碳素工具钢随含碳量的增加，硬度和耐磨性逐渐提高，但韧性逐渐降低。
共析碳素工具钢(T8)，加热时易过热，淬火时易变形和开裂。
碳素工具钢材料来源广，成本低，加工性能好，因而得到广泛的使用。但是，这类钢的热硬性（红硬性）低，当工作温度超过250℃时，钢的硬度和耐磨性就急剧下降。并且它的淬透性差，当工具的直径或厚度大于15mm时，即使在水中也不能淬透。所以，它主要用于制造手用工具，以及低速和小走刀量的机用工具。
碳素工具钢的热处理包括球化退火、淬火及低温回火。
(1)退火
碳素工具钢锻造后经空气冷却。因硬度高，不易进行切削加工；并且组织呈片状珠光体，在淬火加热时易局部过热，冷却过程中易变形开裂，不符合淬火要求，故应进行球化退火，以改善组织，降低硬度，改善切削加工性能，消除锻造应力，并为淬火作好组织准备。退火后的组织为粒状珠光体。
(2)淬火
淬火、回火是刀具的最后热处理，热处理质量好坏直接影响刀具的寿命。
①淬火加热温度与加热时间。淬火是决定刀具质量最关键的工序。刀具的淬火，不仅保证获得高的硬度，还应获得高的强度、韧性和最小的变形。因此，淬火加热温度应根据钢的临界点来确定，同时应考虑性能要求，工件形状、大小及加热，冷却介质等影响因素。
对于亚共析钢（或共析钢），应采用完全淬火，使其原始组织中的铁素体完全溶入奥氏体，防止淬火后出现软点；对于过共析钢，应采用不完全淬火，即加热温度在Ac1以上30～50℃。以保证淬火后能获得在马氏体基体上均匀分布着小颗粒状的过剩碳化物。
各种碳素工具钢，在确定淬火加热温度时，应考虑形状复杂、要求变形小的、尺寸小的，加热温度取下限；
而尺寸大、形状简单、变形要求不高的，加热温度取上限。
碳素工具钢的淬火加热时间，可按加热时间系数计算，盐炉25～30s/mm;电炉80～120s/mm。
碳素工具钢的淬火加热温度
(3)回火
刀具淬火后应立即回火，以防止过大的淬火应力造成开裂。
为了保持高的硬度，并改善淬火钢的塑性和韧性，碳素工具钢一般采用低温回火(150～180℃)。回火温度的选择应根据刀具的硬度要求确定。
①当要求高硬度(>62HRC)时应在150～160℃回火；
为了提高力学性能（塑性和韧性），可在180℃回火。
②硬度略低(60～61HRC)的，对螺纹工具（如板牙）也可用180～210℃回火。
碳素工具钢的回火稳定性低，过高的回火温度(250℃以上)，将会引起硬度的明显下降，故生产中应严格控制回火温度。
由于回火温度低，所以，回火时间必须充分，一般为2～4h。若回火不足，刀具的脆性较大，使用中易崩刃，或在随后磨削时易产生裂纹。
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