Сталь х12мф характеристики применение

Обновлено: 30.04.2024

Сталь Х12МФ является высоколегированной (высокохромистой) инструментальной полутеплостойкой сталью высокой твердости с повышенной износостойкостью. Данная сталь широко применяется для изготовления холодных штампов и других инструментов, деформирующих металл в холодном или относительно невысоко нагретом состоянии. Большинство высокохромистых штампованных сталей содержат в среднем 12% хрома (Cr) и высокий процент углерода. Это приводит к образованию большого количества хромистых карбидов (Cr₇C₃).

Именно большое количество карбидной фазы (при всех режимах термической обработки) и делает сталь высокоизносоустойчивой.

Сталь Х12МФ также обладает хорошей ковкостью и шлифуемостью [1].

Необходимую высокую твердость стали типа Х12 можно получить, закаливая
ее от высоких температур (1150 °C) в масле и получая, следовательно, большое количество остаточного аустенита, а затем путем обработки холодом и отпуска
добиваться разложения остаточного аустенита и получать высокую твердость (>60 HRC).

Но чаще сталь типа X12 закаливают с температур, дающих наибольшую твердость
после закалки (от 1050-1075 °C) и последующего низкого отпуска (при 150-180 °C).

Твердость в обоих случаях одинаковая (61-63 HRC), но в первом случае сталь
обладает более высокой красностойкостью, а во втором — большей прочностью.

Твердость стали Х12МФ достигает максимального значения (61-63 HRC) после закалки с 980-1020 °C; сталь сохраняет при этом зерно балла 10 и 15-20 % аустенита (что больше, чем у многих нетеплостойких сталей) [1].

При еще большем увеличении температуры закалки твердость снижается с 50-55 HRC и ниже из-за резкого повышения количества аустенита. С повышением температуры нагрева >1000-1020 °C прочность также снижается, вследствие роста зерен и влияния аустенита [1].

Предел упругости стали Х12МФ (для твердости 56-57 HRC) ~1300 МПа.

Сталь Х12МФ мало деформируются при закалке, а при применении термической доводки деформацию можно свести практически к нулю. Поэтому эту сталь следует рекомендовать для инструмента сложной формы, для которого деформация при закалке недопустима.

Молибден и ванадий в стали Х12МФ — необходимые добавки; они способствуют сохранению мелкого зерна и повышают прочность и вязкость [1].

Примерное назначение инструментальной легированной стали Х12МФ (ГОСТ 5950-2000)

Для холодных штампов высокой устойчивости против истирания (преимущественно с рабочей частью округлой формы), не подвергающихся сильным ударам и толчкам;
для волочильных досок и волок;
глазки для калибрования пруткового металла под накатку резьбы;
гибочные и формовочные штампы;
сложные секций кузовных штампов, которые при закалке не должны подвергаться значительным объемным изменениям и короблению;
матрицы и пуансоны вырубных и просечных штампов;
штамповки активной части электрических машин и электромагнитных систем электрических аппаратов;
для профилировочных роликов сложных форм;
сложные дыропрошивочные матрицы при формовке листового металла;
эталонные шестерени;
накатные плашеки;
волоки;
матрицы и пуансоны вырубных, просечных штампов (в том числе совмещенных и последовательных) со сложной конфигурацией рабочих частей.

Температура критических точек, °C [4]

Химический состав, % (ГОСТ 5950-2000)

Марка стали	Массовая доля элемента, %
Марка стали	углерода	кремния	марганца	хрома	вольфрама	наладим	молибдена	никеля
Х12МФ	1,45-1,65	0,10-0,40	0,15-0,45	11,00-12,50	—	0,15-0,30	0,40-0,60	—

Температура закалки стали Х12МФ [1]

Закалка на первичную твердость		Закалка на вторичную твердость
t, °C	твердость, HRC	t, °C	твердость, HRC
990-1010 *	62-63	1080-1100	54-56

* 1050-1070 °C для повышения теплостойкости и сохранения твердости при значительном шлифовании и 1020-1040 °C для получения минимальной деформации.

Режимы термической обработки стали Х12МФ [4]

I — обычный режим;
II — применяют, если обработка по режиму I не обеспечивает необходимой вязкости:
III -для режущих инструментов, когда требуется износостойкость;
IV — используют тогда, когда требуется неизменность размеров.

Режимы окончательной термической обработки [4]

Обработка холодом [1]

Такая обработка с охлаждением до -70 °C повышает твердость на 1-3 HRC и сопротивление пластической деформации, но снижает вязкость. Возрастание износостойкости при этом незначительно. Обработка холодом используется сравнительно редко для повышения предела выносливости, но при условии выполнения длительного отпуска, в большей степени снимающего создающиеся дополнительные напряжения.

Теплоустойчивая сталь 12Х1МФ

Цифра 12 перед буквенным обозначением указывает среднюю массовую долю углерода в стали в сотых долях процента, т.е. среднее содержание углерода в стали 12Х1МФ приблизительно составляет 0,12%.

Буква Х означает содержание в стали хрома, а цифра 1 после буквы указывает среднюю массовую долю хрома в целых единица, т.е. хрома в стали 12Х1МФ приблизительно 1%.

Буква М означает присутствие в стали молибдена, а буква Ф присутствие в стали ванадия. Отсутствие цифр после букв М и Ф, говорит о том, что молибден и ванадий присутствуют в стали в малом количестве.

Вид поставки

Вид поставки — сортовой прокат, в том числе

фасонный: ГОСТ 20072—74, ГОСТ 2590-88, ГОСТ 2590-88.
Калиброванный пруток ГОСТ 7417-75, ГОСТ 8559-75, ГОСТ 8560-78.
Лист толстый ГОСТ 5520-79.
Полоса ГОСТ 103-76, ГОСТ 4405-75.
Поковка и кованая заготовка ГОСТ 1133—71.

Применение

Сталь 12Х1МФ (старое обозначение 12ХМФ) относится к сталям перлитного класса и применяется для изготовления деталей (ГОСТ 20072-74), работающих при температуре 570-580°С
(Температура накала интенсивного окалинообразования 600°С):

Трубы пароперегревателей
Трубопроводов и коллекторных установок высокого давления
Поковки для паровых котлов и паропроводов
Детали цилиндров газовых турбин

Свариваемость

Сталь 12Х1МФ является ограниченно свариваемой. Способы сварки: РДС, АДС под газовой защитой. Рекомендуется подогрев и последующая термообработка.

Температура критических точек, °С

Химический состав, % (ГОСТ 20072-74)

Физические свойства

Модуль нормальной упругости Е, ГПа, при температуре испытаний, °С

Сталь	20	100	200	300	400	500	600	700	800	900
12Х1МФ	198	193	188	183	175	167	157	151	—	—

Плотность ρ кг/см 3 при температуре испытаний, °С

Сталь	20	100	200	300	400	500	600	700	800	900
12Х1МФ	7800	7780	7750	7720	7680	7640	7600	7570	7540	7560

Коэффициент теплопроводности λ Вт/(м*К) при температуре испытаний, °С

Сталь	20	100	200	300	400	500	600	700	800	900
12Х1МФ	—	44	44	42	40	37	35	32	28	28

Удельное электросопротивление ρ нОм*м, при температуре испытаний °С

Сталь	20	100	200	300	400	500	600	700	800	900
12Х1МФ	230	278	343	430	532	647	775	926	1087	1130

Коэффициент линейного расширения α*10 6 , К -1 , при температуре испытаний, °С

20-100	20-200	20-300	20-400	20-500	20-600	20-700	20-800	20-900	20-1000
12,4	13,0	13,6	14,0	14,4	14,7	14,9	14,8	12,0	—

Механические свойства

Механические свойства при испытании на длительную прочность (ГОСТ 20072-74)

Чувствительность к охрупчиванию при старении

Время, ч	Температура, °С	KCU, Дж/см 2
Исходное состояние	—	176
3000	600	235
5000	625	245

Механические свойства при повышенных температурах

Технологические свойства

Температура ковки, °С: начала 1240, конца 780. Сечения до 50 мм охлаждаются в штабелях, сечения 51 — 100 мм — в ящиках, сечения 500—600 мм подвергаются низкотемпературному отжигу.
Обрабатываемость резанием — K_{v б.ст}= 1,35 и K_{v тв.спл} = 1,50 в нормализованном и отпущенном состоянии при НВ > 138 и σ_в = 460 МПа.

Основные параметры стали Х12МФ и правила эксплуатации

Х12МФ – марка стали, представляющая собой сплав из нескольких элементов. Наличие в составе хрома, углерода и ванадия делает металл твердым, прочным. Так как сталь этой марки не устойчива к коррозии, нужно будет регулярно осуществлять уход за металлом – сразу после использования мыть, сушить и обрабатывать вазелиновым маслом.

Х12МФ имеет зарубежные аналоги – американская сталь D2 и японская SDC11, они полностью идентичны по составу и обладают одинаковыми качественными характеристиками. Доступность, низкая стоимость Х12МФ сделали ее популярной при производстве охотничьих, тактических и туристических ножей. Они продаются по цене от 3 до 15-16 тысяч рублей и это стоимость изделий от известных брендов.

Х12МФ сталь: характеристики

Х12МФ – сталь, которая была разработана, создана и введена в производство в 30-х годах прошлого века. Изначально металл позиционировался как инструментальный сплав, оптимально подходящий для холодного деформирования. Качественные характеристики стали высокие, что оставляют ее популярной и в современном производстве.

Изначально сталь марки Х12МФ предназначалась для изготовления «ножевых клинков», под этим термином подразумевались резаки и штампы для полиграфии, технологические режущие инструменты для деревообработки, пилы и так далее. Но уже в 50-х годах прошлого века ремесленники стали использовать металл и для изготовления ножей бытового, кухонного предназначения.

Рекомендуем прочитать статью о видах ножей. Из нее вы узнаете об основных формах ножей, их названии и характеристиках, материалах лезвия по типу металла, а также о правилах и критериях выбора ножа.

А здесь подробнее о видах боевых ножей.

Свойства, химический состав

Высокое качество, свойства стали обеспечивает ее сложный химический состав:

хром до 12,5% — это вещество оказывает прямое влияние на способность металла к закаливанию, повышает антикоррозийные свойства стали и уровень износостойкости уже готового изделия;
ванадий 1,1% — обладает максимально высокой прочностью, усиливает свойства хрома, обеспечивает стали инертность в отношении агрессивных сред;
углерод 1,6% — придает металлу особенную прочность, снижает уровень хрупкости;
молибден до 1% — относится к твердоплавким элементам, повышает сопротивляемость металла к механическим воздействиям, делает устойчивым к высоким температурам;
кремний и марганец до 0,6% — делают сталь стабильной, надежной, максимально повышают твердость металла.

В составе также присутствуют сера и фосфор – это вредные технологические примеси, которые в состоянии повысить хрупкость металла и снизить общие физико-химические свойства стали. Но в таком негативном качестве сера и фосфор «работают» в том случае, если в металле присутствует большое количество углерода. В марке Х12МФ пропорции последнего элемента низкие, вред от наличия в химическом составе серы и фосфора минимальный, практически неопределяемый.

Нюансы производства

Производство стали Х12МФ в промышленных объемах осуществляется по четко отработанному технологическому алгоритму, обязательно с учетом некоторых особенностей:

Расплав заливается в уже готовую форму по требованию заказчика. Обязательно учитываются припуски на последующую технологическую обработку заготовки.
Этап отжига обязателен, потому что при остывании металла происходит дендрирование материала. А это приводит к неравномерному выпадению карбидов, что нарушает однородность структуры стали.
На этапе ковки продолжают повышаться качественные характеристики металла – полностью исчезает неоднородность структуры, измельчается «зерно», в кристаллической решетке заполняются все пустоты.

Смотрите на видео о Х12МФ тесте на хрупкость:

Специалисты особенно высоко ценят сталь марки Х12МФ, полученную путем выплавки методом электрошлакового или вакуумно-дугового переплава (ЭШП и ВДП соответственно).

Сталь Х12МФ: применение

Применение стали Х12МФ в промышленном производстве достаточно широкое:

кузовные штампы;
накатные плашки;
штампы формовочные и гибочные;
доски волочильные и собственно волок;
ролики сложной формы – профилировочные, калибровочные.

Эта же марка стали пользуется популярностью у производителей ножей тактических, туристических, охотничьих ножей.

Сталь Х12МФ для ножей: плюсы и минусы

К плюсам стали Х12МФ относятся:

Производство дешевое – в состав входят доступные компоненты по низкой стоимости, часто металл изготавливается из вторичного сырья. Как следствие, низкая стоимость ножей с клинком из стали марки Х12МФ.
Рабочие характеристики ножа полностью предсказуемые. Если соблюдать все правила ухода за металлом и его использованием, то даже постоянное воздействие на него широкого диапазона температур не снизит его свойства.
Острота заточки ножей идеальна. Оптимальные углы заточки вкупе с высокой твердостью металла (HRC 63-64 единицы) обеспечивают кромке высокую износостойкость. Острота лезвия сохраняется надолго даже при активном использовании инструмента.
Уход за режущим инструментом из стали Х12МФ минимальный. Дело в том, что металл практически не ржавеет, поэтому постоянно полировать его, покрывать каким-либо специфическим покрытием или постоянно пропитывать антикоррозийными жидкостями не придется.

Если говорить о минусах, то стоит обратить внимание на следующие:

Любые технологические операции со сталью, связанные с термообработкой, произвести в домашних условиях практически невозможно. Во время ковки происходит растрескивание металлической заготовки, а если нагрева до нужной ковочной температуры не произошло, то сталь просто рассыплется.
Чтобы осуществить заточку режущей кромки лезвия, понадобится специальное оборудование.
Изгибающие нагрузки могут быть только минимальными. Поэтому из рассматриваемой марки стали изготавливаются ножи с ограниченным по длине клинком.
При частом контакте металла с солями и кислотами начинает появляться так называемая питтинговая коррозия.
Клинок из стали Х12МФ никогда не будет блестеть – отполировать его не получится. Нож всегда будет выглядеть тускло.
В полевых условиях даже правка ножа может стать проблемой, потому что металл очень твердый и для этого понадобится специальный инструмент типа мусата с алмазным напылением.

Х12МФ или 95х18 – что лучше

Самое главное достоинство стали марки 95х18 в сравнении с Х12МФ – полноценная устойчивость к коррозии, что гораздо лучше для постоянного применения. Нож выдерживает даже постоянные контакты с водой и соками овощей, мяса, поэтому будет оптимальным для работы на кухне.

Сравнение двух марок стали Х12МФ и 95х18, определение лучшей не совсем корректное, потому что рабочие свойства металлов слишком разняться.

Например, сталь 95х18 обладает следующими качественными характеристиками:

сталь нержавеющая;
отлично держит заточку;
закалка на уровне 57-59 HRC единиц.

Смотрите на видео о закалке 95Х18 и Х12МФ:

Лучше ли дамаск

А вот на вопрос, лучше ли дамаск по сравнению со сталью Х12МФ, специалисты дают однозначно отрицательный ответ. Дело в том, что дамасская сталь практически не имеет устойчивости к коррозийным процессам, она ржавеет даже при незначительном, нечастом контакте с водой. Это делает необходимым соблюдать правила ухода за ножами из такого материала – обязательно высушивать, регулярно обрабатывать специальными жидкостями, полировать.

Где взять сталь Х12МФ в быту

Сталь Х12МФ продается на металлобазах в виде прутков разного калибра и полос. В быту ее можно взять из различных станков – деревообрабатывающих, для металлообработки. Шестеренки, режущие части для них изготавливаются как раз из стали Х12МФ.

Эта же марка металла применяется при изготовлении:

сувенирных, охотничьих ножей – можно воспользоваться старым, со сломанной рукоятью инструментом;
роликов для производственных станков;
кузовных штампов – можно искать на старых кузницах, мех. дворах.

Аналоги

Самым известным зарубежным аналогом стали Х12МФ является марка D2. Металл производится американцами, по химическому составу они идентичны, в российском варианте содержание хрома даже несколько выше. Некоторые источники утверждают, что D2 в разы превосходит Х12МФ по качественным характеристикам и остроте режущей кромки, но специалисты утверждают, что это сугубо субъективное мнение по типу «нравится/не нравится».

Еще одним зарубежным аналогам можно отнести сталь SCD11 японского производства. Она применяется для изготовления ножей, которыми приходится работать в условиях повышенного износа.

Японский аналог Х12МФ отличается:

прочностью;
высоким уровнем ударной вязкости;
отличным резом;
высоким содержанием в составе углерода;
сохранением остроты заточки даже после экстремальных резов с применением силового реза.

Из российских марок стали аналогами считаются Х6ВФ, Х12ВМ, Х12Ф1. Но они, скорее, относятся к заменителям с более низкими характеристиками твердости металла и остроты заточки. Зато сталь этих марок устойчива к коррозии, именно поэтому производители ножей чаще отдают предпочтение им.

Как ухаживать за сталью Х12МФ

Уход за сталью Х12МФ несложный: ее нужно держать в сухом помещении, стараться не использовать в агрессивных средах, не подвергать физическим воздействиям (сталь «боится» ударов, падений).

Если сталь контактирует с кислотами, то сразу после этого нужно обязательно вымыть металл, высушить и натереть полиролью, можно попробовать отшлифовать. В противном случае на поверхности металла появятся черные пятна, которые впоследствии можно будет устранить только путем шлифовки, для чего потребуется профессиональный инструмент.

Смотрите на видео о том, как ухаживать за углеродистой сталью:

Х12МФ ржавеет или нет

Полностью ножи из стали Х12МФ никогда не покрываются ржавчиной, но могут потерять свои качественные характеристики при неправильном уходе за металлом.

Ржавеет или нет сталь Х12МФ, не смогут точно ответить даже профессионалы. А причина этому то, что изделия из этого сплава подвергаются питтинговой коррозии – ржавчина появляется после контакта с кислотами или при длительном нахождении в воде, представляет собой черные пятна и «разводы».

Ножи из стали Х12МФ

Кухонные ножи из стали Х12МФ изготавливаются редко, чаще в продаже можно найти охотничий инструмент. Рассматриваемая марка часто используется для изготовления якутских ножей.

«Бахыча»

Это малый нож со следующими характеристиками:

На рукояти есть дюралевые элементы, которые служат и декором, и приспособлением для осуществления ударов. Инструмент отличается малым весом, он удобно ложится в руку. Особенно часто нож «Бахыча» используются для ошкуривания животного и для разделки мяса, рыбы.

«Шейный»

Такой нож считается универсальным, потому что может применяться для выполнения разных хозяйственных операций – резать, проделывать отверстия в не твердом материале, разделывать мясо/рыбу.

Качественные характеристики изделия:

длина рукояти – 110 мм;
параметры клинка – 110х22х4 мм;
рукоять изготовлена из карельской березы (стабилизированной);
больстер сделан из мельхиора;
спуск на клинке – прямой;
заточка односторонняя.

Название «шейный» нож получил по типу ношения – ножны и петля из натуральной кожи позволяют носить его на шее.

«Хотонох»

Этот якутский нож имеет узкое лезвие длиной 179 мм, он же имеет второе название – «тундровый». Клинок выполнен из стали Х12МФ, рукоять – из карельской березы. Заточка стандартная односторонняя, спуск на лезвии прямой. Режущий инструмент используется в охоте, он отлично подходит для обвалки мяса, разделки рыбы.

Нож «Хотонох» продается вместе с ножнами из натуральной кожи, перед продажей проходит протокол испытания и имеет сертификат качества. Производитель дает гарантию на свое изделие на 12 месяцев правильной эксплуатации.

«Бычах»

Это якутский тундровый нож с узким лезвием, относится к категории универсальных режущих инструментов. Характеристики изделия:

твердость стали – 62 HRC;
металл – кованный, сплав марки Х12МФ;
длина рукояти – 135 мм;
параметры клинка –150х25х4 мм;
материал ручки – береста и венге;
притин изготовлен из дюрали;
заточка режущей кромки односторонняя;
спуск на клинке прямой.

Таким длинным лезвием удобно разделывать туши животных и рыбу, им же можно резать не твердые материалы и даже проделывать отверстия.

Как ухаживать за ножом из стали Х12ФМ

Уход за ножом из стали Х12МФ заключается в следующем:

после использования изделие промывается водой;
после каждой «водной процедуры» клинок должен быть высушен (можно вытереть бумажной салфеткой);
лезвие необходимо после каждого использования смазывать вазелиновым маслом;
1 раз в 120 дней клинок полируют пастой ГОИ и правят на кожаном ремне;
деревянная рукоять должна периодически обрабатываться антисептиком против плесени, бактерий;
если на лезвии появились следы коррозии, то их нужно немедленно протереть баллистолом.

Чтобы срок эксплуатации ножей из стали Х12МФ был долгим, нужно соблюдать следующие правила:

не бросать, не метать нож и не использовать в качестве рычага;
не допускать попадания клинка в кислотную или щелочную среду;
выдерживать угол заточки в 35 градусов при правке инструмента.

Смотрите на видео о том, как избавиться от ржавчины на стали Х12МФ:

Стоимость материала

Стоимость материала доступная, потому что его производство дешевое и часто осуществляется из вторичного сырья. Поэтому и ножи из сплава Х12МФ, даже от самых известных брендов, имеют вполне адекватную цену – от 3 тысяч рублей до 15-16 тысяч.

Рекомендуем прочитать статью о немецких штык-ножах. Из нее вы узнаете об известных изделиях штык-ножей немецких времен ВОВ, характеристике штык-ножа Маузер 98к, а также о том, сколько стоит немецкий штык-нож и где его можно купить.

А здесь подробнее о том, как выбрать лучший выкидной нож.

Сталь Х12МФ и ножи из нее могут долго прослужить, но только при условии правильного ухода и эксплуатации. Кухонные режущие инструменты из такого сплава встретить в продаже трудно, но зато ремесленники активно предлагают на рынке охотничьи, тактические и туристические экземпляры.

Обзор стали Х12МФ

Сталь марки Х12МФ пользуется большой популярностью у изготовителей охотничьих ножей. В нашей статье мы поможем вам расшифровать маркировку этого сплава, дадим описание основных компонентов в его составе, рассмотрим эксплуатационные особенности, достоинства и недостатки материала.

Состав и расшифровка

Х12МФ — это ножевая сталь. Как и другие соответствующие сплавы, изначально она разрабатывалась не для изготовления клинков, а для создания волосков, профилированных роликов, закатных и дыропрошивных пушек. Однако, учитывая высокие эксплуатационные характеристики материала, технологи рекомендовали расширить сферу ее использования. Именно тогда на сталь обратили внимание производители ножей.

Маркировка стали Х12МФ расшифровывается следующим образом:

«Х» указывает на содержание хрома;
«12» означает его долю в сплаве, равную 12%;
«М» и «Ф» говорят о присутствии таких легирующих элементов, как молибден и ванадий (числовые индексы для этих компонентов не предусмотрены, так как в соответствии с технологией их концентрация не должна превышать 1%).

Углерод в маркировке не указывается, поскольку в соответствии с действующим стандартом его концентрация по умолчанию должна соответствовать 1,5%. Этот компонент является обязательным для любого стального сплава. Он повышает прочность материала, но при этом ухудшает его пластичность и тем самым делает металл менее подверженным деформациям. К тому же при завышенной концентрации карбиды перераспределяются по сплаву неравномерно, а при выслеживании начинают коагулировать. В результате сплав становится неравномерным: в зоне сегрегаций он приобретает максимальную прочность, а самые истощенные участки при прогреве до 30 градусов и более становятся особенно уязвимыми. При интенсивной эксплуатации это приводит к нагреванию и, как следствие, разупрочнению поверхности.

Базовым легирующим компонентом Х12МФ считается хром. Этот микроэлемент придает стали высокую устойчивость к коррозии, повышает параметры прокаливаемости и сводит к минимуму риск разупрочнения сплава. Благодаря его включению материал приобретает теплостойкость и устойчивость к короблению в процессе закаливания. При производстве ножей вольфрам вводится в структуру стали для повышения режущих характеристик. Такое качество обусловлено способностью элемента формировать тугоплавкие соединения, которые не приводят к разупрочнению даже при сильном термическом воздействии.

Высокая доля компонентов, способствующих повышению прочности сплава, придает технико-физическим характеристикам металла отрицательные свойства. Чтобы нивелировать этот недостаток, в структуру вводят хром, вольфрам, молибден и марганец. Эти элементы работают на повышение прокаливаемости и снижают коробление. Ванадий, как и железо, может формировать карбиды, а они отличаются большей тугоплавкостью и жесткостью, чем соли железа.

При этом концентрация вещества невелика — только 0,3-0,5%, поэтому ухудшения пластичности не происходит.

Читайте также: