1.2990模具钢：高韧性与长寿命双优的高端冷作模具新标杆

1.2990属于德国DIN规范里的冷作模具钢, 它的性能很厉害。也有人把它叫做X100CrMoV8-1-1。这个钢种是当前精密冷加工领域的代表。它可以突破传统材料的性能瓶颈。它摆脱了传统高铬冷作钢在那个问题上遇到的两难境地。

这种困境的表现是, 如果觉得耐磨, 那么韧性就不够。而如果觉得韧性好，那么耐磨性又不足。它靠着真空精炼带来的极致均匀组织, 解决了这个问题。这样就实现了高硬度、强韧性与尺寸稳定性的三重平衡。于是, 它就成为了高负荷精密模具实现降本增效的核心选材。

从核心成分的设计情况来说, 型号为1.2990的这种合金, 它的配比情况是完全围绕着冷作这个工作情况下面大家在实际操作过程当中遇到的那些麻烦和困难进行优化的。

它会把铬含量精准地控制在一个特定的区间, 这个区间就是7.5%~8.5%, 这样做, 既能保证拥有足够的淬透性, 以及那种基础层面的耐磨性能, 同时, 还能从根源方面去减少那些传统的高铬钢里面容易生成的大块共晶莱氏体碳化物的情况；然后, 再加上碳元素的大约1.0%, 钼元素大概是0.9%~2.0%, 再加上钒元素大概在0.9%~2.0%, 这就形成了大量的细小且弥散分布的硬质碳化物了, 这样的情况是在不牺牲韧性的前提之下, 进一步强化了抗磨损的这种能力。

这种设计, 让它的冲击韧性比传统D2类钢材提升了快40%, 也就是说提升近40%, 同时它还能保持和传统D2类钢材差不多的耐磨性能, 材料各向异性控制在1.2的范围内, 也就是控制在1.2以内, 这样就彻底解决了传统高铬钢横向韧性比较差的问题, 还解决了它容易崩刃的问题, 这就是行业里的痛点。

适配的热处理工艺是关键, 它能把1.2990的性能潜力给充分释放出来。

常规的工艺路线起步阶段是830~860℃的球化退火还要缓冷, 这个步骤把钢材硬度控制在250HB以内, 能大幅降低后续切削加工的困难程度；然后再经过550℃和850℃这两次均匀预热, 在1030~1080℃完成奥氏体化保温, 采用高压气淬或者是油淬的方式来冷却, 从而避免大型模具出现热应力开裂的情形。

淬火完成以后, 大家可以根据实际工作环境来灵活选择回火的参数, 当使用180至250℃之间的低温进行回火时, 能够得到HRC60到64这样极其高的硬度, 这种状态特别适合那些对耐磨性要求很高、并且需要精密冲裁的工作场合, 而当采用500至550℃的中温来进行回火操作的时候, 虽然硬度依然能够保持在HRC60到63的范围内, 但是韧性得到了非常明显的提升, 这种情况非常适合用于冷镦或者冷挤压这些会伴随有强烈冲击力的工作环境中。

在整个热处理的全过程中, 材料的尺寸变化是非常小的, 残余奥氏体几乎是能够完全进行分解的, 在多数的情形之下是不需要额外使用深冷处理的, 这样是能够有效避免出现进行线切割加工之后会产生龟裂、或者产生变形的那些问题的。

在当前的实际工业生产制造活动环境里, 材料编号为1.2990的这种产品所拥有的那些性能方面的突出优势之处, 其实早就已经在众多具体落地应用的项目实例里面得到了非常充分且大量的证实。

拿国内一家处于行业领先地位的汽车零部件制造企业的真实情况来说吧, 这家企业在过去的生产阶段中, 一直都在使用普通的D2钢材来制作那些用于形成汽车高强度结构件的精密级进冲裁模具, 然后在用这些模具去冲压厚度达到一点二毫米高强度的热成型钢板的时候, 往往就会出现一种特别糟糕的现象, 那就是经过大致八万次的冲压操作之后, 这些模具刃口位置就开始发生崩刃现象或者出现过度的磨损状况了, 正是因为这种频繁的因为模具问题而导致的停工进行维修的动作, 才导致整个生产车间的生产节奏被严重地拖慢了脚步。

在更换由1.2990这种材料制造出来的模具之后, 在经过按照标准流程进行的热处理工艺以后, 其硬度可以稳定地保持在HRC61到63这个区间范围之内。该模具在完成单次刃磨操作之后, 能够进行冲压工作的总次数直线上升到了40万次之多。

同时, 这一模具的整体使用寿命成功突破了300万次的大关。不仅如此, 生产线因为模具出现故障而不得不暂停运行的时间总量大幅度缩减了百分之七十五。

经过冲压加工后所产生的零部件表面断面光洁程度, 能够在相当长的时间内持续稳定在Ra1.6μm这个数值以内。这样的质量状况, 完全能够适应并满足对于高端汽车结构件所提出的那些高精度公差方面的具体要求。

另一家制造紧固件的企业, 把他们用于高强度螺栓的冷镦模拿来用。这个东西要面对每分钟几百次的连续冲击。在这个情况下, 抗塌陷、抗开裂的表现, 远远超过了以前用的普通冷镦钢。模具平均寿命提升了2.5倍。单颗螺栓分摊的模具成本下降了将近60%。

除此之外, 该钢材在不锈钢冷挤压模这个场景里面表现出了传统冷作钢很难达到的服役稳定性, 该钢材在高 speed 剪切刀具这个场景里面也展现出了这种特点, 该钢材在精度高的冷弯成型模的里面同样具备了传统冷作钢没办法比及的服务稳定性能。

它是新一代高强韧性冷作模具钢的代表, 所以1.2990就跳出了传统钢种的性能边界, 用那个高耐磨加上高韧性再加上高尺寸稳定性的三重优势, 给高端精密冷加工领域提供了一个全新的选材方案, 同时也就成了当前高负荷冷作模具实现长期稳定生产的一个可靠基石。