此處指的非合金冷作模具鋼，即非合金工具鋼，也稱碳素工具鋼。碳素工具鋼系列的幾個(gè)鋼號(hào)（T7-T13)用作小型、簡(jiǎn)單的冷作模具零件非常普遍，應(yīng)用最多的是T8A或T10A。

盡管對(duì)模具的要求愈來(lái)愈高，為此研制、開(kāi)發(fā)了許多各具特性的合金模具鋼，因此在許多場(chǎng)合下合金鋼取代了非合金工具鋼，但是非合金工具鋼仍然在模具制造中保持著原有地位，隨著冶金技術(shù)的發(fā)展，它們雖然不含合金元素，但由于精心冶煉、加工和良好的熱處理而成為模具零件的重要材料之一。

按鋼的化學(xué)成分，尤其是含P、S和Si、Mn的量和純凈度可分為三個(gè)精度等級(jí)。即優(yōu)質(zhì)鋼、高級(jí)優(yōu)質(zhì)鋼（鋼號(hào)后帶“A”）或特級(jí)優(yōu)質(zhì)鋼（鋼號(hào)后帶“E”)。我國(guó)碳素工具鋼只有優(yōu)質(zhì)鋼和髙級(jí)優(yōu)質(zhì)鋼，其成分中P、S和Si、Mn以及雜質(zhì)合金元素Cr、Ni、Cu的具體規(guī)定，見(jiàn)有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)。

從碳素工具鋼的奧氏體等溫轉(zhuǎn)變圖中可以看出，在轉(zhuǎn)變傾向最大的溫度范圍，轉(zhuǎn)變開(kāi)始的孕育時(shí)間是很短的，淬透性很差。為了避免在馬氏體形成之前發(fā)生非M轉(zhuǎn)變，需要極高的臨界冷卻速度，為了達(dá)到完全淬硬，需要用劇烈的冷卻劑，一般是水和水溶液。為了防止產(chǎn)生軟點(diǎn)，可在水中添加10%的NaCl(食鹽）或5%NaOH(氫氧化鈉），以提高淬火烈度。即使如此，馬氏體淬硬層仍然很淺，僅有2-3mm。在心部區(qū)域則低于臨界冷卻速度，轉(zhuǎn)變?cè)谥楣怏w、貝氏體區(qū)域進(jìn)行，這樣，碳素工具鋼淬火后心部具有良好的韌性，這是優(yōu)點(diǎn)。含Si、Mn及殘剩的Ni、Cr、Cu(來(lái)自廢鋼）都可以使臨界冷卻速度降低，提高淬透性，增加淬硬層深度，然而這樣又使泮火時(shí)產(chǎn)生裂紋的危險(xiǎn)性增加。所以對(duì)于這類鋼有時(shí)可以進(jìn)行油淬，較難掌握。通常采用水油雙液淬火有較好的效果。

碳素工具鋼在1050-800℃之間進(jìn)行熱加工變形，溫度過(guò)高，則產(chǎn)生粗晶粒組織，過(guò)共析鋼還形成粗的滲碳體。此時(shí)，可進(jìn)行一次正火或調(diào)質(zhì)處理加以改善。鍛造以后，為了改善可加工性，進(jìn)行退火是必要的。這種退火組織是淬火的最佳原始組織。有時(shí)為了消除加工應(yīng)力，要進(jìn)行消應(yīng)力退火。

1.淬火

必須緩慢、均勻地加熱到淬火溫度。一般是將預(yù)熱過(guò)的工件轉(zhuǎn)到已經(jīng)處于淬火溫度的爐子中，對(duì)鹽浴爐加熱，這樣很重要，一是可避免因工件潮濕（含水份）直接放進(jìn)鹽浴中容易爆炸；二則可避免初始升溫應(yīng)力。此點(diǎn)國(guó)內(nèi)熱處理工作者不夠重視，認(rèn)為只有高合金鋼因?qū)�熱性差、淬火溫度高才這樣做。其實(shí)碳素工具鋼在加熱初的低溫階段（<600℃)預(yù)熱也很有也、要。進(jìn)一步的加熱可以迅速進(jìn)行，因?yàn)殇撛诟邷叵乱延邢喈?dāng)好的塑性了。無(wú)k給出準(zhǔn)確的初始升溫時(shí)間數(shù)據(jù)，因?yàn)樗�與熱處理設(shè)備的種類有關(guān)。最好是在脫氧良好的鹽浴爐或真空爐或帶保護(hù)氣氛的爐內(nèi)加熱。淬火溫度，過(guò)共析鋼取780-800℃。形狀復(fù)雜或小尺寸的工件取下限；形狀簡(jiǎn)單的大工件則取上限，甚至稍高的溫度如820℃。到溫后應(yīng)保溫相當(dāng)時(shí)間，然后淬入水或鹽水中，視工件具體情況作適當(dāng)運(yùn)動(dòng)。水溫以20-30℃(即室溫）為宜。淬油時(shí)，油溫以50-60℃為宜，可獲得最佳淬火效果。估計(jì)會(huì)產(chǎn)生較大應(yīng)力或淬裂的工件，建議采用水油雙液淬火。此時(shí)需要有相當(dāng)?shù)牟僮骷夹g(shù)。

2. 回火

淬火以后應(yīng)立即回火，最好是工件淬火冷卻到100℃時(shí)即從淬火介質(zhì)中取出，然后在150-300℃之間取一合適溫度回火到符合要求的硬度和初度�；鼗鹦璞�溫足夠長(zhǎng)的時(shí)間，然后在靜止空氣中冷卻。局部淬火的工件一般整體回火。對(duì)于模具工作零件，“快速回火”、“自回火”、“局部回火”等工藝方式是不相宜的，回火必須充分。淬火應(yīng)力消除不徹底，在后續(xù)加工如磨削、線切割時(shí)容易發(fā)生裂紋，即使在后續(xù)加工中不出現(xiàn)問(wèn)題，也易發(fā)生早期失效，縮短模具壽命。

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