Сталь Х12Ф1 инструментальная легированная
Заменители: Сталь Х6ВФ, Сталь Х6В3ФМ; Сталь Х12МФ, Сталь Х12М
Сталь Х12Ф1 применяется: для изготовления профилировочных роликов сложной формы, эталонных шестерён, накатных плашек, волоков, секций кузовных штампов сложной формы, сложных дыропрошивных матриц при формовке листового металла, матриц и пуансонов вырубных и просечных штампов со сложной конфигурацией рабочих частей(в том числе совмещенных и последовательных), пуансонов и матриц холодного выдавливания, работающих при давлении до 1400-1600 МПа.
Химический состав в % |
НТД | C | S | P | Mn | Cr | W | V | Ti | Si | Ni | Mo | Cu |
ГОСТ 5950-2000 | 1,25-1,45 | ≤0,030 | ≤0,030 | 0,15-0,45 | 11,00-12,50 | ≤0,20 | 0,70-0,90 | ≤0,030 | 0,10-0,40 | ≤0,40 | ≤0,20 | ≤0,30 |
Технологические свойства стали Х12Ф1
Температура ковки |
Начала 1160, конца 850. Прокат сечением до 200 мм подвергаются низкотемпературному отжигу с одним переохлаждением. |
Свариваемость |
не применяется для сварных конструкций |
Обрабатываемость резанием |
в горячекатаном состоянии при НВ 217-228 Kυ тв.спл. = 0.8, Kυ б.ст. = 0.3. |
Склонность к отпускной способностине |
склонна |
Флокеночувствительность |
не чувствительна |
Шлифуемость |
удовлетворительная |
Температура критических точек
Критическая точка |
Mn |
Ar1 |
Ar3 |
Ac1 |
Ar3 |
Ac3 |
°С |
225 |
760 |
780 |
810 |
780 |
860 |
Ударная вязкость стали X12Ф1, KCU, Дж/см2
Состояние поставки, термообработка |
KCU |
HRCэ |
Закалка 1030-1050 С, масло. Отпуск 200 С с выдержкой 1,5 ч. |
24 |
63 |
Закалка 1030-1050 С, масло. Отпуск 300 С с выдержкой 1,5 ч. |
29 |
60 |
Закалка 1030-1050 С, масло. Отпуск 400 С с выдержкой 1,5 ч. |
65 |
59 |
Закалка 1030-1050 С, масло. Отпуск 450 С с выдержкой 1,5 ч. |
73 |
59 |
Закалка 1030-1050 С, масло. Отпуск 500 С с выдержкой 1,5 ч. |
35 |
59 |
Твёрдость стали Х12Ф1 (HRCэ, НВ)
Состояние поставки,режим термообработки |
HRCэ поверхности |
НВ |
Прутки и полосы отожженные или высокоотпущенные |
|
255 |
Образцы. Закалка 1050-1100 С, масло |
61 |
|
Высокий отпуск: нагрев с v<=100 град/ч до 760-790 С, охлаждение с печью или на воздухе. |
|
207-255 |
Отжиг: нагрев с v<=100 град/ч до 850-870 С, охлаждение с печью с v<=50 град/ч до 500-600 С, воздух |
|
207-255 |
Изотермический отжиг 850-870 С, охлаждение с v=40 град/ч до 700-720 С, выдержка 3-4 ч, охлаждение с v=50 град/ч до 550 С, воздух. |
|
255 |
Подогрев 650-670 С. Закалка 1030-1050 С, масло. Отпуск 180-200 С, 1,5 ч, воздух (режим окончательной термообработки) |
61-63 |
|
Подогрев 650-670 С. Закалка 1030-1050 С, селитра. Отпуск 400-420 С, 1,5 ч, воздух (режим окончательной термообработки) |
58-59 |
|
Закалка 1050 С. Отпуск 180 С. Температура испытания 100 С. |
64 |
|
Закалка 1050 С. Отпуск 180 С. Температура испытания 200 С. |
64 |
|
Закалка 1050 С. Отпуск 180 С. Температура испытания 300 С. |
61 |
|
Закалка 1050 С. Отпуск 180 С. Температура испытания 400 С. |
59 |
|
Закалка 1050 С. Отпуск 180 С. Температура испытания 500 С. |
56 |
|
Физические свойства стали Х12Ф1
Температура испытания,°С |
20 |
100 |
200 |
300 |
400 |
500 |
600 |
700 |
800 |
900 |
Уд. электросопротивление (p, НОм · м) |
640 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Теплостойкость, красностойкость стали Х12Ф1
Температура,°С |
Время, ч |
Твердость, HRCэ |
150-170 |
1 |
63 |
490-510 |
1 |
59 |
Общая характеристика марки сталиХ12Ф1
Сталь Х12Ф1 штамповая сталь холодного деформирования с повышенным содержанием хрома. Сталь X12Ф1 обладает хорошей теплостойкостью и прочностью, высокой прокаливаемостью, закаливаемостью и износостойкостью. Также эта сталь технологична, хорошо обрабатывается резанием и давлением, удовлетворительно шлифуется.
Высокая твёрдость определяется высоким содержанием углерода. Стали с содержанием С 1,25-1,45 % являются сталями ледебуритного класса, т.е. содержат в литом состоянии карбидную эвтектику, имеют после закалки твёрдость HRC 62-64. Эти стали содержат высокое количество карбидоборазующих элементов, повышенное содержание углерода и хрома обеспечивает образование повышенного кол-ва карбидов хрома (M7C3, M23C6). Общее количество карбидов составляет порядка 20%.
Основным легирующим элементом штамповой стали холодного деформирования является хром (Cr). Он повышает режущие свойства и износостойкость, увеличивает прочность и прокаливаемость стали, что особенно важно для крупных пуансонов и матриц. При наличии свыше 2,5% повышает устойчивость стали против отпуска, особенно при нагреве инструмента до температур, выше 300° С. Вместе с марганцем уменьшает коробление при закалке. Однако, у сталей с содержанием хрома 12% появляются недостатки. Резко выраженная карбидная неоднородность и повышенная склонность к коагуляции карбидов, способствующая разупрочнению сталей при нагреве.
Вольфрам (W) вводят для повышения твердости, износостойкости и прокаливаемости стали, улучшает режущую способность инструмента.
Ванадий (V) в штамповых сталях присутствует в карбиде VC и твердом растворе. Ванадий существенно уменьшает чувствительность штамповых сталей к перегреву, повышает теплостойкость сталей, улучшает распределение частиц избыточной фазы. При содержании ванадия 0,3 - 0,5 % прочность и пластичность стали будет значительно выше, чем у высокованадиевых сталей.
Молибден (Mo) вводится в высокохромистую сталь для увеличения её вязкости и повышения прокаливаемости. Также молибден оказывает отрицательное влияние на окалиностойкость. Поэтому содержание молибдена в штамповых сталях ограничивается 1,4 - 1,8 %.
Марганец (Mn) вводят для повышения прокаливаемости стали. В сочетании с хромом молибден уменьшает коробление при закалке, но увеличивает склонность к перегреву.
Кремний (Si) вводят, чтобы увеличить прокаливаемость стали, повысить стойкость против отпуска.
Таким образом сталь Х12Ф1 с высоким содержанием хрома относится к полутеплостойким сталям. Они пригодны для изготовления штампов, пуансонов, роликов с твёрдостью 45...52 HRC и при температуре эксплуатации до 700оС.
При установке температуры начала ковки (1100оС для стали Х12Ф1) стремятся обеспечить достаточно низкую температуру конца ковки (850оС для стали Х12Ф1).
Температуры нагрева под ковку выбирают из условий достижения наиболее высокой пластичности в достаточно широком интервале температур. Эвтектики высокохромистых сталей, особенно в центральных зонах слитков, плавятся при 1190 - 1210оС и обуславливают высокую чувствительность их к перегреву и пережогу. По этой причине температура нагрева таких сталей не должна превышать 1140 - 1180оС, хотя максимальная пластичность поверхностных зон достигается при более высокой температуре.
Температуру окончания ковки выбирают с учётом того, чтобы избежать образования трещин и рванин вследствие значительного снижения пластичности металла и подготовки необходимой структуры (размера зерна аустенита, распределения и дисперсности избыточных фаз и др.), обеспечивающей высокие механические свойства после окончательной термической обработки. Для предупреждения возникновения трещин по мере понижения температуры металла необходимо уменьшать и величину единичных обжатий.
Указанные рекомендации по режимам нагрева и оптимальным температурным интервалам ковки вполне применимы и к условиям машиностроительных и инструментальных предприятий. В этом случае ковку заготовок в большинстве случаев выполняют не столько с целью получения необходимых размеров, сколько для улучшения структуры и свойств, так как сортовой металл в состоянии поставки имеет развитую структурную полосчатость и высокую анизотропию свойств в поперечном и продольном направлениях. Это, как было отмечено, приводит к нежелательным последствиям как при термической обработке, так и при эксплуатации инструментов.
Сталь Х12Ф1 - заэвтектоидная и для получения в её структуре зернистого перлита лучше всего использовать изотермический отжиг.
Сталь (заготовка) загружается в печь, нагревается до 830 - 850оС. Затем охлаждается с печью 40 град/ч до температуры изотермической выдержки 700 - 720оС и выдерживается 2 - 3ч. Далее охлаждается с печью 50 град/ч до температуры 550оС, а потом охлаждается на воздухе. После отжига твердость стали становится равной не более HB 255 для стали Х12Ф1.
Структура стали после отжига Пз+КI+КII - оптимальная для последующей качественной закалки.
Обозначения:
Механическиесвойства : |
||
sв |
- Предел кратковременной прочности , [МПа] |
|
sT |
- Предел пропорциональности (предел текучести для остаточной деформации), [МПа] |
|
d5 |
- Относительное удлинение при разрыве , [ % ] |
|
y |
- Относительное сужение , [ % ] |
|
KCU |
- Ударная вязкость , [ кДж / м2] |
|
HB |
- Твердость по Бринеллю , [МПа] |
|
Физическиесвойства : |
||
T |
- Температура, при которой получены данные свойства , [Град] |
|
E |
- Модуль упругости первого рода , [МПа] |
|
a |
- Коэффициент температурного (линейного) расширения (диапазон 20o - T ) , [1/Град] |
|
l |
- Коэффициент теплопроводности (теплоемкость материала) , [Вт/(м·град)] |
|
r |
- Плотность материала , [кг/м3] |
|
C |
- Удельная теплоемкость материала (диапазон 20o - T ), [Дж/(кг·град)] |
|
R |
- Удельное электросопротивление, [Ом·м] |
|
Свариваемость : |
||
безограничений |
- сварка производится без подогрева и без последующей термообработки |
|
ограниченносвариваемая |
- сварка возможна при подогреве до 100-120 град. и последующей термообработке |
|
трудносвариваемая |
- для получения качественных сварных соединений требуются дополнительные операции: подогрев до 200-300 град. при сварке, термообработка после сварки - отжиг |
|
|
|
|