4.7 T10钢及T10A钢
1.性能特点
T10钢及T10A钢是工具行业应用最多的碳素工具钢，优点是可加工性好，价格便宜，来源容易；但淬透性低、耐磨性一般、淬火变形大。因钢中含合金元素微量，耐回火性差，硬化层浅，因而承载能力有限。虽有较高的硬度和耐磨性，但小截面工件韧性不足，大截面工件有残存网状碳化物倾向。T10钢在淬火加热（通常达800℃）时不致过热，淬火后钢中有过剩未溶碳化物，所以比T8钢具有更高的耐磨性，但淬火变形收缩明显。因淬透性差，硬化层往往只有1.5～5mm；一般采用220～250℃回火时综合性能较佳。
2.化学成分、临界点及对应牌号
T10钢及T10A钢的化学成分见表4-23。T10钢及T10A钢的临界点与对应牌号见表4-35。
表4-35 T10钢及T10A钢的临界点与对应牌号
3.热处理工艺
（见表4-36）
表4-36 T10钢及T10A钢的热处理工艺
表4-37 T10钢淬火工艺
T10、T10A钢制工件，一般回火时间2h足矣，如延长回火时间，硬度会降低，450℃回火后应快冷。图4-10为T10钢硬度与保温时间的关系，图4-11为T10钢硬度、残留奥氏体量与回火温度的关系。当工件硬度低于56HRC时，可按图4-11选择回火温度。
4.力学性能
T10A钢力学性能与淬火温度的关系见图4-12，T10A钢淬火温度对强度及韧性的影响见图4-13，抗拉强度性能参照表4-27。
图4-10 T10钢硬度与保温时间的关系
注：淬火加热温度为780℃，水淬。
图4-11 T10钢硬度、残留奥氏体量与回火温度的关系
注：回火保温1h。
图4-12 T10A钢力学性能与淬火温度的关系
注：180℃×1h回火。
图4-13 T10A钢淬火温度对强度及韧性的影响
注：150℃回火。
5.淬透性
T10钢的淬透性见图4-14。
6.应用
T10、T10A钢广泛用来制造木工工具、手用横锯及细木工锯、机用细木工工具、麻花钻、车刀、刨刀、铣刀、铰刀、丝锥、板牙、锉刀、刻纹工具、雕刻工具等；也可制造冷镦模、冷冲模、拉丝模、铝合金用冷挤压凹模、纸品下料模、塑料成形模具等。应用实例如下：
1）用于制造一般冲模时，批量<10万件，被冲材料为厚度<1mm的软态低碳钢板，模具工作部分硬度为56～60HRC。
2）用于制造冷拔、拉深凹模，在工作中磨损超差后，可先经高温回火，然后再重新常规淬火，可自行收缩，使孔复原。
3）用于冲制软质硅钢片上的小孔，当硬度为60～62HRC时，寿命可达2万～3万次；当硬度为56～58HRC时，寿命仅为0.9万次。
4）用于制造冲制厚度<3mm的凸模、凹模、镶块。做凸模时硬度选用58～62HRC；制凹模时硬度选用60～64HRC。
5）用于制造一般弯曲模的凸模、凹模、镶块。做凸模时硬度选用56～60HRC，做凹模时硬度选用58～60HRC。
6）用于制造一般拉延模的凸模、凹模、镶块，要求做凸模时硬度选用58～62HRC，做凹模时硬度选用60～64HRC。
7）用于制造冷镦螺栓圆头下模，650～680℃×30min/mm盐浴预热，800～820℃×6～7s/mm短时加热，淬入160～180℃碱浴，200℃×1h+260℃×1h两次回火，硬度为60HRC，韧性得到提高，使用寿命提高0.5～1倍。
8）用于制造仪表元件冲模，780℃加热，280℃等温淬火，300℃回火，由冲压5500件提高到19730件。
图4-14 T10钢的淬透性
注：试样不同温度加热并在水中淬火后，沿直径上的硬度变化。
9）T10A钢制冷冲模高温快速加热四步热处理工艺。某自行车厂使用T10A钢制作φ5.2mm×60mm冲头。原工艺采用800℃盐水淬火，180℃回火，硬度为59～62HRC，使用寿命不足1000件，失效形式主要是折断；采用高温快速加热四步热处理工艺后，使模具的使用寿命提高到1万件左右。四步热处理工艺为：880℃×3min盐浴加热，油淬；360℃×1h回火；再重新加热到770℃×3.5min，盐水冷却；260℃×2.5h回火，硬度为56～58HRC。
10）T10A制凹模快速加热。T10钢制自行车中轴挡冷成形凹模采用900℃快速加热淬水，180℃回火。模具表面硬度为61～63HRC，使用寿命较常规处理提高10倍左右；T10A制自行车接头凹模，970℃快速加热，淬入8%（质量分数）碱水溶液，170～180℃×2h回火；型孔尺寸大于模壁厚度或外形较大、模壁较薄的T10A钢凹模热处理时，模体四周包铁皮，铁皮下垫一层石棉板，销钉孔堵石棉。在空气炉中500～550℃预热，盐浴炉快速加热，960～980℃×3～4s/mm，水淬（按1s/5mm计）油冷，180～200℃×2h回火，不仅能控制变形，而且外强内韧，寿命提高。
11）T10A钢制自行车链套（俗称大链盒）冲模预冷淬火，淬火前先去应力，在75kW气体渗碳炉中滴甲醇保护加热至820～830℃，出炉后不急于冷却，而是在空气中预冷，可用棉纱浸水冷却或四角先浸水再提出水面，待工件温度回升至暗红色，然后模具整体水淬油冷，防止了开裂。出水温度控制在200～150℃。
12）T10A制凹凸模盐浴淬火。首先用螺钉把模具各孔密封好，并在该部位采取相应的保护措施，以防淬火变形。550℃×1h空气炉预热，950℃×2min盐浴加热（从加热颜色上判断，模具心部尚未达到900℃，根据模具大小灵活掌握），淬入质量分数为5%～10%的NaCl水溶液中1min，迅速转入180℃硝盐中等温7min（根据模具大小可适当延长或缩短）。用干燥的棉纱头或碎布快速擦去模具模膛及表面的盐渍，趁热将凸模放入凹模中，并将其固定，于硝盐中170℃×2h回火，出炉后冷却到室温拆下凸模，清洗干净。
经上述工艺处理后，模具刃口硬度为61～62HRC，心部为45～46HRC，变形完全达到要求。这种工艺的本质是利用快速加热进行表面淬火，工作部位硬基体软，晶粒细，无氧化脱碳，节能节时，适用于单件批量生产。
13）T10A钢制圆模冲头氯化钙水溶液淬火。500～550℃空气炉预热，780～790℃盐浴加热，CaC12水溶液的密度为1.31～1.33g/cm3，使用温度<70℃，淬后硬度≥60HRC，200℃×1h×2次回火，硬度为58～60HRC，变形小，无开裂。
14）T10A钢凹模喷液淬火。喷液淬火时以高速高压液流对工件进行表面淬火，具有强烈的冷却作用，能提高淬硬层深度与硬度，加大表面层残留压应力，促使窄槽小孔充分硬化。内孔为φ16mm，外径为φ48mm，厚度为9mm的T10A凹模，于790℃加热，对内孔进行喷液淬火后，孔壁处的切向残余压应力达1303.4MPa。
15）T10A制模具固体渗硼。六角模、球模、六角片模及一字槽冲模固态渗硼后，于780℃淬火，240℃回火，硬度56～58HRC，使用寿命分别为2万件、2.5万件、1.5万件、1万件；而采用910℃×4.5h固体渗硼后空冷，再重新加热到850℃×1h油冷，240℃×1.5h回火。模具的寿命均在10万件以上。
16）T10A制钢板冲孔模化学沉积镍磷合金。冲制厚度为8～10mmQ235钢板，进行化学沉积镍磷合金的T10A冲头，使用寿命提高1倍多。
17）用于制造剪切厚度11mm的T10A钢剪刀，施以薄壳淬火后，疲劳强度提高，崩刃倾向减小，使用寿命比9CrWMn钢同类剪刀提高7倍。手用锯条在350℃×30min空气炉中预热，在KCl、Na2CO3各50%（质量分数）的盐浴炉中加热。
18）T10A钢手用锯条复合处理。先进行620℃×1h渗氮，再将上夹具的模具加热到780～800℃，淬入100～150℃的热油中，180～190℃×1h热油回火。
19）T10钢制手用锯条激光热处理。激光淬火，显微组织极细，为隐针马氏体，耐磨性优良，使用寿命比行业优等品标准还高61%，使用时无脆断。
20）T10A钢制清纱器刀片微变形淬火。外国样机刀片是用高合金钢或钢结硬质合金制造，而国内有些工厂用T10A钢代替并取得了成功。刀片规格为（28.5～34）mm×6.9mm×（0.8～1.5）mm。技术要求：硬度为59～63HRC（保证刃口5mm），平面度公差≤0.03mm，刀片寿命≥50万次（切断10支纱）。
高频感应局部淬火，不仅使刀片几乎不变形，成品率高（≥99%），而且能得到非常细小的针状马氏体组织，即隐晶马氏体，使刀片具有较高的寿命，普通达到55万次（切断10支纱），最高达100万次。
T10A钢制380mm×40mm×25mm双刃剪刀，在长度方向上有3个通孔，要求硬度为58～63HRC，弯曲≤0.5mm，采取高频感应微变形淬火，硬度、弯曲变形符合要求。
21）T10钢制卡尺尺框横向磁场感应淬火。加热温度均匀，硬度稳定。硬化区为2～4mm，硬度为58～62HRC，符合技术要求。
22）T10A钢制螺纹环规常规加热、限形淬火。采用限形淬火时，将奥氏体冷却到接近Ms点时，然后在内孔插入已准备好的限形柱塞继续冷却，使环规在限形状态下进行马氏体转变。相变过程中，由于柱塞的外形尺寸正好等于环规的内径尺寸，当螺纹的内径接触到限形柱塞时其体积的变化和再分配得到合理的控制，在很小的接触应力作用下，环规很容易适应限形的要求，达到微变形的目的。淬火冷却介质一般选用碱水或碱浴。
限形淬火方法对减少淬火畸变具有独到之处，但不适合大批量生产。