1.2108工具钢：高性能冷作模具与切削工具的优选材料
1. 材料定义与成分特性
1.2108工具钢（对应牌号90CrSi5/L3/T61203）是一种高碳高硅合金工具钢，属于冷作模具钢类别。其核心成分包括：
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- 碳（C）：0.85–0.95%，提供高硬度和耐磨性基础；
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- 硅（Si）：1.05–1.25%，增强强韧性并提升回火稳定性；
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- 铬（Cr）：1.10–1.30%，提高淬透性及耐磨性；
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- 锰（Mn）：0.60–0.80%，辅助硬化效果；
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- 磷/硫（P/S）：≤0.035%，控制杂质以优化纯净度。
- 该成分设计使材料兼具高硬度（热处理后可达60–64 HRC）、优异的耐磨性和适中的冲击韧性，特别适合高负荷工况。
2. 物理与机械性能
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- 物理性能：
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- 密度：7.85 g/cm³；
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- 热导率：43.3 W/m·°C（20–100°C），利于散热；
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- 热膨胀系数：12.1×10⁻⁶/°C，保障尺寸稳定性；
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- 弹性模量：215 GPa，抗变形能力强。
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- 机械性能（热处理后）：
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- 抗拉强度：≥1200 MPa；
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- 屈服强度：≥1000 MPa；
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- 伸长率：12–15%，断面收缩率：35–45%；
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- 冲击韧性：≥33 J，可承受中等冲击载荷。
3. 热处理工艺与组织调控
热处理是发挥1.2108性能的关键，主要流程包括：
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- 预备热处理（球化退火）：
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- 温度：800–810℃，保温2–4小时，缓冷至500℃后空冷；
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- 目的：降低硬度（≤229 HB），生成球状珠光体，提升切削加工性。
- 2.
- 淬火：
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- 温度：860–880℃，油冷（复杂工件可用分级淬火减少变形）；
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- 组织：马氏体+碳化物+残余奥氏体，硬度达60–62 HRC。
- 3.
- 回火：
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- 温度：180–220℃，保温1–2小时，空冷；
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- 作用：消除应力、稳定组织，保持60–62 HRC硬度；
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- 禁忌：避免250℃回火（防止脆性）。
4. 核心应用领域
凭借高硬度和耐磨性，1.2108广泛应用于：
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- 切削工具：车刀、铣刀、钻头等，适用于金属/木材/塑料加工；
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- 冷作模具：
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- 冲压模（汽车覆盖件、电子外壳）；
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- 冷镦模（螺栓、铆钉成型）；
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- 拉伸模（金属管材、容器）；
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- 精密量具：千分尺、规块，依赖尺寸稳定性（热膨胀系数低）；
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- 高负荷机械零件：发动机阀门、悬挂系统连接件、工具夹具。
5. 加工与处理注意事项
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- 机械加工：
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- 退火状态下进行车削、铣削等加工，控制切削深度避免变形；
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- 复杂工件采用多次走刀降低热应力。
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- 表面处理：
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- 氮化处理：提升表面硬度（＞1000 HV）及耐蚀性；
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- 镀铬：增强耐磨性并降低摩擦系数。
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- 焊接与修复：
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- 补焊需预热至300°C，焊后缓冷，避免开裂。
6. 材料优势与行业价值
1.2108工具钢的核心竞争力在于：
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- 耐磨性与寿命：高碳+碳化物结构显著延长工具/模具寿命；
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- 低变形率：热处理后尺寸变化小（＜0.05%），适合精密制造；
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- 工艺适应性：可通过锻造、轧制、精磨等工艺制成棒材（φ1–300mm）、板材（0.5–80mm）、带材（0.01–2.0mm）等；
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- 经济性：较硬质合金成本更低，且可重复修磨使用。
总结
1.2108工具钢通过优化的硅-铬合金化设计，结合严格的热处理控制，实现了硬度、耐磨性和韧性的平衡。其在切削工具、冷作模具及精密零件领域的成功应用，印证了其作为高性价比工程材料的地位。未来，随着制造业对精密加工和长寿命工具需求的提升，1.2108将在高端装备、汽车及电子产业中持续发挥关键作用。
