4.7 T10鋼及T10A鋼

1.性能特點

T10鋼及T10A鋼是工具行業應用最多的碳素工具鋼，優點是可加工性好，價格便宜，來源容易；但淬透性低、耐磨性一般、淬火變形大。因鋼中含合金元素微量，耐回火性差，硬化層淺，因而承載能力有限。雖有較高的硬度和耐磨性，但小截面工件韌性不足，大截面工件有殘存網狀碳化物傾向。T10鋼在淬火加熱（通常達800℃）時不致過熱，淬火后鋼中有過剩未溶碳化物，所以比T8鋼具有更高的耐磨性，但淬火變形收縮明顯。因淬透性差，硬化層往往只有1.5～5mm；一般采用220～250℃回火時綜合性能較佳。

2.化學成分、臨界點及對應牌號

T10鋼及T10A鋼的化學成分見表4-23。T10鋼及T10A鋼的臨界點與對應牌號見表4-35。

表4-35 T10鋼及T10A鋼的臨界點與對應牌號

3.熱處理工藝

（見表4-36）

表4-36 T10鋼及T10A鋼的熱處理工藝

表4-37 T10鋼淬火工藝

T10、T10A鋼制工件，一般回火時間2h足矣，如延長回火時間，硬度會降低，450℃回火后應快冷。圖4-10為T10鋼硬度與保溫時間的關系，圖4-11為T10鋼硬度、殘留奧氏體量與回火溫度的關系。當工件硬度低于56HRC時，可按圖4-11選擇回火溫度。

4.力學性能

T10A鋼力學性能與淬火溫度的關系見圖4-12，T10A鋼淬火溫度對強度及韌性的影響見圖4-13，抗拉強度性能參照表4-27。

圖4-10 T10鋼硬度與保溫時間的關系

注：淬火加熱溫度為780℃，水淬。

圖4-11 T10鋼硬度、殘留奧氏體量與回火溫度的關系

注：回火保溫1h。

圖4-12 T10A鋼力學性能與淬火溫度的關系

注：180℃×1h回火。

圖4-13 T10A鋼淬火溫度對強度及韌性的影響

注：150℃回火。

5.淬透性

T10鋼的淬透性見圖4-14。

6.應用

T10、T10A鋼廣泛用來制造木工工具、手用橫鋸及細木工鋸、機用細木工工具、麻花鉆、車刀、刨刀、銑刀、鉸刀、絲錐、板牙、銼刀、刻紋工具、雕刻工具等；也可制造冷鐓模、冷沖模、拉絲模、鋁合金用冷擠壓凹模、紙品下料模、塑料成形模具等。應用實例如下：

1）用于制造一般沖模時，批量<10萬件，被沖材料為厚度<1mm的軟態低碳鋼板，模具工作部分硬度為56～60HRC。

2）用于制造冷拔、拉深凹模，在工作中磨損超差后，可先經高溫回火，然后再重新常規淬火，可自行收縮，使孔復原。

3）用于沖制軟質硅鋼片上的小孔，當硬度為60～62HRC時，壽命可達2萬～3萬次；當硬度為56～58HRC時，壽命僅為0.9萬次。

4）用于制造沖制厚度<3mm的凸模、凹模、鑲塊。做凸模時硬度選用58～62HRC；制凹模時硬度選用60～64HRC。

5）用于制造一般彎曲模的凸模、凹模、鑲塊。做凸模時硬度選用56～60HRC，做凹模時硬度選用58～60HRC。

6）用于制造一般拉延模的凸模、凹模、鑲塊，要求做凸模時硬度選用58～62HRC，做凹模時硬度選用60～64HRC。

7）用于制造冷鐓螺栓圓頭下模，650～680℃×30min/mm鹽浴預熱，800～820℃×6～7s/mm短時加熱，淬入160～180℃堿浴，200℃×1h+260℃×1h兩次回火，硬度為60HRC，韌性得到提高，使用壽命提高0.5～1倍。

8）用于制造儀表元件沖模，780℃加熱，280℃等溫淬火，300℃回火，由沖壓5500件提高到19730件。

圖4-14 T10鋼的淬透性

注：試樣不同溫度加熱并在水中淬火后，沿直徑上的硬度變化。

9）T10A鋼制冷沖模高溫快速加熱四步熱處理工藝。某自行車廠使用T10A鋼制作φ5.2mm×60mm沖頭。原工藝采用800℃鹽水淬火，180℃回火，硬度為59～62HRC，使用壽命不足1000件，失效形式主要是折斷；采用高溫快速加熱四步熱處理工藝后，使模具的使用壽命提高到1萬件左右。四步熱處理工藝為：880℃×3min鹽浴加熱，油淬；360℃×1h回火；再重新加熱到770℃×3.5min，鹽水冷卻；260℃×2.5h回火，硬度為56～58HRC。

10）T10A制凹模快速加熱。T10鋼制自行車中軸擋冷成形凹模采用900℃快速加熱淬水，180℃回火。模具表面硬度為61～63HRC，使用壽命較常規處理提高10倍左右；T10A制自行車接頭凹模，970℃快速加熱，淬入8%（質量分數）堿水溶液，170～180℃×2h回火；型孔尺寸大于模壁厚度或外形較大、模壁較薄的T10A鋼凹模熱處理時，模體四周包鐵皮，鐵皮下墊一層石棉板，銷釘孔堵石棉。在空氣爐中500～550℃預熱，鹽浴爐快速加熱，960～980℃×3～4s/mm，水淬（按1s/5mm計）油冷，180～200℃×2h回火，不僅能控制變形，而且外強內韌，壽命提高。

11）T10A鋼制自行車鏈套（俗稱大鏈盒）沖模預冷淬火，淬火前先去應力，在75kW氣體滲碳爐中滴甲醇保護加熱至820～830℃，出爐后不急于冷卻，而是在空氣中預冷，可用棉紗浸水冷卻或四角先浸水再提出水面，待工件溫度回升至暗紅色，然后模具整體水淬油冷，防止了開裂。出水溫度控制在200～150℃。

12）T10A制凹凸模鹽浴淬火。首先用螺釘把模具各孔密封好，并在該部位采取相應的保護措施，以防淬火變形。550℃×1h空氣爐預熱，950℃×2min鹽浴加熱（從加熱顏色上判斷，模具心部尚未達到900℃，根據模具大小靈活掌握），淬入質量分數為5%～10%的NaCl水溶液中1min，迅速轉入180℃硝鹽中等溫7min（根據模具大小可適當延長或縮短）。用干燥的棉紗頭或碎布快速擦去模具模膛及表面的鹽漬，趁熱將凸模放入凹模中，并將其固定，于硝鹽中170℃×2h回火，出爐后冷卻到室溫拆下凸模，清洗干凈。

經上述工藝處理后，模具刃口硬度為61～62HRC，心部為45～46HRC，變形完全達到要求。這種工藝的本質是利用快速加熱進行表面淬火，工作部位硬基體軟，晶粒細，無氧化脫碳，節能節時，適用于單件批量生產。

13）T10A鋼制圓模沖頭氯化鈣水溶液淬火。500～550℃空氣爐預熱，780～790℃鹽浴加熱，CaC12水溶液的密度為1.31～1.33g/cm³，使用溫度<70℃，淬后硬度≥60HRC，200℃×1h×2次回火，硬度為58～60HRC，變形小，無開裂。

14）T10A鋼凹模噴液淬火。噴液淬火時以高速高壓液流對工件進行表面淬火，具有強烈的冷卻作用，能提高淬硬層深度與硬度，加大表面層殘留壓應力，促使窄槽小孔充分硬化。內孔為φ16mm，外徑為φ48mm，厚度為9mm的T10A凹模，于790℃加熱，對內孔進行噴液淬火后，孔壁處的切向殘余壓應力達1303.4MPa。

15）T10A制模具固體滲硼。六角模、球模、六角片模及一字槽沖模固態滲硼后，于780℃淬火，240℃回火，硬度56～58HRC，使用壽命分別為2萬件、2.5萬件、1.5萬件、1萬件；而采用910℃×4.5h固體滲硼后空冷，再重新加熱到850℃×1h油冷，240℃×1.5h回火。模具的壽命均在10萬件以上。

16）T10A制鋼板沖孔模化學沉積鎳磷合金。沖制厚度為8～10mmQ235鋼板，進行化學沉積鎳磷合金的T10A沖頭，使用壽命提高1倍多。

17）用于制造剪切厚度11mm的T10A鋼剪刀，施以薄殼淬火后，疲勞強度提高，崩刃傾向減小，使用壽命比9CrWMn鋼同類剪刀提高7倍。手用鋸條在350℃×30min空氣爐中預熱，在KCl、Na₂CO₃各50%（質量分數）的鹽浴爐中加熱。

18）T10A鋼手用鋸條復合處理。先進行620℃×1h滲氮，再將上夾具的模具加熱到780～800℃，淬入100～150℃的熱油中，180～190℃×1h熱油回火。

19）T10鋼制手用鋸條激光熱處理。激光淬火，顯微組織極細，為隱針馬氏體，耐磨性優良，使用壽命比行業優等品標準還高61%，使用時無脆斷。

20）T10A鋼制清紗器刀片微變形淬火。外國樣機刀片是用高合金鋼或鋼結硬質合金制造，而國內有些工廠用T10A鋼代替并取得了成功。刀片規格為（28.5～34）mm×6.9mm×（0.8～1.5）mm。技術要求：硬度為59～63HRC（保證刃口5mm），平面度公差≤0.03mm，刀片壽命≥50萬次（切斷10支紗）。

高頻感應局部淬火，不僅使刀片幾乎不變形，成品率高（≥99%），而且能得到非常細小的針狀馬氏體組織，即隱晶馬氏體，使刀片具有較高的壽命，普通達到55萬次（切斷10支紗），最高達100萬次。

T10A鋼制380mm×40mm×25mm雙刃剪刀，在長度方向上有3個通孔，要求硬度為58～63HRC，彎曲≤0.5mm，采取高頻感應微變形淬火，硬度、彎曲變形符合要求。

21）T10鋼制卡尺尺框橫向磁場感應淬火。加熱溫度均勻，硬度穩定。硬化區為2～4mm，硬度為58～62HRC，符合技術要求。

22）T10A鋼制螺紋環規常規加熱、限形淬火。采用限形淬火時，將奧氏體冷卻到接近Ms點時，然后在內孔插入已準備好的限形柱塞繼續冷卻，使環規在限形狀態下進行馬氏體轉變。相變過程中，由于柱塞的外形尺寸正好等于環規的內徑尺寸，當螺紋的內徑接觸到限形柱塞時其體積的變化和再分配得到合理的控制，在很小的接觸應力作用下，環規很容易適應限形的要求，達到微變形的目的。淬火冷卻介質一般選用堿水或堿浴。

限形淬火方法對減少淬火畸變具有獨到之處，但不適合大批量生產。