Главная  >  Справочник  >  Сталь инструментальная штамповая Х12Ф1

Сталь инструментальная штамповая марки Х12Ф1: описание, свойства и применение

Сталь Х12Ф1 относится к классу инструментальных штамповых сталей и обладает выдающимися свойствами, делающими её незаменимой в различных отраслях промышленности. Эта сталь характеризуется высокой износостойкостью, прокаливаемостью и способностью сохранять режущие свойства при повышенных температурах. Рассмотрим её свойства, химический состав, механические и физические характеристики, а также области применения более подробно.

Свойства стали Х12Ф1

• Высокая износостойкость: Благодаря высокому содержанию углерода и легирующих элементов, сталь Х12Ф1 обладает исключительной стойкостью к абразивному износу, что позволяет использовать её для изготовления инструментов, работающих в условиях интенсивного трения.
• Высокая прокаливаемость: Сталь Х12Ф1 обладает глубокой прокаливаемостью, что позволяет получать изделия с высокой твердостью по всему сечению, даже при больших размерах. Это особенно важно для крупногабаритных штампов и пресс-форм.
• Стабильность размеров при термообработке: Минимальные деформации при закалке и отпуске обеспечивают высокую точность изготавливаемых инструментов и деталей.
• Хорошая обрабатываемость резанием в отожженном состоянии: Перед термообработкой сталь Х12Ф1 достаточно хорошо поддается механической обработке, что упрощает изготовление заготовок сложной формы.
• Высокая твердость и прочность после закалки и отпуска: Термическая обработка позволяет достичь высоких показателей твердости и прочности, необходимых для работы в условиях высоких нагрузок.
• Устойчивость к отпускной хрупкости: Сталь Х12Ф1 не склонна к отпускной хрупкости, что обеспечивает её надежность и долговечность при эксплуатации.
• Коррозионная стойкость (повышенная): Хром в составе стали повышает её устойчивость к коррозии в умеренно агрессивных средах.

Химический состав стали Х12Ф1 (ГОСТ 5950-2000)

Элемент	Содержание (%)
Углерод (C)	1.40 - 1.65
Хром (Cr)	11.00 - 12.50
Ванадий (V)	0.15 - 0.30
Молибден (Mo)	≤ 0.25
Кремний (Si)	≤ 0.40
Марганец (Mn)	≤ 0.40
Никель (Ni)	≤ 0.35
Сера (S)	≤ 0.030
Фосфор (P)	≤ 0.030
Медь (Cu)	≤ 0.30

Расшифровка обозначения Х12Ф1:

• Х – указывает на содержание хрома (Cr) в стали.
• 12 – указывает на приблизительное содержание хрома в процентах (около 12%).
• Ф – указывает на наличие ванадия (V) в стали.
• 1 – указывает на приблизительное содержание ванадия в процентах (около 1%).

Механические свойства стали Х12Ф1

Механические свойства стали Х12Ф1 зависят от режима термической обработки. Приведем примерные значения для наиболее распространенных режимов:

Свойство	Значение (после закалки и отпуска)
Твердость, HRC	58-64
Предел прочности на изгиб, МПа	~2000 - 2500
Ударная вязкость, KCU, Дж/см²	~20 - 40
Предел прочности при растяжении (временное сопротивление), МПа	Зависит от режима термообработки
Предел текучести, МПа	Зависит от режима термообработки
Относительное удлинение при разрыве, %	Зависит от режима термообработки
Относительное сужение, %	Зависит от режима термообработки

Физические свойства стали Х12Ф1

Свойство	Значение
Плотность, кг/м³	7700 - 7800
Модуль упругости, ГПа	~210
Коэффициент линейного теплового расширения, 1/°C	~11.5 x 10⁻⁶ (в диапазоне 20-100 °C)
Теплопроводность, Вт/(м·°C)	~20 - 30
Удельная теплоемкость, Дж/(кг·°C)	~460
Электрическое сопротивление, мкОм·м	~0.6 - 0.7
Температура ковки, °C	950 - 1100
Температура закалки, °C	950 - 1050
Температура отпуска, °C	150 - 350

Сферы применения стали Х12Ф1

Благодаря своим уникальным свойствам, сталь Х12Ф1 находит широкое применение в различных отраслях промышленности:

• Холодная штамповка:
  • Матрицы и пуансоны для вырубки и пробивки листового металла.
  • Волоки для холодной вытяжки проволоки и труб.
  • Ролики для профилирования листового металла.
  • Штампы для гибки и формовки.
  • Пресс-формы для производства изделий из пластмасс и резины.
• Горячая штамповка (ограниченно):
  • Вставки в штампы для горячей деформации, работающие с относительно невысокими температурами.
• Производство режущего инструмента:
  • Ножи для гильотинных ножниц.
  • Дисковые пилы для резки металла.
  • Инструмент для обработки дерева (ножи, фрезы).
  • Развертки, зенкеры.
• Изготовление калибров:
  • Калибры для контроля размеров отверстий и валов.
  • Резьбовые калибры.
• Производство деталей, работающих на износ:
  • Кулачки.
  • Опорные ролики.
  • Подшипники скольжения.
  • Детали насосов и компрессоров.
• Изготовление деталей для горнодобывающей промышленности:
  • Зубья ковшей экскаваторов.
  • Детали дробилок.
• Производство медицинского инструмента:
  • Хирургические инструменты, требующие высокой износостойкости и коррозионной стойкости.

Виды металлопроката из стали Х12Ф1

Сталь Х12Ф1 поставляется в различных видах металлопроката:

• Круг: Используется для изготовления осей, валов, пуансонов, оправок, а также для дальнейшей переработки в другие виды проката.
• Полоса: Применяется для изготовления ножей, штампов, режущего инструмента и других деталей.
• Квадрат: Используется в качестве заготовок для деталей квадратной формы, а также для производства инструмента.
• Лист: Применяется для изготовления штампов, матриц, а также для футеровки оборудования, работающего в условиях абразивного износа.
• Поковка: Используется для изготовления крупногабаритных деталей сложной формы, требующих высокой прочности и износостойкости.

ГОСТы, регламентирующие сталь Х12Ф1 и металлопрокат из нее:

• ГОСТ 5950-2000 Сталь сортовая и калиброванная инструментальная. Общие технические условия. (Определяет химический состав, механические свойства и другие требования к стали Х12Ф1).
• ГОСТ 2590-2006 Прокат сортовой стальной горячекатаный круглый. Сортамент. (Определяет размеры и предельные отклонения для круглого проката).
• ГОСТ 4405-75 Полосы горячекатаные и кованые из инструментальной стали. Сортамент. (Определяет размеры и предельные отклонения для полосового проката).
• ГОСТ 2591-2006 Прокат сортовой стальной горячекатаный квадратный. Сортамент. (Определяет размеры и предельные отклонения для квадратного проката).
• ГОСТ 19265-73 Прутки и полосы из инструментальной стали. Технические условия.
• ГОСТ 7417-75 Сталь калиброванная круглая. Сортамент.
• ГОСТ 8560-78 Сталь калиброванная шестигранная. Сортамент.
• ГОСТ 103-2006 Прокат сортовой стальной горячекатаный полосовой. Сортамент.

Операции в цехах, использующих сталь Х12Ф1:

Сталь Х12Ф1 применяется на различных этапах производства в цехах, занимающихся изготовлением инструментов, штампов, деталей машин и оборудования. Основные операции:

1. Механическая обработка:
   • Резка: Разделение металлопроката на заготовки требуемой длины (ленточнопильные станки, гильотинные ножницы, абразивная резка).
   • Токарная обработка: Формирование цилиндрических и конических поверхностей (токарные станки, токарно-карусельные станки).
   • Фрезерная обработка: Создание плоских поверхностей, пазов, канавок, сложных профилей (фрезерные станки, обрабатывающие центры с ЧПУ).
   • Шлифовальная обработка: Достижение высокой точности размеров и шероховатости поверхности (шлифовальные станки).
   • Электроэрозионная обработка (ЭЭО): Изготовление сложных профилей и полостей в закаленной стали (электроэрозионные станки). ЭЭО особенно важна для изготовления штампов и пресс-форм сложной конфигурации.
   • Сверление, зенкерование, развертывание: Создание отверстий различного диаметра и точности.
2. Термическая обработка:
   • Отжиг: Снятие внутренних напряжений в заготовках после механической обработки, улучшение обрабатываемости резанием (печи отжига).
   • Закалка: Повышение твердости и износостойкости (печи закалки, закалочные ванны с маслом или водой). Важно контролировать температуру и время выдержки для достижения оптимальных свойств.
   • Отпуск: Снятие внутренних напряжений после закалки, повышение вязкости и снижение хрупкости (печи отпуска). Выбор температуры отпуска определяет окончательную твердость и другие механические свойства.
   • Криогенная обработка (обработка холодом): Дополнительная обработка после закалки и отпуска, направленная на повышение износостойкости и стабильности размеров (криокамеры).
3. Контроль качества:
   • Измерение твердости: Контроль твердости после термической обработки (твердомеры Роквелла, Виккерса, Бринелля).
   • Контроль размеров: Измерение размеров деталей и соответствие их чертежам (штангенциркули, микрометры, координатно-измерительные машины (КИМ)).
   • Дефектоскопия: Выявление внутренних дефектов (ультразвуковая дефектоскопия, рентгенография).
   • Металлографический анализ: Исследование микроструктуры стали для оценки качества термической обработки и соответствия требованиям (металлографические микроскопы).
4. Специальные операции:
   • Поверхностное упрочнение: Повышение износостойкости поверхности (цементация, азотирование, ионное азотирование).
   • Покрытие: Нанесение защитных покрытий для повышения коррозионной стойкости или улучшения трибологических характеристик (хромирование, никелирование, нанесение PVD-покрытий).

Использование стали Х12Ф1 в этих операциях позволяет производить высококачественный и долговечный инструмент, штампы и детали, отвечающие самым высоким требованиям современной промышленности. Правильный выбор режимов термической обработки и механической обработки является ключевым фактором для достижения оптимальных свойств стали Х12Ф1 в каждом конкретном применении.