Главная  >  Справочник  >  Сталь инструментальная легированная 12Х1

Сталь инструментальная легированная 12Х1: описание, свойства, применение

Сталь 12Х1 относится к инструментальным легированным сталям, обладающим высокой прокаливаемостью, износостойкостью и теплостойкостью. Благодаря своему химическому составу и свойствам, она широко используется для изготовления инструментов, работающих в условиях повышенных температур и абразивного износа.

Расшифровка обозначения стали 12Х1:

• 12 - указывает на содержание углерода в сотых долях процента, т.е. ≈ 0,12% C.
• Х - указывает на наличие в стали хрома (Cr).
• 1 - указывает на примерное содержание хрома в процентах, т.е. ≈ 1% Cr.

Химический состав стали 12Х1 (ГОСТ 5950-2000):

Элемент	Содержание, %
Углерод (C)	0.10 - 0.16
Кремний (Si)	0.17 - 0.37
Марганец (Mn)	0.20 - 0.40
Хром (Cr)	0.80 - 1.10
Никель (Ni)	до 0.30
Медь (Cu)	до 0.30
Сера (S)	до 0.030
Фосфор (P)	до 0.030
Ванадий (V)	до 0.15

Свойства стали 12Х1:

• Высокая прокаливаемость: Сталь хорошо прокаливается на большую глубину, что обеспечивает высокую твердость и износостойкость по всему сечению инструмента.
• Износостойкость: Содержание хрома способствует образованию карбидов, повышающих сопротивление абразивному износу.
• Теплостойкость: Легирование хромом позволяет стали сохранять твердость и прочность при повышенных температурах (до 400-450 °C).
• Умеренная прочность и пластичность: Сталь 12Х1 обладает достаточной прочностью для работы под нагрузкой, но при этом сохраняет некоторую пластичность, что снижает риск хрупкого разрушения.
• Невысокая свариваемость: Сварка стали 12Х1 затруднена и требует специальных технологий для предотвращения образования трещин.
• Склонность к обезуглероживанию: При нагреве без защиты сталь может терять углерод с поверхности, что снижает ее твердость.

Механические свойства стали 12Х1 (зависят от режима термообработки):

(Приведены примерные значения для закалки с отпуском)

Характеристика	Значение	Единица измерения
Предел прочности (временное сопротивление), σв	780 - 980	МПа
Предел текучести, σт	590 - 780	МПа
Относительное удлинение при разрыве, δ5	10 - 15	%
Относительное сужение, ψ	40 - 50	%
Ударная вязкость, KCU	30 - 50	Дж/см2
Твердость по Роквеллу, HRC	54 - 60	-

Физические свойства стали 12Х1:

Характеристика	Значение	Единица измерения
Плотность, ρ	7700 - 7800	кг/м3
Модуль упругости первого рода, E	200 - 210	ГПа
Коэффициент линейного расширения, α (20-100°C)	11.5 - 12.5	10-6/°C
Теплопроводность, λ (20°C)	30 - 35	Вт/(м·°C)
Удельная теплоемкость, c (20°C)	460 - 480	Дж/(кг·°C)
Электрическое сопротивление, R (20°C)	0.25 - 0.35	Ом·мм2/м

Обозначения символов в таблице физических свойств:

• ρ - Плотность материала, показывает массу вещества в единице объема.
• E - Модуль упругости первого рода (модуль Юнга), характеризует сопротивление материала деформации при растяжении или сжатии.
• α - Коэффициент линейного расширения, показывает изменение размеров материала при изменении температуры на 1 градус Цельсия.
• λ - Теплопроводность, характеризует способность материала проводить тепло.
• c - Удельная теплоемкость, показывает количество тепла, необходимое для нагрева единицы массы материала на 1 градус Цельсия.
• R - Электрическое сопротивление, характеризует способность материала сопротивляться прохождению электрического тока.

Области применения стали 12Х1:

Благодаря своим свойствам, сталь 12Х1 широко используется для изготовления:

• Инструментов для обработки металлов:
  • Метчики
  • Плашки
  • Развертки
  • Зенковки
  • Протяжки
  • Кернеры
  • Зубила
  • Напильники
  • Штампы для холодной штамповки (небольших размеров)
  • Пуансоны
  • Матрицы
• Инструментов для обработки дерева:
  • Фрезы
  • Сверла
  • Стамески
  • Ножи для строгальных станков
• Деталей, работающих в условиях повышенного износа:
  • Кулачки
  • Ролики
  • Плунжеры
  • Копиры
  • Оправки
  • Измерительные инструменты (калибры, шаблоны)
• Других инструментов и деталей:
  • Иглы для швейных машин
  • Детали для текстильного оборудования
  • Некоторые детали для автомобильной промышленности

Виды металлопроката из стали 12Х1:

Сталь 12Х1 поставляется в различных видах металлопроката, включая:

• Круг: Наиболее распространенный вид проката, используется для изготовления различных инструментов и деталей.
• Квадрат: Применяется для изготовления штампов, пуансонов и других деталей прямоугольной формы.
• Полоса: Используется для изготовления ножей, пружин и других плоских деталей.
• Лист: Применяется для изготовления штампов, матриц и других деталей больших размеров.
• Поковка: Используется для изготовления крупных деталей сложной формы, требующих высокой прочности.
• Трубы: Используются редко, в основном для специальных применений.

ГОСТы, регламентирующие сталь 12Х1 и металлопрокат из нее:

• ГОСТ 5950-2000: Сталь сортовая инструментальная легированная. Общие технические условия. (Основной ГОСТ, определяющий требования к химическому составу, свойствам и качеству стали 12Х1)
• ГОСТ 2590-2006: Прокат сортовой стальной горячекатаный круглый. Сортамент. (Определяет сортамент круглого проката из стали 12Х1)
• ГОСТ 2591-2006: Прокат сортовой стальной горячекатаный квадратный. Сортамент. (Определяет сортамент квадратного проката из стали 12Х1)
• ГОСТ 4405-75: Полосы горячекатаные и кованые из инструментальной стали. Сортамент. (Определяет сортамент полосового проката из стали 12Х1)
• ГОСТ 7417-75: Круги калиброванные стальные. Сортамент. (Определяет сортамент калиброванного круглого проката из стали 12Х1)
• ГОСТ 1435-99: Прутки, полосы и мотки из инструментальной нелегированной стали. Технические условия. (Хотя этот ГОСТ и не регламентирует конкретно сталь 12Х1, он может применяться как дополнительный при изготовлении продукции из нее, определяя общие требования к качеству и отделке поверхности)
• ГОСТ 801-78: Сталь подшипниковая. Технические условия. (В некоторых случаях сталь 12Х1 может использоваться для изготовления деталей подшипников, хотя для этих целей чаще применяются специализированные подшипниковые стали. В таких случаях применяются требования этого ГОСТа)
• Различные ГОСТы на конкретные виды инструментов: (Например, ГОСТы на метчики, плашки, развертки и т.д., в которых сталь 12Х1 может быть указана как материал изготовления).

Операции в цехах, производящиеся с использованием материалов из стали 12Х1:

Сталь 12Х1 используется в различных цехах машиностроительных и металлообрабатывающих предприятий для выполнения широкого спектра операций:

• Инструментальный цех: Основное место применения стали 12Х1. Здесь из нее изготавливаются режущие и измерительные инструменты (метчики, плашки, развертки, калибры, шаблоны), штампы и пресс-формы.
  • Токарные работы: Обработка заготовок на токарных станках для придания им необходимой формы и размеров.
  • Фрезерные работы: Обработка заготовок на фрезерных станках для получения плоских и фасонных поверхностей.
  • Шлифовальные работы: Финишная обработка поверхности инструмента для достижения высокой точности и гладкости.
  • Термическая обработка: Закалка и отпуск для придания инструменту необходимой твердости и износостойкости.
  • Электроэрозионная обработка (ЭЭО): Изготовление сложных профилей в твердых материалах, особенно при изготовлении штампов и пресс-форм.
  • Слесарные работы: Сборка и доводка инструмента.
• Механический цех: Сталь 12Х1 используется для изготовления деталей машин и механизмов, работающих в условиях повышенного износа.
  • Токарные, фрезерные, шлифовальные работы: Аналогично инструментальному цеху, но для изготовления деталей машин.
  • Расточные работы: Обработка отверстий на расточных станках для достижения высокой точности размеров и формы.
  • Сверлильные работы: Создание отверстий в деталях.
  • Нарезание резьбы: Формирование резьбовых соединений.
• Штамповочный цех: Из стали 12Х1 изготавливаются штампы для холодной штамповки деталей.
  • Изготовление штампов: Включает в себя комплекс операций, таких как токарные, фрезерные, шлифовальные, электроэрозионные работы, а также термическую обработку.
  • Штамповка деталей: Формирование деталей из листового металла с использованием штампов.
• Ремонтный цех: Для изготовления запасных частей и инструментов, необходимых для ремонта оборудования.
• Термический цех: Сталь 12Х1 подвергается термической обработке (закалка, отпуск) для достижения требуемых механических свойств.
  • Закалка: Нагрев стали до высокой температуры и быстрое охлаждение для получения высокой твердости.
  • Отпуск: Нагрев закаленной стали до более низкой температуры для снятия внутренних напряжений и повышения пластичности.
  • Отжиг: Нагрев стали до определенной температуры и медленное охлаждение для снижения твердости и улучшения обрабатываемости. (Применяется редко)
• Инструментально-раздаточная кладовая (ИРК): Сталь 12Х1 в виде заготовок и готовых инструментов хранится и выдается работникам цехов.

Таким образом, сталь 12Х1 является важным материалом для многих производственных процессов, обеспечивая высокую надежность и долговечность инструментов и деталей, работающих в сложных условиях эксплуатации. Ее широкое применение обусловлено оптимальным сочетанием прочности, износостойкости и теплостойкости, что делает ее незаменимой в различных отраслях промышленности.