Сталь Х12МФ характеристики и применение

Технические характеристики стали Х12МФ обладают именно теми сложными свойствами, которые определяют ее уникальность. Одна из тех марок стали, которые пользуются популярностью не только на предприятиях, но и у мастеров–умельцев.

Применение стали Х12МФ универсальным не назовешь: пределы ее использования ограничены.

Набор легирующих элементов определяет ее структуру и определяет узконаправленное назначение: это инструментальная штамповая сталь. Высокая технологичность - обрабатываемость резанием и давлением позволяет изготавливать:

• штампы сложные форм для матриц:
• дыропрошивных;
• просечных;
• кузовных;
• профильных роликов;
• волоков;
• пуансонов вырубных;
• шестерен эталонных;
• плашки накатные.

Но большую известность сталь марки Х12МФ приобрела благодаря тому, что ее применяют для изготовления ножей.

И дело даже не в том, что клинок получается очень прочным и его не нужно длительное время править.

Коррозионная стойкость, хорошая обрабатываемость резанием и методом ковки — вот те характеристики, которые позиционируют марку Х12МФ как одну из самых лучших в данном сегменте.

Но использование ножей из этой марки стали, характеризуется высокой хрупкостью: их нельзя гнуть и метать в дерево.

Химические свойства

За получение конечных свойств Х12МФ изделия отвечают две составляющие: химический состав сплава и термомеханическая обработка (промежуточная и окончательная). Естественно, что обе составляющие зависят друг от друга, а определяется эта тонкая взаимосвязь в результате многочисленных исследований и опытов:

• на действующих металлургических и машиностроительных предприятиях;
• в металлографических лабораториях.

К вышеперечисленным изделиям предъявляются высокие требования:

• по прочности при обработке металла способом холодного штампования, прокатки;
• хорошую теплостойкость. — Набор этих свойств марки Х12МФ обеспечивает высокая концентрация следующих элементов, каждый из которых вносит свои особенности:

1. C — 1.45-1.65%;
2. Cr — 11–12.5%;
3. Mo — 0.4–0.6%;
4. Si — 0.1–0.4%;
5. V — 0.15–0.3%;
6. Mn — 0.15–0.45%;
7. Сu — 3%;
8. Ni — 0.35%.

Расшифровка стали Х12МФ

В данном случае в маркировке указаны только основные элементы:

1. индекс: Х12 — содержание хрома 12 %;
2. М — молибден (без цифрового индекса, содержание должно составлять до 1 %);
3. Ф — вольфрам (содержание также до 1 %).

Углерод в данном случае не указывается, так как по умолчанию его содержание определяется в районе 1,5 %.

Углерод — важнейший элемент, повышающий прочность. Его участие оказывает как положительное влияние, так и отрицательное. При одновременной прочности он снижает пластичность, что делает сталь плохо деформируемой.

К тому же карбиды при высокой концентрации распределяются неравномерно, а также коагулируют при дальнейшем вылеживании, что приводит к неоднородности свойств в самом сплаве: в районе сегрегаций сплав наиболее прочен, а истощенное место становиться уязвимым при нагреве выше 300 ºC. Поэтому при интенсивной работе, когда рабочая поверхность нагревается, происходит разупрочнение.   

Но этот недостаток нейтрализуют добавлением хрома, марганца, молибдена и вольфрама.

Основным легирующим элементом Х12МФ является хром. Он придает коррозионную стойкость, повышает прокаливаемость и исключает разупрочнение стали. Именно благодаря такому содержанию хрома, сталь характеризуется высокой:

• теплостойкостью (отсутствием разупрочнения при высоких температурах выше 300 ºC);
• прокаливаемостью;
• стойкостью к короблению при закалке.

Вольфрам улучшает режущую способность стали, что очень актуально при изготовлении ножей. Это происходит благодаря способности W образовывать тугоплавкие соединения, которые даже при нагревании режущей кромки не вызывают разупрочнения.

Высокая концентрация элементов, увеличивающих прочность, придают характеристикам стали отрицательные качества. Их нейтрализуют другие элементы, например, марганец и молибден. Они также увеличивают прочность, но еще дополнительно работают на увеличение прокаливаемости (свойство стали которое при закалке увеличивает толщину металла, в которой образуется необходимая мартенситная структура). К тому же уменьшают коробление при закалке.

Ванадий наряду с железом образует карбиды VC, которые характеризуются еще более высокой прочностью и тугоплавкостью, чем FeC. При чем содержание этого элемента в диапазоне всего 0,3-0,5 % не снижает пластичность стали.

Термомеханическая обработка

Расплавленный металл разливают в формы для получения:

1. заготовок простых геометрических форм (круги, квадраты т. д.), из которых в дальнейшем изготавливают детали методом ковки;
2. готовые изделия с учетом припусков на обработку.

При изготовлении изделий методом ковки, происходит дополнительное улучшение структуры. Происходящие изменения можно назвать как повышение плотности, потому что при этом происходит устранение дефектов:

• заполнение вакансий в кристаллической решетке;
• дендритной ликвации — измельчение зерен (устранение дендритной структуры, которая неизбежна при кристаллизации заготовок, слитков, повышает пластичность, без потери прочности).

Сложные молекулярные связи в насыщенной структуре, предъявляют высокие требования к температурному режиму. Нагрев стали при ковке не должен превышать 1050 ºC. При перегреве металла происходит переструктуризация, которая вызывает хрупкость, исправить ее, к сожалению, невозможно.  

Преимущество стали, как малая усадка, позволяет изготавливать методом литья готовые детали и точные заготовки (размеры с учетом припусков для обработки). Тогда окончательную структуру изделие получает при выполнении термомеханической обработки:

• снятие лишнего слоя обеспечивает точные размеры и устранение издержек литейного производства;
• закалка в масло увеличивает прочность структуры верхнего слоя;
• отпуск снимает внутренние напряжения.

Стоимость

Известность стали Х12МФ существует благодаря ее доступности и возможности использования вторичного сырья.