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鋼號（T7-T13)用作小型、簡單的冷作模具零件非常普遍，應用最多的是T8A或T10A。

盡管對模具的要求愈來愈高，為此研制、開發了許多各具特性的合金模具鋼，因此在許多場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，隨著冶金技術的發展，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。

按鋼的化學成分，尤其是含P、S和Si、Mn的量和純凈度可分為三個精度等級。即優質鋼、高級優質鋼（鋼號后帶“A”）或特級優質鋼（鋼號后帶“E”)。我國碳素工具鋼只有優質鋼和髙級優質鋼，其成分中P、S和Si、Mn以及雜質合金元素Cr、Ni、Cu的具體規定，見有關標準。

從碳素工具鋼的奧氏體等溫轉變圖中可以看出，在轉變傾向最大的溫度范圍，轉變開始的孕育時間是很短的，淬透性很差。為了避免在馬氏體形成之前發生非M轉變，需要極高的臨界冷卻速度，為了達到完全淬硬，需要用劇烈的冷卻劑，一般是水和水溶液。為了防止產生軟點，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。在心部區域則低于臨界冷卻速度，轉變在珠光體、貝氏體區域進行，這樣，碳素工具鋼淬火后心部具有良好的韌性，這是優點。含Si、Mn及殘剩的Ni、Cr、Cu(來自廢鋼）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產生裂紋的危險性增加。所以對于這類鋼有時可以進行油淬，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℃之間進行熱加工變形，溫度過高，則產生粗晶粒組織，過共析鋼還形成粗的滲碳體。此時，可進行一次正火或調質處理加以改善。鍛造以后，為了改善可加工性，進行退火是必要的。這種退火組織是淬火的最佳原始組織。有時為了消除加工應力，要進行消應力退火。

1.淬火

必須緩慢、均勻地加熱到淬火溫度。一般是將預熱過的工件轉到已經處于淬火溫度的爐子中，對鹽浴爐加熱，這樣很重要，一是可避免因工件潮濕（含水份）直接放進鹽浴中容易爆炸；二則可避免初始升溫應力。此點國內熱處理工作者不夠重視，認為只有高合金鋼因導熱性差、淬火溫度高才這樣做。其實碳素工具鋼在加熱初的低溫階段（<600℃)預熱也很有也、要。進一步的加熱可以迅速進行，因為鋼在高溫下已有相當好的塑性了。無k給出準確的初始升溫時間數據，因為它與熱處理設備的種類有關。最好是在脫氧良好的鹽浴爐或真空爐或帶保護氣氛的爐內加熱。淬火溫度，過共析鋼取780-800℃。形狀復雜或小尺寸的工件取下限；形狀簡單的大工件則取上限，甚至稍高的溫度如820℃。到溫后應保溫相當時間，然后淬入水或鹽水中，視工件具體情況作適當運動。水溫以20-30℃(即室溫）為宜。淬油時，油溫以50-60℃為宜，可獲得最佳淬火效果。估計會產生較大應力或淬裂的工件，建議采用水油雙液淬火。此時需要有相當的操作技術。

2. 回火

淬火以后應立即回火，最好是工件淬火冷卻到100℃時即從淬火介質中取出，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。回火需保溫足夠長的時間，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。淬火應力消除不徹底，在后續加工如磨削、線切割時容易發生裂紋，即使在后續加工中不出現問題，也易發生早期失效，縮短模具壽命。

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