T8MN碳素工具鋼的含碳量不能低于8%,在420~460℃溫度范圍內，其組織為無規則的層狀碳化物，碳含量較高時，可在鋼中發現析出碳化物。奧氏體組織中所含的碳以石墨為主。在T8MN碳素工具鋼中，碳的析出對鋼液成分穩定性影響很大，若鋼液成分不穩定，則會引起大量細小缺陷。為解決這一問題，采用較好的化學成分和工藝措施。T8MN碳素工具鋼中的碳以石墨為主，而碳素工具鋼對奧氏體具有極強的抵抗能力及加工性能，是一種高強度工具鋼。它采用滲碳和澆鑄工藝來改善碳含量及組織類型來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，即消除顆粒級表面粗糙度，以提高涂層質量。

由于T8MN碳素工具鋼中碳的析出對成分穩定性影響很大，因此改善碳的析出效果主要取決于以下幾個方面：控制碳化物尺寸：使用碳量大于0.1%的碳素工具鋼時（或使用后1 h內),在鑄態中出現較大顆粒狀的碳化物。對粒狀碳化物采用適當方式進行處理后，才能獲得較好的涂層質量。在鑄造階段可采用水冷澆注方法制備晶粒細小、組織致密、尺寸小的層狀析出碳化合物。降低晶粒細化程度使其能穩定在細小的顆粒狀碳化物晶粒內（大于0.05μ m),然后再通過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：因為含碳量太高時會使涂層中碳水化合物析出過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控制表層鋼層粗大有重要作用。控制合金成分：在鑄態中加入少量穩定合金元素如 Zn、 Sn (或Zn2)(Zn表示錳鋼）等改善其化學成分。在鑄態階段加入少量穩定合金元素如 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，防止晶粒細化。

表面層金屬元素在鋼中被控制是為了避免在凝固過程中晶粒細化，為了避免在晶粒細化過程中產生塑性變形，常用含合金元素包括奧氏體、鐵素體、球團等。其中以奧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化。為了控制鋼中過高的鐵含量，除采用不同的預處理方法外，還可采用適當的預處理方法包括：①減少鋼液在爐內的停留時間，可采用加熱溫度在420~460℃之間；②通過改變鋼液的成分（如碳含量）來調整鋼中含合金鋼量；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；降低熔點及減少回火速度；改善合金化階段鐵素體晶粒發育狀況；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產生；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變溫度；同時抑制合金析出和生成鐵素體轉變溫度。控制表面層金屬元素對實現良好時效起著重要作用。

(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。

鋼液經過滲碳處理后，由于滲入基體內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，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行澆鑄時，由于冷卻速率較快的關系而造成碳在澆鑄過程中碳化物向凝固晶界移動較大而析出。三、第四種類型是通過滲氮使鋼液中的含碳量均勻地分布在基體上而造成質量事故；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，改善鋼結構的化學成分及組織類型，以減少碳化物形成。

在低氧環境下，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，對鋼液溫度降低。如果在低氧條件下澆鑄時出現表面氧化時，則在鋼液溫度降低時再加熱2~3 min即可達到最佳工藝條件。同時使用低氧工藝時還可降低鋼溫度下氧化速率來減少表面氧化。采用低氧工藝時，若未考慮碳的生成問題，在碳化物含量較高時可考慮利用 TRA進行脫氧處理（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)控制鋼水中的雜質元素分布。

鋼水中雜質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。因此要控制鋼中對氧化物、硫的含量，控制好鋼水中各種元素對工藝性能的影響，使其盡可能地穩定達標。鋼中的雜質元素主要為 SiC (O)、 MnO (Si2)、 Ni (Ni)、 MnO (MnO)及雜質硫等對工藝性能具有影響。控制鋼中氧化物與硫化物的含量可以減少對工藝性能的影響，控制氧含量也可減少硫含量對工藝性能的影響。在降低 SiC含量的同時控制好 MnO含量，使 SiC分布在鋼水中形成均勻分布。鋼水中雜質元素的含量與鋼水的化學成分關系密切，控制好鋼水中雜質元素含量的同時也要控制好鋼水中各含量的比例關系，同時要控制好各種元素對工藝性能的影響。

(6)添加稀土永磁材料及添加劑來提高鋼材硬度。

對低碳鋼而言，添加稀土永磁材料或添加劑可提高其磁性能，同時也是提高鋼材硬度的一個有效手段。通過在鋼中添加稀土永磁材料來增加鋼內部磁飽和度，減小內部各向異性，防止奧氏體形成并促進奧氏體向鐵素體相轉變。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行混合時在其表面形成金屬保護膜或磁粉狀結構。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度和結構性能。這種方法的主要優點在于可以改善鋼材顯微組織結構及細化奧氏體組織；同時顯著提高其使用壽命。另外，添加稀土永磁材料或添加劑對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點就是這些鋼材具有極高壽命（可達30年以上）。