工具鋼加工指南:冷作、熱作與高速工具鋼怎麼加工｜CNC57
工具鋼分冷作、熱作、高速三大類,加工難在「退火態尚可切、淬火後高硬度就得換方法」。看懂三類特性與熱處理狀態,才知道什麼時候用一般鎢鋼、什麼時候非 CBN 或磨削不可。
一、工具鋼三大類先分清楚
工具鋼依用途分冷作、熱作、高速三大類,先看「拿來做什麼」比背牌號快。
| 類別 | 代表牌號(JIS≈AISI) | 特性 | 典型用途 |
|---|---|---|---|
| 冷作工具鋼 | SKD11≈D2、SKS3 | 高碳高鉻、耐磨、尺寸穩定 | 沖壓模、剪刃、成形模 |
| 熱作工具鋼 | SKD61≈H13、SKD6≈H11 | 中碳中合金、韌、抗熱疲勞 | 壓鑄模、鍛造模、擠型模 |
| 高速工具鋼 | SKH51≈M2、SKH9 | 高合金高碳化物、耐磨耐熱 | 多做刀具本身(銑刀、鑽頭、絲攻) |
牌號與 JIS≈AISI 對應為典型值,「≈」是分類對應、非成分完全相同,以標準或型錄為準。被削材大分類見ISO 被削材分類總論。
二、為什麼工具鋼難加工:碳化物磨耗加高硬度
工具鋼難加工有兩個來源:合金碳化物磨刀,以及熱處理後的高硬度。
退火態(約 HB 200–250 典型)雖可切,但高鉻、高鎢鉬形成的硬質碳化物就會持續磨耗刀刃。淬火後更硬——冷作可達 HRC 58–62、高速鋼 HRC 63–66 典型——一般鎢鋼已吃不動,得換材質與方法。
同一支工具鋼,退火態與淬火態幾乎是兩種加工:前者拼去除率、後者拼刀具耐磨與熱穩定。
硬度為典型值,以標準或型錄為準,實際隨牌號、批次與熱處理條件而變。硬度與刀具的對應見材料硬度與刀具選擇。
三、關鍵是熱處理狀態:退火態 vs 淬火態的加工路線
決定加工路線的不是牌號,而是拿到料時的熱處理狀態。
| 狀態 | 典型硬度 | 加工方式 | 刀具材質塗層方向 |
|---|---|---|---|
| 退火(供料態) | HB 200–250 | 車、銑、鑽、攻皆可 | 鎢鋼 P/K 類或含鈷 HSS + 氮化鋁鈦/氮化鋁鉻塗層 |
| 淬火+回火後 | HRC 55–65 | 硬銑/硬車或磨削、放電加工 | CBN、細晶鎢鋼+氮化鋁鈦、部分陶瓷 |
硬度為典型值,以標準或型錄為準。
標準做法:退火態粗加工 → 留餘量 → 熱處理 → 精加工或磨。淬火後屬高硬度加工,方法見H 類高硬度鋼加工指南;退火態的鋼料通則見P 類鋼料加工指南。工具鋼常與模具零件重疊,系列與硬度分級見模具鋼加工指南。
四、切削策略大方向
不論哪類工具鋼,大方向一致:剛性優先、刃口鋒利、充分冷卻。碳化物磨耗高,刃口鈍化就崩;夾持與工具機剛性不足則易讓刀。
硬度升高後策略轉向低進給、淺切深,以穩定切削力保護刃口;要「以車代磨」或硬銑取代磨削,關鍵是刀具用 CBN。具體切削速度 vc 與每齒進給 fz 不宜通用套值,依刀具、牌號與狀態試算,見立銑刀切削條件計算指南。刀具材料與塗層怎麼配被削材,見依被削材選刀具材料與塗層。
vc/fz 不給具體值,以刀具型錄與實測為準。
最後更新:2026-07-26
五、常見問題 FAQ
Q:SKD11 和 SKH 差在哪、各做什麼?
SKD11(≈D2)是冷作工具鋼、高碳高鉻耐磨,多做沖壓模與剪刃;SKH(高速工具鋼、如 SKH51≈M2)高合金耐熱,多做刀具本身如銑刀、鑽頭、絲攻。牌號對應為典型值,以標準或型錄為準。
Q:工具鋼一定要熱處理後才加工嗎?
不是。標準做法是退火態先粗加工並留餘量,再熱處理,最後精加工或磨,可降低淬火後的加工量與變形風險。
Q:淬火後 HRC60 還能用鎢鋼銑嗎?
小餘量精修可用細晶鎢鋼加氮化鋁鈦塗層,搭配低進給、淺切深硬銑;去除量大或要求更高時,則轉 CBN、部分陶瓷或改用磨削、放電加工。
Q:工具鋼和模具鋼是同一種嗎?
範圍重疊但不等同。工具鋼是以用途分類的統稱(冷作、熱作、高速),模具鋼是專供模具的一群,兩者許多牌號共用(如 SKD11、SKD61),加工邏輯相通。
