1.2109 工具钢：性能、应用与工艺解析
一、材料概述
1.2109 是一种高碳冷作合金工具钢（对应德标牌号
125CrSi5
），属于合金工具钢类别。其化学成分以碳（1.20–1.30%）、硅（1.05–1.25%）、铬（1.10–1.30%）为核心，辅以锰（0.60–0.80%）等元素，兼具高硬度、耐磨性和韧性。该钢种执行
ENISO 4957:2000
标准，通过电渣重熔（ESR）或真空脱气（VD）技术冶炼，确保组织均匀纯净，适用于高精度、高负荷的工模具制造。
二、核心材料特性
- 1.
力学性能
硬度
：淬火+低温回火后硬度达
58–62 HRC
，高硬度层深度均匀，保障长期耐磨性。
强度与韧性
：抗拉强度 ≥1200 MPa，屈服强度 ≥1000 MPa，同时保持伸长率 ≥12%、断面收缩率 ≥35%，兼顾抗冲击能力。
耐磨性
：高碳含量与铬碳化物形成硬质相，显著提升抗磨损性能，延长工具寿命。
- 2.
物理与工艺性能
热稳定性
：热导率约
30 W/(m·K)
，高温下尺寸稳定性优异，减少热处理变形风险。
淬透性
：油淬或空冷均可实现充分硬化，适应复杂形状工件的均匀淬火需求。
加工性
：退火态硬度 ≤229 HBW，易于车削、铣削等机加工，降低制造成本。
三、热处理工艺详解
- 1.
预备热处理（球化退火）
工艺
：720–740℃保温 2–4 小时，炉冷至 500℃后空冷。
目的
：获得球状珠光体组织，降低硬度至 220–230 HBW，优化切削加工性。
- 2.
最终热处理
淬火
：温度 850–880℃，油冷或分级淬火（减少变形），获得马氏体基体，硬度 ≥60 HRC。
回火
：180–220℃保温 1–2 小时，空冷。
关键提示
：避免 250℃回火（易致脆性），回火后硬度稳定在 58–62 HRC。
四、工业应用领域
- 1.
冷作模具
冲压模/拉伸模
：用于汽车车门、窗框等钣金件成形，承受高周期负荷。
冷镦模/冲孔模
：制造螺栓、螺钉等紧固件，耐磨性延长模具寿命 30% 以上。
- 2.
切削工具与量具
刀具
：车刀、钻头、铣刀等，胜任金属、塑料、木材的精密加工。
量具
：千分尺、卡尺、规块等，高尺寸稳定性确保测量精度（±0.001 mm）。
- 3.
机械关键部件
高负荷零件
：发动机阀门、轴类、齿轮等，兼具耐磨与抗疲劳性能。
气动工具
：气锤活塞、穿孔工具，耐受冲击与摩擦复合工况。
五、加工与表面处理
锻造
：始锻 1050–1100℃，终锻 ≥850℃，缓冷（砂冷/坑冷）防裂纹。
精加工
：淬火后磨削、抛光，实现 Ra ≤0.2 μm 表面光洁度，提升配合精度。
表面强化
：氮化或镀铬处理，表面硬度可达 70 HRC，进一步延长服役周期。
六、技术优势总结
- 1.
综合性能突出
：在硬度、耐磨性、韧性间取得平衡，优于传统碳素工具钢。- 2.
工艺适应性广
：兼容多种热处理与机加工艺，支持复杂模具制造。- 3.
经济性显著
：预硬态供应可省去热处理工序，降低制造成本 15–20%。
注
：1.2109 工具钢凭借其均衡性能，已成为汽车、精密机械、电子制造等领域的核心材料。未来随着高端模具向大型化、精密化发展，其在高精度冲压、半导体封装模具中的应用潜力将进一步释放。
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