以進(jìn)行油淬，較難掌握。通常，采用水油雙液淬火有較好的效果。
碳素工具鋼在1050~800℃之間進(jìn)行熱加工變形，溫度過(guò)高，則產(chǎn)生粗晶粒組織，過(guò)共析鋼還會(huì)形成粗的滲碳體。此時(shí)，可進(jìn)行一次正火或調(diào)質(zhì)處理加以改 善。鍛造以后，為了改善可加工性 ，進(jìn)行退火是必要的，退火組織是淬火的最近原始組織。有時(shí)為了消除加工應(yīng)力，要進(jìn)行消應(yīng)力退火。
⒈淬火
必須緩慢、均勻地加熱到淬火溫度。
一般是將預(yù)熱過(guò)的工件轉(zhuǎn)到已經(jīng)處于淬火溫度的爐子中，對(duì)鹽浴爐加熱，這樣很重要，一是可避免因工件潮濕（含水分）直接放進(jìn)鹽浴中容易爆炸；二則可避免初始 升溫的應(yīng)力。國(guó)內(nèi)的熱處理工作者不夠重視，認(rèn)為只有高合金鋼因?qū)嵝圆睢⒋慊饻囟雀卟胚@樣做。其實(shí)碳素工具鋼在加熱初的低溫階段（≤600℃）預(yù)熱也很有 必要。進(jìn)一步的加熱可以迅速進(jìn)行，因?yàn)殇撛诟邷叵乱延邢喈?dāng)好的塑性了。最好是在脫氧良好的鹽浴爐或真空爐或帶保護(hù)氣氛的爐內(nèi)加熱。
淬火溫度，過(guò)共析鋼取780~800℃。形狀復(fù)雜或小尺寸的工件取下限；形狀簡(jiǎn)單的大工件則取上限，甚至稍高的溫度如820℃。到溫后應(yīng)保溫相當(dāng)時(shí)間，然后淬火水或鹽水中，視工件具體情況作適當(dāng)運(yùn)動(dòng)。
水溫以20~30℃（即室溫）為宜。淬油時(shí)，油溫以50~60℃為宜，可獲得最佳淬火效果。對(duì)可能會(huì)產(chǎn)生較大應(yīng)力或淬裂的工件，建議采用水油雙液淬火。
⒉回火
淬火以后應(yīng)立即回火，最好是工件淬火冷卻到100℃時(shí)即從淬火介質(zhì)中取出，然后在150~300℃之間取一合適溫度回火到符合要求的硬度和韌度。回火需保溫足夠長(zhǎng)的時(shí)間，然后在靜止空氣中冷卻。局部淬火的工件一般整體回火。
對(duì)于模具工作零件，快速回火、自回火、局部回火等工藝方式是不相宜的，回火必須成分，淬火應(yīng)力消除不徹底，在后續(xù)加工如磨削、線切割時(shí)容易發(fā)生裂紋，即使在后續(xù)加工中不出現(xiàn)問(wèn)題，也易發(fā)生早期失效，縮短模具壽命。