合金鋼

合金鋼已有一百多年的歷史了。工業上較多地使用合金鋼材大約是在19世紀後半期。

1868年英國人馬希特(R.F.Mushet)發明了成分為2.5%Mn-7%W的自硬鋼，將切削速度提高到5米/分。

1870年在美國用鉻鋼(1.5～2.0%Cr)在密西西比河上建造了跨度為 158.5米的大橋；稍後,一些工業國家改用鎳鋼(3.5%Ni)建造大跨度的橋樑，或用於修造軍艦。

1901年在西歐出現了高碳鉻滾動軸承鋼。

1910年又發展出了18W-4Cr-1V型的高速工具鋼，進一步把切削速度提高到30米/分。

20世紀20年代以後，不鏽鋼和耐熱鋼在這段期間問世了。

1920年德國人毛雷爾 (E.Maurer) 發明了18-8型不鏽耐酸鋼，

1929年在美國出現了Fe-Cr-Al電阻絲。

1939年德國在動力工業開始使用奧氏體耐熱鋼。

第二次世界大戰以後至60年代，主要是發展高強度鋼和超高強度鋼的時代，由於航空工業和火箭技術發展的需要，出現了許多高強度鋼和超高強度鋼新鋼種，如沉澱硬化型高強度不鏽鋼和各種低合金高強度鋼等是其代表性的鋼種。60年代以後，許多冶金新技術，特別是爐外精煉技術被普遍採用，合金鋼開始向高純度、高精度和超低碳的方向發展，又出現了馬氏體時效鋼、超純鐵素體不鏽鋼等新鋼種。

國際上使用的有上千個合金鋼鋼號，數萬個規格，合金鋼的產量約佔鋼總產量的10%，是國民經濟建設和國防建設大量使用的重要金屬材料。

20 世紀 70 年代以來， 世界範圍內合金高強度鋼的發展進入了一個全新時期， 以控制軋製技術和微合金化的冶金學為基礎， 形成了現代低合金高強度鋼即微合金化鋼的新概念。

進入 80 年代，一個涉及廣泛工業領域和專用材料門類的品種開發，藉助於冶金工藝技術方面的成就達到了頂峯。在鋼的化學成分-工藝-組織-性能的四位一體的關係中，第一次突出了鋼的組織和微觀精細結構的主導地位，也表明低合金鋼的基礎研究已趨於成熟，以前所未有的新的概念進行合金設計。 ^[1] 

合金鋼的主要合金元素有硅、錳、鉻、鎳、鉬、鎢、釩、鈦、鈮、鋯、鈷、鋁、銅、硼、稀土等。

其中釩、鈦、鈮、鋯等在鋼中是強碳化物形成元素，只要有足夠的碳，在適當條件下，就能形成各自的碳化物，當缺碳或在高温條件下，則以原子狀態進入固溶體中；錳、鉻、鎢、鉬為碳化物形成元素，其中一部分以原子狀態進入固溶體中，另一部分形成置換式合金滲碳體；鋁、銅、鎳、鈷、硅等是不形成碳化物元素，一般以原子狀態存在於固溶體中。

1、碳（C）：鋼中含碳量增加，屈服點和抗拉強度升高，但塑性和衝擊性降低，當碳含量超過0.23%時，鋼的焊接性能變壞，因此用於焊接的低合金結構鋼，含碳量一般不超過0.20%。碳量高還會降低鋼的耐大氣腐蝕能力，在露天料場的高碳鋼就易鏽蝕；此外，碳能增加鋼的冷脆性和時效敏感性。

2、硅（Si）：在鍊鋼過程中加硅作為還原劑和脱氧劑，所以鎮靜鋼含有0.15－0.30%的硅。如果鋼中含硅量超過0.50-0.60%,硅就算合金元素。硅能顯著提高鋼的彈性極限，屈服點和抗拉強度，故廣泛用於作彈簧鋼。在調質結構鋼中加入1.0－1.2%的硅，強度可提高15－20%。硅和鉬、鎢、鉻等結合，有提高抗腐蝕性和抗氧化的作用，可製造耐熱鋼。含硅1－4%的低碳鋼，具有極高的導磁率，用於電器工業做矽鋼片。硅量增加，會降低鋼的焊接性能。

3、錳（Mn）：在鍊鋼過程中，錳是良好的脱氧劑和脱硫劑，一般鋼中含錳0.30－0.50%。在碳素鋼中加入0.70%以上時就算“錳鋼”，較一般鋼量的鋼不但有足夠的韌性，且有較高的強度和硬度，提高鋼的淬性，改善鋼的熱加工性能，如16Mn鋼比A3屈服點高40%。含錳11－14%的鋼有極高的耐磨性，用於挖土機剷鬥，球磨機襯板等。錳量增高，減弱鋼的抗腐蝕能力，降低焊接性能。

4、磷（P）：在一般情況下，磷是鋼中有害元素，增加鋼的冷脆性，使焊接性能變壞，降低塑性，使冷彎性能變壞。因此通常要求鋼中含磷量小於0.045%，優質鋼要求更低些。

5、硫（S）：硫在通常情況下也是有害元素。使鋼產生熱脆性，降低鋼的延展性和韌性，在鍛造和軋製時造成裂紋。硫對焊接性能也不利，降低耐腐蝕性。所以通常要求硫含量小於0.055%，優質鋼要求小於0.040%。在鋼中加入0.08-0.20%的硫，可以改善切削加工性，通常稱易切削鋼。

6、鉻（Cr）：在結構鋼和工具鋼中，鉻能顯著提高強度、硬度和耐磨性，但同時降低塑性和韌性。鉻又能提高鋼的抗氧化性和耐腐蝕性，因而是不鏽鋼，耐熱鋼的重要合金元素。

7、鎳(Ni)：鎳能提高鋼的強度，而又保持良好的塑性和韌性。鎳對酸鹼有較高的耐腐蝕能力，在高温下有防鏽和耐熱能力。但由於鎳是較稀缺的資源，故應儘量採用其他合金元素代用鎳鉻鋼。

8、 鉬(Mo)：鉬能使鋼的晶粒細化，提高淬透性和熱強性能，在高温時保持足夠的強度和抗蠕變能力(長期在高温下受到應力，發生變形，稱蠕變)。結構鋼中加入鉬，能提高機械性能。 還可以抑制合金鋼由於淬火而引起的脆性。在工具鋼中可提高紅性。

9、鈦(Ti)：鈦是鋼中強脱氧劑。它能使鋼的內部組織緻密，細化晶粒力；降低時效敏感性和冷脆性。改善焊接性能。在鉻18鎳9奧氏體不鏽鋼中加入適當的鈦，可避免晶間腐蝕。

10、釩(V)：釩是鋼的優良脱氧劑。鋼中加0.5%的釩可細化組織晶粒，提高強度和韌性。釩與碳形成的碳化物，在高温高壓下可提高抗氫腐蝕能力。

11、鎢(W)：鎢熔點高，比重大，是貴生的合金元素。鎢與碳形成碳化鎢有很高的硬度和耐磨性。在工具鋼加鎢，可顯著提高紅硬性和熱強性，作切削工具及鍛模具用。

12、鈮(Nb)：鈮能細化晶粒和降低鋼的過熱敏感性及回火脆性，提高強度，但塑性和韌性有所下降。在普通低合金鋼中加鈮，可提高抗大氣腐蝕及高温下抗氫、氮、氨腐蝕能力。鈮可改善焊接性能。在奧氏體不鏽鋼中加鈮，可防止晶間腐蝕現象。

13、鈷(Co)：鈷是稀有的貴重金屬，多用於特殊鋼和合金中，如熱強鋼和磁性材料。

14、銅(Cu)：武鋼用大冶礦石所煉的鋼，往往含有銅。銅能提高強度和韌性，特別是大氣腐蝕性能。缺點是在熱加工時容易產生熱脆，銅含量超過0.5%塑性顯著降低。當銅含量小於0.50%對焊接性無影響。

15、鋁(Al)：鋁是鋼中常用的脱氧劑。鋼中加入少量的鋁，可細化晶粒，提高衝擊韌性，如作深衝薄板的08Al鋼。鋁還具有抗氧化性和抗腐蝕性能，鋁與鉻、硅合用，可顯著提高鋼的高温不起皮性能和耐高温腐蝕的能力。鋁的缺點是影響鋼的熱加工性能、焊接性能和切削加工性能。

16、硼(B)：鋼中加入微量的硼就可改善鋼的緻密性和熱軋性能，提高強度。

17、氮(N):氮能提高鋼的強度，低温韌性和焊接性，增加時效敏感性。

18、稀土(Xt)：稀土元素是指元素週期表中原子序數為57-71的15個鑭系元素。這些元素都是金屬，但他們的氧化物很象“土”，所以習慣上稱稀土。鋼中加入稀土，可以改變鋼中夾雜物的組成、形態、分佈和性質，從而改善了鋼的各種性能，如韌性、焊接性，冷加工性能。在犁鏵鋼中加入稀土，可提高耐磨性。

1、合金元素對A相區的影響：1）擴大A相區（Mn、Ni、Co）；2）縮小A相區（Cr、V、Mo、Si)；3）正是這個原因我們可以生產奧氏體鋼和鐵素體鋼；

2、合金元素對S、E點的影響：凡是擴大A相區的元素均使S、E點向左下方移動；凡是縮小A相區的元素均使S、E點向左上方移動。

合金元素對S、E點的影響：如圖1所示：

1、對奧氏體化的影響——大多數合金元素（鎳、鈷除外）都減緩奧氏體化過程。所以在熱處理時就需要比碳鋼更高的加熱温度和更長的保温時間。——碳化物不宜分解。

2、對奧氏體晶粒大小的影響——大多數合金元素有阻礙奧氏體晶粒長大的作用。但錳和硼卻相反，可以促進奧氏體晶粒長大，所以，除錳鋼外，合金鋼在加熱時不易過熱。這樣有利於在淬火後獲得細馬氏體；也有利於適當提高加熱温度，使奧氏體中溶有更多的合金元素增加淬透性和提高鋼的力學性能。 ^[2] 

3、合金元素對過奧氏體轉變的影響——除鈷外，所有合金元素都使C曲線右移，降低鋼的臨界冷卻速度，提高鋼的淬透性（如圖7-4）。有些合金元素還使C曲線的形狀發生改變。另外，大多數合金元素還使Ms點下降。

鋼加熱時的主要固態相變是非奧氏體相向奧氏體相的轉變，即奧氏體化的過程。整個過程都和碳的擴散有關。合金元素中，非碳化物形成元素降低碳在奧氏體中的激活能，增加奧氏形成的速度；而強碳化物形成元素強烈妨礙碳在鋼中的擴散，顯著減慢奧氏體化的過程。

鋼冷卻時的相變是指過冷奧氏體的分解，包括珠光體轉變（共析分解）、貝氏體相變及馬氏體相變。僅舉合金元素對過冷奧氏體等温轉變曲線的影響為例，大多數合金元素，除鈷和鋁外，均起減緩奧氏體等温分解的作用，但各類元素所起的作用有所不同。不形成碳化物的（如硅、磷、鎳、銅）和少量的碳化物形成元素（如釩、鈦、鉬、鎢），對奧氏體到向珠光體的轉變和向貝氏體的轉變的影響差異不大，因而使轉變曲線向右推移。

碳化物形成元素（如釩、鈦、鉻、鉬、鎢）如果含量較多，將使奧氏體向珠光體的轉變顯著推遲，但對奧氏體向貝氏體的轉變的推遲並不顯著，因而使這兩種轉變的等温轉變曲線從“鼻子”處分離，而形成兩個 C形。 ^[3] 

影響奧氏體晶粒度的因素很多。鋼的脱氧和合金化情況均與“奧氏體本質晶粒度”有關。一般來説,一些不形成碳化物的元素,如鎳、硅、銅、鈷等,阻止奧氏體晶粒長大的作用較弱,而錳、磷則有促進晶粒長大的傾向。碳化物形成元素如鎢、鉬、鉻等，對阻止奧氏體晶粒長大起中等作用。強碳化物形成元素如釩、鈦、鈮、鋯等，強烈地阻止奧氏體晶粒長大，起細化晶粒作用。鋁雖然屬於不形成碳化物元素，但卻是細化晶粒和控制晶粒開始粗化温度的最常用的元素。

鋼的淬透性（見淬火）高低主要取決於化學成分和晶粒度。除鈷和鋁等元素外，大部分合金元素溶入固溶體後都不同程度地抑制過冷奧氏體向珠光體和貝氏體的相變，增加獲得馬氏體組織的數量，即提高鋼的淬透性。 ^[4] 

鋼的性能取決於鐵的固溶體和碳化物各自性能以及它們相對分佈的狀態。合金元素對鋼的力學性能的影響也與此有關。固溶於鐵素體中的合金元素，起固溶強化作用，使強度和硬度提高，但同時使韌性和塑性相對地降低。

調質鋼的韌性－脆性轉變温度是評價力學性能的一項重要指標。

①提高轉變温度的元素有 B、P、C、Si、Cu、Mo、Cr；

②降低轉變温度的元素有Ni、Mn；

③少量時提高、多量時降低轉變温度的元素有Ti、V;

④少量時降低、多量時提高轉變温度的元素有Al。

合金鋼的回火穩定性比碳素鋼好，這是由於合金元素在回火時阻礙了鋼中原子的擴散，因而在同樣温度下，起到延遲馬氏體分解和抗回火軟化的作用。碳化物形成元素，對回火軟化的延遲作用特別顯著。鈷和硅雖屬不形成碳化物元素，但它們對滲碳體晶核的形成和長大，有強烈的延遲作用，因此，也有延遲迴火軟化的作用。 ^[5] 

焊接性和被切削性是衡量鋼的工藝性能好壞的主要方面。凡能提高淬透性的合金元素均對鋼的焊接性不利。因為在焊縫熱影響區靠近熔合線一側冷卻時易形成馬氏體等硬脆組織，有導致開裂的危險。另一方面，熱影響區靠近熔合線處的晶粒因受高熱容易粗化，因此，合金鋼中含有可使晶粒細化的元素如鈦、釩等是有益的。

鋼中加入適量的硫、鉛等元素可改善鋼的被切削性（見易切削鋼）。合金鋼中的合金元素一般會使鋼的硬度增加，因而增高切削抗力，加劇刀具磨損。通過改變鋼的基體組織、夾雜物的種類、數量和形狀可以影響鋼的被切削性。 ^[6] 

鉻是不鏽耐酸鋼和耐熱鋼的主要合金元素。合金鋼中含鉻量若達到12%左右，在鋼的表面便形成緻密的鉻的氧化物，使鋼在氧化性介質中的耐蝕性發生突變而大大提高。鉻、鋁、硅等元素，能提高鋼的抗氧化性和抗高温氣體的腐蝕性能，但過量的鋁和硅則會使鋼的熱塑性變壞。鎳主要用來形成和穩定奧氏體組織，使鋼獲得良好的力學性能、耐蝕性能和工藝性能。鉬能使不鏽耐酸鋼很快鈍化，提高對含有氯離子的溶液及其他非氧化性介質的耐蝕能力。鈦、鈮通常用來固定合金鋼中的碳，使它生成穩定的碳化物，以減輕碳對合金鋼耐蝕性能的有害作用。銅和磷配合使用時，可提高鋼的耐大氣腐蝕性能。 ^[7] 

1、按合金元素的含量分

1）低合金鋼 合金元素總含量小於等於5%；

2）中合金鋼 合金元素總含量在5%~10%之間；

3）高合金鋼 合金元素總含量大於等於10%；

2、按合金元素的種類分

有鉻鋼、錳鋼、鉻錳鋼、鉻鎳鋼、鉻鎳鉬鋼、硅錳鉬釩鋼等。

3、按主要用途分

（1）結構鋼

1）建築及工程用結構鋼

2）機械製造用結構鋼

（2）工具鋼

（3）特殊性能鋼

合金鋼種類很多，通常按合金元素含量多少分為低合金鋼（含量<5%），中合金鋼（含量5%～10%），高合金鋼（含量>10%）；按質量分為優質合金鋼、特質合金鋼；按特性和用途又分為合金結構鋼、不鏽鋼、耐酸鋼、耐磨鋼、耐熱鋼、合金工具鋼、滾動軸承鋼、合金彈簧鋼和特殊性能鋼（如軟磁鋼、永磁鋼、無磁鋼）等。

各國的合金鋼系統，隨各自的資源情況、生產和使用條件不同而不同，國外以往曾發展鎳、硌鋼系統，我國則發現以硅、錳、釩、鈦、鈮、硼、鉛、稀土為主的合金鋼系統 合金鋼在鋼的總產量中約佔百分之十幾，一般是在電爐中冶煉的按用途可以把合金鋼分為8大類，它們是：合金結構鋼、彈簧鋼、軸承鋼、合金工具鋼、高速工具鋼、不鏽鋼、耐熱不起皮鋼，電工用硅鋼。

1．中碳型合金鋼，合金元素含量較低；

2．強度較高；

3．用於高温螺栓、螺母材料等。 ^[8] 

1、含碳量比調質鋼高；

2經調質處理，強度較高 抗疲勞強度較高；

3用於彈簧材料。

1高碳型合金鋼，合金含量較高；

2具有高而均勻的硬度和耐磨性；

3用於滾動軸承。

又名量具鋼

1高碳型合金鋼，合金元素含量較低；

2具有高的硬度和耐磨性，機加工性能好，穩定性好；

3用於量具材料。

1低碳高合金鋼；

2抗腐蝕性好；

3用於抗腐蝕、部分可做耐熱材料。

1低碳高合金鋼；

2耐熱性能好；3

用於耐熱材料、部分可做抗腐蝕材料。

1低碳合金鋼，根據耐低温程度合金元素有高有低；

2抗低温性好；

3用於低温材料（專用鋼為鎳鋼）。

合金鋼根據各種元素在鋼中形成碳化物的傾向，可分為三類：

①強碳化物形成元素，如釩、鈦、鈮、鋯等。

這類元素只要有足夠的碳，在適當的條件下，就形成各自的碳化物;僅在缺碳或高温的條件下,才以原子狀態進入固溶體中。

②碳化物形成元素，如錳、鉻、鎢、鉬等。這類元素一部分以原子狀態進入固溶體中，另一部分形成置換式合金滲碳體,如(Fe，Mn)3C、(Fe，Cr)3C等,如果含量超過一定限度（除錳以外），又將形成各自的碳化物,如(Fe，Cr)7C3、(Fe，W)6C等。

③ 不形成碳化物元素，如硅、鋁、銅、鎳、鈷等。這類元素一般以原子狀態存在於奧氏體、鐵素體等固溶體中。合金元素中一些比較活潑的元素，如鋁、錳、硅、鈦、鋯等，極易和鋼中的氧和氮化合，形成穩定的氧化物和氮化物，一般以夾雜物的形態存在於鋼中。錳、鋯等元素也和硫形成硫化物夾雜。鋼中含有足夠數量的鎳、鈦、鋁、鉬等元素時能形成不同類型的金屬間化合物。有的合金元素如銅、鉛等，如果含量超過它在鋼中的溶解度，則以較純的金屬相存在。

鋼的性能取決於鋼的相組成，相的成分和結構，各種相在鋼中所佔的體積組分和彼此相對的分佈狀態。合金元素是通過影響上述因素而起作用的。對鋼的相變點的影響 主要是改變鋼中相變點的位置，大致可以歸納為以下三個方面：

①改變相變點温度。一般來説，擴大γ相(奧氏體)區的元素，如錳、鎳、碳、氮、銅、鋅等,使A3點温度降低,A4點温度升高;相反,縮小γ相區的元素，如鋯、硼、硅、磷、鈦、釩、鉬、鎢、鈮等,則使A3點温度升高，A4點温度降低。惟有鈷使A3和A4點温度均升高。鉻的作用比較特殊,含鉻量小於7%時使A3點温度降低,大於7%時則使A3點温度提高。

②改變共析點S的位置。縮小γ相區的元素，均使共析點S温度升高；擴大γ相區的元素,則相反。此外幾乎所有合金元素均降低共析點S的含碳量，使S點向左移。不過碳化物形成元素如釩、鈦、鈮等（也包括鎢、鉬），在含量高至一定限度以後,則使S點向右移。

③改變γ相區的形狀、大小和位置。這種影響較為複雜，一般在合金元素含量較高時，能使之發生顯著改變。例如鎳或錳含量高時，可使γ相區擴展至室温以下，使鋼成為單相的奧氏體組織；而硅或鉻含量高時，則可使γ相區縮得很小甚至完全消失，使鋼在任何温度下都是鐵素體組織。 ^[9] 

合金金牌號的一般命名原則

合金鋼的含碳量、合金元素的各類、合金元素的含量均應在牌號中體現出來。

例：合金彈簧鋼 60Si2Mn

含碳量 ~0.6%；硅含量 ~2%；錳含量 Mn~1%。

1、性能特點 較高的強度，足夠的塑性和韌性、良好的焊接性能。廣泛應用建築、橋樑等。

2、化學成分特點 低碳鋼（含碳量<0.2%)；主要合金元素為Mn(含量為1.25~1.5%)。

3、熱處理特點 一般不進行熱處理。

4、常用鋼種 16Mn、15MnTi等。 ^[10] 

1、性能特點 用於製造表面硬而耐磨，心部韌性好而耐衝擊的零件，如齒輪、凸輪等。（具有良好的滲碳能力和淬透性）

2、化學成分特點 低碳鋼（含碳量0.1~0.25%)；主要合金元素有Cr、Mn、Ti、V等，其主要作用是提高淬透性和防止過熱。

3、熱處理特點 預先熱處理為正火、滲碳後為淬火加低温回火。以20CrMnTi為例生產汽車變速箱齒輪為例，其工藝路線如下：鍛造-正火-加工齒形-局部鍍銅-滲碳-預冷淬火、低温回火-噴丸-磨齒。

4、常用鋼種 20Cr、20CrMnTi20CrMnTi鋼製汽車變速齒輪熱處理工藝曲線，如圖所示：

1、性能特點 調質處理後具有高強度與很好塑性及韌性的配合，即具有良好的綜合力學性能。

2、化學成分特點 中碳鋼（0.3~0.5%),合金元素主要有Cr、Mn、Ti、Mo等，主要作用是提高淬透性、細化晶粒和防止過熱。

3、熱處理特點 預先熱處理為退火或正火，最終熱處理為淬火+高温回火。

4、常用鋼種 40Cr、40CrMn等。以40Cr製作拖拉機連桿螺栓的生產工藝路線如下：鍛造、正火、粗加工、調質、精加工、裝配

1、性能特點 製造各種彈性元件如常圈簧、板簧等。要求具有高的彈性極限、高的屈強比、高的疲勞強度以及足夠的韌性。

2、化學成分特點 含碳量（0.5~0.7%),合金元素主要有Mn、Si、Cr、V、Mo等，主要作用是提高淬透性和回火穩定性，防止回火脆性。

3、熱處理特點

（1）熱成型彈簧（尺寸≥8mm的大型彈簧）下料、加熱（Ac3+~100℃）、成型、餘熱淬火、中温回火（~430℃）、產品

（2）冷成型彈簧（尺寸≤8mm小型彈簧）下料、冷撥鋼絲冷捲成型、低温退火、產品

4、常用鋼種：60Si2Mn

1、性能特點 要求具有很高的強度和硬度、很高的彈性極限和接觸疲勞強度，足夠的韌性和淬透性，很高的耐磨性，而且還應有一定的抗腐蝕能力。

2、化學成分特點 高碳（0.95%

3、熱處理特點 預先熱處理為球化退火，最終熱處理為淬火+低温回火。生產工藝如下：軋製、鍛造、球化退火、機械加工、淬火加低温回火、磨削加工、成品金相組織為：回M+粒狀碳化物+少量A殘

4、常用鋼種 GCr15、GCr15SiMn（注意Cr的含量、C的含量）。

刃具鋼應具有下列性能要求：

（1）高硬度（60HRC以上）

（2）高的耐磨性

（3）高的熱硬性（紅硬性）

（4）具有一定的強度、韌性和塑性

（一）低合金刃具鋼

1、化學成分特點 高的含碳量（0.75~1.5%)；為了提高淬透性和回火穩定性，加入Cr、Mn、Si、V、W等合金元素；

2、熱處理特點 預處理為球化退火，最終熱處理為淬火+低温回火。

3、常用鋼種 9SiCr、9Mn2V9SiCr鋼圓板牙淬火回火工藝，如圖2所示：

（二）高速鋼

1、化學成分特點

①高C：0.7 %～1.5 %；

②加入Cr提高淬透性；

③加入W、Mo提高熱硬性；

④加入V提高耐磨性。

2、熱處理特點 退火+1270℃淬火+560℃～ 580℃回火（三次）。

3、典型鋼種 W18Cr4V、W6Mo5Cr4V2W18Cr4V 鋼盤形銑刀淬火回火工藝曲線，如圖3所示：

（一）冷作模具鋼 用來製造在室温下使金屬塑性變形的模具，如落料模、冷鐓模、剪切模等。（屬高碳鋼 >0.9%）

（二）熱作模具鋼 用來製造對金屬進行熱變形加工的模具，如熱鍛模、壓鑄模等。（含碳量 0.3%~0.6%,含C量太高，導熱性下降)

1.用於製造量具的合金鋼稱為合金量具鋼。例如製造卡尺、塞規、量塊等。

2.量具在使用的過程中要經受磨損，要求具有較高的硬度和耐磨性，同時要有較高的尺寸穩定性。

3.為提高尺寸的穩定性，淬火後要進行冷處理。（－50℃~ － 78℃）。

合金鋼與碳鋼相比含有較多其他元素

合金鋼是指鋼中除含硅和錳作為合金元素或脱氧元素外，還含有其他合金元素，有的還含有某些非金屬元素的鋼。根據鋼中合金元素含量的多少，又可分為低合金鋼，中合金鋼和高合金鋼。

而碳鋼主要指力學性能取決於鋼中的碳含量，而一般不添加大量的合金元素的鋼，有時也稱為普碳鋼或碳素鋼。

碳鋼也叫碳素鋼，含碳量WC小於2%的鐵碳合金。碳鋼除含碳外一般還含有少量的硅、錳、硫、磷 按用途可以把碳鋼分為碳素結構鋼、碳素工具鋼和易切削結構鋼三類。按含碳量可以把碳鋼分為低碳鋼（WC ≤ 0.25%）,中碳鋼（WC0.25%——0.6%）和高碳鋼（WC>0。6%） ^[11] 

一般碳鋼中含碳量較高則硬度越高，強度也越高，但塑性較低。