Ni-Cr-Mo钢质量效果小，从淬火温度以空气冷却也可以淬硬，
因此又称为 自硬性钢 (self hardening steel)或 风硬性钢 (air hardening steel)，一般由850℃~950℃冷却于空气中或淬火于油中，再回火于550℃~650℃，如果含Mo量高，回火后不须急冷。Ni-Cr-Mo钢也适于大型零件，其钢料编号为SAE 8XXX，JIS编号为SNCMXX，用于大型轴、曲柄轴、高强度螺栓，以致于中小型轴或内燃机连杆等。
表2 碳钢与典型镍铬钼钢机械性质的比较
钢种 主 要 成 分 (%) 热处理 抗拉强度kg/mm2 冲击值kg-m /mm2 Brinell硬度
C Ni Cr Mo Mn
碳钢 0.40~0.50 -- -- -- 0.40~0.85 淬火回火 >70 >8 201~ 269
S30NiCrMo2钢 0.25~0.35 2.50~3.57 2.50~3.50 0.50~0.70 0.35~0.60 淬火回火 >110 >8 302~ 352
1-3合金工具钢
能够使用于制造工具、切削刀具或模具的材料大致包括：高碳工具钢、合金工具钢、高速钢、工具用非铁硬质合金等。除硬质合金之外，其它都是属于钢料，而在一般工具用钢中，以高碳工具钢的合金量少，价钱比较便宜，高合金量的工具钢或高速钢，价钱则较昂贵。
工具钢必须强韧、耐磨耗、且具有常温及高温硬度等特性，以其合金成份和构造用合金钢相较，则除了含碳量增加之外，Cr、Mo、Ni等仍然为基本元素(或是增加其含量)，另外必要时在添加耐高温的W、V及Co等。
工具钢是属于高级钢料，因此必须是由全静钢锭制造，同时要特别要求合金元素在熔炼过程中的均质化，以使后续锻造及热加工能得到良好的品质。由于工具钢多需利用热处理以达到材料的最佳性质，因此尺寸要求精密的机件，必须先实施半加工成形(semifinished)，经热处理，再完成加工(finished)。
1-3-1高碳工具钢
高碳工具钢的成份为含碳量0.6%~1.5%，另外含有0.5%以下的Mn以提高其硬化能力。高碳工具钢价格便宜，其机械性质主要是以含碳量多少来决定，由于一般淬火于水中，因此属于水硬性钢，其缺点则是硬化深度较浅，在高温时强度较差。
由于仅经淬火的麻田散铁组织太脆，耐磨性不佳，为了增加耐磨性，高碳工具钢在淬火前必须实施球化处理，淬火至室温之后，再加以150℃~200℃的低温回火，其结果可以得到球状雪明碳铁散布于低
温回火麻田散铁，硬度够而且耐磨耗的组织。
高碳工具钢使用于刀具、工具或冲模，但因合金工具钢的发展，使用场合已较少。
1-3-2合金工具钢
高碳工具钢由于硬化能较差，因此必须以水淬急冷的方式得到较高的硬度，但因水淬容易变形和产生裂痕，因此高碳工具钢就有其使用上的限制，为了改善其硬化能并增进其硬度，因此加入如W、Cr、V、Mn、Ni等合金元素，而形成合金工具钢。
合金工具钢主要藉热处理所得到的麻田散铁组织保持工具钢必要的硬度，另外以合金元素与碳结合所形成的碳化物增加耐磨耗性。合金工具钢依其用途可分为下列四类：
1．切削用合金工具钢
为了切削用途，因此这类合金钢通常含碳量较高，并增加W、Cr、V以增大硬度及耐磨耗性，适合作为螺丝攻、车刀、铣刀等用途。
2．耐冲击用合金工具钢
此类合金钢为增加冲击韧性，因此含碳量稍低，所以切削性及耐磨耗性也稍差。
3．冷间模具用合金工具钢
此类工具钢由于用于常温(又称为冷间，cold work)，且要求减少尺寸及形状的变化，因此在高碳钢中添加Mn、Cr、Mo、W、V等元素，以改善淬火性，并藉生成之硬质碳化物以增加其耐磨性。
4．热间模具用合金工具钢
此类工具钢由于多使用于热加工(热作)模具，因此必须具有高温硬度(红热硬度)，不至因温度升高而变形或软化。此类工具钢含多量Cr、W、Mo、V等元素，可以耐压铸、模锻等压力。
1-3-3高速钢
高速钢(high speed steel)是用于切削工具，在高速切削之红热状态时仍能保持其硬度而称之。除此之外，高速钢机械性质优良，因此也用于模具等耐磨耗机件，如果用于切削刀具，其切削速率可达高碳工具钢的三倍。
高速钢除C外含有大量的合金元素，例如：W、Mo、Cr、V、Co等，其主要功能整理如下：
(1)C可与各元素形成碳化物，增加刀具的切削能力。
(2)W可以形成碳化钨，除增加硬度外，也可以增加回火软化的抵抗性。
(3)Mo的性质与W相似，因此可以替代。
(4)Cr可以改善硬化能，并防止W的碳化物被分解。
(5)V可以使晶粒微细化，增加强度。
(6)Co可以增加C的溶解度，并增加高温硬度。
高速钢通常以主要元素W及Mo区分，含W钨量较多的高速钢称为钨系高速钢(T系高速钢)，含Mo钼量较多的高速钢称为钼系高速钢(M系高速钢)，其中含18%W、4%Cr、1%V为最典型的高速钢，称为18-4-1钢，另外含18%W、4%Cr、2%V则称为18-4-2钢。
高速钢因为所含的合金元素量较多，所以导热度较不良，因此淬火温度需较高，一般约在1200℃~1350℃之间，使合金元素充分固溶于沃斯田铁，淬火之后可以得到洛氏硬度约Rc64以上。
淬火后的高速钢约在400~550℃间实施回火，在回火的过程中，由于合金成份会产生碳化物析出的现象，会使得硬度再次提升，此种特殊的现象称为二次硬化，有时为使钢中残留的沃斯田铁变态完成麻田散铁以增加其硬度，还会实施二次回火或三次回火等。
1-3-4硬质合金或超硬合金
硬质或超硬合金属于非铁合金工具材料，通常不含铁成分或是铁仅占很少比例，有别于一般工具用钢料。这类材料有极高硬度及高温强度，可以切削各种钢料甚至玻璃、陶瓷等。
硬质合金是通常是以铸造或是粉末冶金的方式制造，它具高硬度的原因，是由于大量增加合金中碳化物的量亦或是直接使用碳化物来制成。硬质合金又分为：
(1)工具用铸造合金
这类硬质合金是以铸造方式成形，不经过热处理，就具有常温及高温的极高硬度，并且耐磨耗，有时又称非铁铸造合金刀具或超硬铸合金刀具。史斗铬钴(stellite)就是其中的代表，它含Co 40％~55％、Cr 15％~33％、W 10％~18％、C 2％~4％、Fe 5％以下、Mn 1％，其组织与白铸铁相似，为碳化物分布致密的型态，因此硬度很高，但是此种合金质脆，无法锻造。主要用于凿岩用钻头、切削刀具、热加工用模具 文 / 3d3d_06
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