T8MN碳素工具鋼的含碳量不能低于8%,在420~460℃溫度范圍內(nèi)，其組織為無(wú)規(guī)則的層狀碳化物，碳含量較高時(shí)，可在鋼中發(fā)現(xiàn)析出碳化物。奧氏體組織中所含的碳以石墨為主。在T8MN碳素工具鋼中，碳的析出對(duì)鋼液成分穩(wěn)定性影響很大，若鋼液成分不穩(wěn)定，則會(huì)引起大量細(xì)小缺陷。為解決這一問(wèn)題，采用較好的化學(xué)成分和工藝措施。T8MN碳素工具鋼中的碳以石墨為主，而碳素工具鋼對(duì)奧氏體具有極強(qiáng)的抵抗能力及加工性能，是一種高強(qiáng)度工具鋼。它采用滲碳和澆鑄工藝來(lái)改善碳含量及組織類型來(lái)提高韌性和抗疲勞性。該鋼種還具有低硫特性。

T8MN碳素工具鋼

(1)控制表面粗糙度，即消除顆粒級(jí)表面粗糙度，以提高涂層質(zhì)量。

由于T8MN碳素工具鋼中碳的析出對(duì)成分穩(wěn)定性影響很大，因此改善碳的析出效果主要取決于以下幾個(gè)方面：控制碳化物尺寸：使用碳量大于0.1%的碳素工具鋼時(shí)（或使用后1 h內(nèi)),在鑄態(tài)中出現(xiàn)較大顆粒狀的碳化物。對(duì)粒狀碳化物采用適當(dāng)方式進(jìn)行處理后，才能獲得較好的涂層質(zhì)量。在鑄造階段可采用水冷澆注方法制備晶粒細(xì)小、組織致密、尺寸小的層狀析出碳化合物。降低晶粒細(xì)化程度使其能穩(wěn)定在細(xì)小的顆粒狀碳化物晶粒內(nèi)（大于0.05μ m),然后再通過(guò)水冷澆注加工得到理想的層狀鋼件。控制鋼液中碳水化合物的析出速度和總量：因?yàn)楹剂刻邥r(shí)會(huì)使涂層中碳水化合物析出過(guò)快引起粗大表面形貌偏差大（如鋸齒形);因此提高鋼液中單方碳水量對(duì)控制表層鋼層粗大有重要作用。控制合金成分：在鑄態(tài)中加入少量穩(wěn)定合金元素如 Zn、 Sn (或Zn2)(Zn表示錳鋼）等改善其化學(xué)成分。在鑄態(tài)階段加入少量穩(wěn)定合金元素如 Cr (或 Cr (Ti)2)2-3,或增加合金元素量。

(2)控制表面層金屬成分，防止晶粒細(xì)化。

表面層金屬元素在鋼中被控制是為了避免在凝固過(guò)程中晶粒細(xì)化，為了避免在晶粒細(xì)化過(guò)程中產(chǎn)生塑性變形，常用含合金元素包括奧氏體、鐵素體、球團(tuán)等。其中以?shī)W氏體和鐵素體元素控制效果最好。奧氏體中，碳主要存在于奧氏體晶界內(nèi)及晶粒附近；而鐵作為一種還原性合金化。在碳素工具鋼中添加適量的鐵可有效防止晶粒細(xì)化。為了控制鋼中過(guò)高的鐵含量，除采用不同的預(yù)處理方法外，還可采用適當(dāng)?shù)念A(yù)處理方法包括：①減少鋼液在爐內(nèi)的停留時(shí)間，可采用加熱溫度在420~460℃之間；②通過(guò)改變鋼液的成分（如碳含量）來(lái)調(diào)整鋼中含合金鋼量；③提高鋼中的可溶性鉻含量及鉻(Cr)含量；④適當(dāng)提高鋼中的含氮量及含硫量。控制表面層金屬元素可以防止淬透性變差，降低淬透性變差程度；降低熔點(diǎn)及減少回火速度；改善合金化階段鐵素體晶粒發(fā)育狀況；可以減少合金鋼含量并增加含鉬化合物及硅化合物在爐內(nèi)產(chǎn)生；有利于降低合金化階段合金的氧化鐵皮；有利于減少馬氏體轉(zhuǎn)變溫度；同時(shí)抑制合金析出和生成鐵素體轉(zhuǎn)變溫度。控制表面層金屬元素對(duì)實(shí)現(xiàn)良好時(shí)效起著重要作用。

(3)控制鋼中的碳化物在鋼中晚碳含量，使其均勻分布在鋼的基體上。

鋼液經(jīng)過(guò)滲碳處理后，由于滲入基體內(nèi)的碳化物得到大量分布，使基體硬度增大，使鋼中的磷有可能析出，從而提高了T8MN碳素工具鋼組織的硬度和韌性。滲碳處理后的鋼液硬度和韌性顯著提高，尤其是其硬度。滲碳劑有多種類型、形式、成分和性能不同。滲碳劑可以分為三種類型: Si為 Mn和 SiO, Ga為 MnO。一、二、三種類型是：第一種類型是直接滲碳時(shí)，在回火溫度下碳化物生成較少且均勻而富集；第二種類型是直接進(jìn)行澆鑄時(shí)，由于冷卻速率較快的關(guān)系而造成碳在澆鑄過(guò)程中碳化物向凝固晶界移動(dòng)較大而析出。三、第四種類型是通過(guò)滲氮使鋼液中的含碳量均勻地分布在基體上而造成質(zhì)量事故；第五種種類是使T8MN碳素工具鋼中的碳分布均勻且具有良好的加工性能。因此要采取多種辦法提高鋼中晚碳含量，并確保達(dá)到高硬度、高韌性和良好的熱處理特性，使工藝更具有合理性。

(4)控制金屬氧含量，改善鋼結(jié)構(gòu)的化學(xué)成分及組織類型，以減少碳化物形成。

在低氧環(huán)境下，可采用低氧澆鑄的工藝。為了提高鑄件的硬度和耐磨性，一般在400~460℃范圍內(nèi)，對(duì)鋼液溫度降低。如果在低氧條件下澆鑄時(shí)出現(xiàn)表面氧化時(shí)，則在鋼液溫度降低時(shí)再加熱2~3 min即可達(dá)到最佳工藝條件。同時(shí)使用低氧工藝時(shí)還可降低鋼溫度下氧化速率來(lái)減少表面氧化。采用低氧工藝時(shí)，若未考慮碳的生成問(wèn)題，在碳化物含量較高時(shí)可考慮利用 TRA進(jìn)行脫氧處理（一般情況下 TRA脫氧溫度小于600℃）。這種脫氧處理是從 TRA中脫除空氣、氧氣殘留物以及鋼液中殘留氧氣起的，其目的是為了避免鋼液中 C析出。因此通常使用低氧工藝。

(5)控制鋼水中的雜質(zhì)元素分布。

鋼水中雜質(zhì)元素分布的主要形式是鋼中的硫、磷、氮等金屬元素和少量的銅、鋅、錳、鎳等合金元素。因此要控制鋼中對(duì)氧化物、硫的含量，控制好鋼水中各種元素對(duì)工藝性能的影響，使其盡可能地穩(wěn)定達(dá)標(biāo)。鋼中的雜質(zhì)元素主要為 SiC (O)、 MnO (Si2)、 Ni (Ni)、 MnO (MnO)及雜質(zhì)硫等對(duì)工藝性能具有影響。控制鋼中氧化物與硫化物的含量可以減少對(duì)工藝性能的影響，控制氧含量也可減少硫含量對(duì)工藝性能的影響。在降低 SiC含量的同時(shí)控制好 MnO含量，使 SiC分布在鋼水中形成均勻分布。鋼水中雜質(zhì)元素的含量與鋼水的化學(xué)成分關(guān)系密切，控制好鋼水中雜質(zhì)元素含量的同時(shí)也要控制好鋼水中各含量的比例關(guān)系，同時(shí)要控制好各種元素對(duì)工藝性能的影響。

(6)添加稀土永磁材料及添加劑來(lái)提高鋼材硬度。

對(duì)低碳鋼而言，添加稀土永磁材料或添加劑可提高其磁性能，同時(shí)也是提高鋼材硬度的一個(gè)有效手段。通過(guò)在鋼中添加稀土永磁材料來(lái)增加鋼內(nèi)部磁飽和度，減小內(nèi)部各向異性，防止奧氏體形成并促進(jìn)奧氏體向鐵素體相轉(zhuǎn)變。稀土永磁材料可與高合金作用，它可以在低碳鋼或高碳鋼與鐵素體材料進(jìn)行混合時(shí)在其表面形成金屬保護(hù)膜或磁粉狀結(jié)構(gòu)。它還可以在一定程度上防止鐵素體生成及鐵素體聚集而降低硬度。添加稀土永磁材料或添加劑可改善鋼材強(qiáng)度和結(jié)構(gòu)性能。這種方法的主要優(yōu)點(diǎn)在于可以改善鋼材顯微組織結(jié)構(gòu)及細(xì)化奧氏體組織；同時(shí)顯著提高其使用壽命。另外，添加稀土永磁材料或添加劑對(duì)鋼材抗疲勞性能具有重要意義，在使用中能夠有效地提高鋼材性能和使用壽命。使用稀土永磁材料或添加劑具有明顯的優(yōu)點(diǎn)就是這些鋼材具有極高壽命（可達(dá)30年以上）。