1.2312 Сталь (P20+S): Свойства и ключевые применения

Сталь 1.2312 (тип P20+S) представляет собой сталь для инструментов высокой производительности, классифицируемую как среднеуглеродистая легированная сталь. Этот сорт специально разработан для применения в условиях, требующих высокой вязкости и хорошей обрабатываемости, что делает его популярным выбором для производства форм и штампов. Основными легирующими элементами в 1.2312 являются хром, никель и сера, которые значительно улучшают его механические свойства и характеристики производительности.

Комплексный обзор

Сталь 1.2312 является модифицированной версией стали для инструментов P20, обогащенной серой для улучшения обрабатываемости. Эта сталь характеризуется отличной вязкостью, хорошей износостойкостью и высокой твердостью после термообработки. Добавление серы не только улучшает обрабатываемость, но также способствует способности стали сохранять прочность при повышенных температурах.

Основные преимущества стали 1.2312 включают:

• Высокая обрабатываемость: Содержание серы позволяет легче резать и формовать, снижая износ инструмента и повышая эффективность производства.
• Хорошая вязкость: Эта сталь демонстрирует отличную вязкость, что делает ее подходящей для применений, где критически важна стойкость к ударам.
• Универсальные применения: Она широко используется в производстве форм для пластиков и для литьевых приложений.

Тем не менее, существуют некоторые ограничения, которые следует учитывать:

• Коррозионная стойкость: Сталь 1.2312 не так устойчива к коррозии, как нержавеющие стали, что может ограничить ее использование в определенных условиях.
• Стоимость: По сравнению с сталями низшего класса, стоимость 1.2312 может быть выше, что может стать важным фактором для проектов с ограниченным бюджетом.

В исторической перспективе сталь 1.2312 приобрела популярность в индустрии производства инструментов благодаря сбалансированной вязкости и обрабатываемости, что делает ее предпочтительным выбором для многих инженеров и производителей.

Альтернативные названия, стандарты и эквиваленты

Стандартная организация	Обозначение/Сорт	Страна/Регион происхождения	Примечания
UNS	T51620	США	Ближайший эквивалент P20 с улучшенной обрабатываемостью
AISI/SAE	P20+S	США	Увеличенное содержание серы для лучшей обрабатываемости
ASTM	A681	США	Спецификация для сталей для инструментов
DIN	1.2312	Германия	Эквивалент P20+S с незначительными композиционными различиями
JIS	SKD61	Япония	Похожие свойства, но с другими легирующими элементами
ISO	4957	Международный	Общий стандарт для сталей для инструментов

Различия между этими сортами часто заключаются в их специфических легирующих элементах и процессах термообработки, которые могут влиять на их производительность в конкретных приложениях. Например, хотя как 1.2312, так и SKD61 предлагают хорошую вязкость, SKD61 может обеспечить немного лучшую износостойкость благодаря более высокому содержанию хрома.

Ключевые свойства

Химический состав

Элемент (Символ и название)	Процентный диапазон (%)
C (Углерод)	0.40 - 0.50
Cr (Хром)	1.80 - 2.10
Ni (Никель)	0.80 - 1.20
S (Сера)	0.03 - 0.08
Mn (Марганец)	0.30 - 0.50
Si (Кремний)	0.20 - 0.40

Основная роль ключевых легирующих элементов в стали 1.2312 включает:

• Углерод (C): Увеличивает твердость и прочность за счет термообработки.
• Хром (Cr): Улучшает износостойкость и закаливаемость.
• Никель (Ni): Повышает вязкость и пластичность.
• Сера (S): Значительно улучшает обрабатываемость, позволяя лучше резать.

Механические свойства

Свойство	Условие/Темпер	Типичное значение/Диапазон (метрические - SI единицы)	Типичное значение/Диапазон (имперские единицы)	Справочный стандарт для метода испытания
Прочность на растяжение	Закаленная и отпущенная	850 - 1000 МПа	123 - 145 ksi	ASTM E8
Предельная прочность (0.2% смещение)	Закаленная и отпущенная	600 - 800 МПа	87 - 116 ksi	ASTM E8
Удлинение	Закаленная и отпущенная	10 - 15%	10 - 15%	ASTM E8
Твердость (HRC)	Закаленная и отпущенная	28 - 32 HRC	28 - 32 HRC	ASTM E18
Ударная прочность	Комнатная температура	30 - 50 Дж	22 - 37 ft-lbf	ASTM E23

Сочетание этих механических свойств делает сталь 1.2312 особенно подходящей для приложений, связанных с высокой механической нагрузкой, таких как в производстве форм, где вязкость и износостойкость имеют критическое значение. Высокая прочность на растяжение и предельная прочность гарантируют, что она может выдерживать значительные нагрузки без деформации, в то время как хорошая ударная прочность обеспечивает устойчивость к внезапным нагрузкам.

Физические свойства

Свойство	Условие/Температура	Значение (метрические - SI единицы)	Значение (имперские единицы)
Плотность	Комнатная температура	7.85 г/см³	0.284 lb/in³
Температура/Диапазон плавления	-	1425 - 1470 °C	2600 - 2700 °F
Теплопроводность	Комнатная температура	25 Вт/м·К	14.5 BTU·in/(ч·фут²·°F)
Удельная теплоемкость	Комнатная температура	460 Дж/кг·К	0.11 BTU/фунт·°F
Электрическое сопротивление	Комнатная температура	0.00065 Ω·м	0.00038 Ω·in

Практическое значение ключевых физических свойств включает:

• Плотность: Влияет на вес и структурную целостность компонентов, сделанных из стали 1.2312, что влияет на выбор конструкции в приложениях для форм и штампов.
• Теплопроводность: Важно для приложений, связанных с теплопередачей, обеспечивая эффективное рассеивание тепла формами в процессе обработки.
• Температура плавления: Определяет максимальную рабочую температуру для компонентов, что критично для приложений с высокотемпературными процессами.

Коррозионная стойкость

Коррозионный агент	Концентрация (%)	Температура (°C/°F)	Рейтинг стойкости	Примечания
Вода	0 - 100	20 - 100	Удовлетворительная	Риск коррозии
Кислоты (HCl)	0 - 10	20 - 60	Плохая	Подвержена коррозии
Щелочи	0 - 10	20 - 60	Удовлетворительная	Ограниченная стойкость
Хлориды	0 - 5	20 - 60	Плохая	Риск коррозии под напряжением

Сталь 1.2312 демонстрирует умеренную коррозионную стойкость, особенно в атмосферных условиях и пресной воде. Однако она подвержена коррозии и растрескиванию под напряжением в средах с хлоридами, что делает ее менее подходящей для морских приложений или областей с высокой соленостью. По сравнению с нержавеющими сталями, такими как 1.4401 (AISI 316), которые предлагают отличную коррозионную стойкость, 1.2312 значительно менее устойчива, что требует защитных покрытий или обработки поверхности в коррозионных средах.

Термическая стойкость

Свойство/Предел	Температура (°C)	Температура (°F)	Заметки
Максимальная температура непрерывной службы	300 °C	572 °F	Выше этого свойства могут ухудшаться
Максимальная температура непостоянной службы	400 °C	752 °F	Только краткосрочное воздействие
Температура окисления	600 °C	1112 °F	Риск окисления при длительном воздействии

При повышенных температурах сталь 1.2312 сохраняет свои механические свойства вплоть до определенного предела, после чего она может подвергаться окислению и потере прочности. Это делает ее подходящей для приложений, связанных с прерывистой высокой температурой, но требует осторожного рассмотрения сервисных условий, чтобы избежать ухудшения свойств.

Свойства обработки

Сварка

Процесс сварки	Рекомендуемый присадочный металл (классификация AWS)	Типичное защитное газ/флюс	Примечания
MIG	ER70S-6	Аргон + CO2	Рекомендуется предварительный подогрев
TIG	ER70S-2	Аргон	Требует термообработки после сварки

Сталь 1.2312 в целом свариваема, но необходимо соблюдать осторожность, чтобы избежать растрескивания из-за высокого содержания углерода. Рекомендуется предварительный подогрев перед сваркой для минимизации термических напряжений, а термообработка после сварки может помочь снять остаточные напряжения и улучшить вязкость.

Обрабатываемость

Параметр обработки	Сталь 1.2312	AISI 1212	Примечания/Советы
Относительный индекс обрабатываемости	100	130	1.2312 хороша, но меньше, чем AISI 1212
Типичная скорость резания (Торцевание)	80 м/мин	100 м/мин	Настройте инструмент для оптимальной производительности

Сталь 1.2312 предлагает отличную обрабатываемость благодаря своему содержанию серы, что снижает износ инструмента и улучшает поверхность. Оптимальные скорости резания и инструменты должны быть выбраны в зависимости от конкретной операции обработки для максимизации эффективности.

Формабельность

Сталь 1.2312 демонстрирует хорошую формабельность, позволяя как холодные, так и горячие процессы формования. Ее можно изгибать и формовать без значительного риска растрескивания, хотя следует проявлять осторожность с радиусами изгиба, чтобы избежать эффектов упрочнения.

Термообработка

Процесс обработки	Температурный диапазон (°C/°F)	Типичное время выдержки	Метод охлаждения	Основная цель / Ожидаемый результат
Отжиг	600 - 700 °C / 1112 - 1292 °F	1 - 2 часа	Воздух	Снижает твердость, улучшает обрабатываемость
Закалка	850 - 900 °C / 1562 - 1652 °F	30 минут	Масло	Увеличивает твердость и прочность
Отпуск	200 - 300 °C / 392 - 572 °F	1 час	Воздух	Снижает хрупкость, улучшает вязкость

Процессы термообработки для стали 1.2312 приводят к значительным металлургическим трансформациям. Закалка увеличивает твердость за счет формирования мартенсита, в то время как отпуск снижает хрупкость и улучшает вязкость, что делает сталь подходящей для серьезных приложений.

Типичные применения и конечное использование

Отрасль/Сектор	Пример конкретного применения	Ключевые свойства стали, используемые в этом приложении	Причина выбора (кратко)
Автомобильная	Инъекционные формы	Высокая вязкость, хорошая износостойкость	Необходима для долговечности
Аэрокосмическая	Формы для литья под давлением	Отличная обрабатываемость, вязкость	Снижает производственные расходы
Товары потребления	Пластиковые формы	Высокая твердость, хорошая отделка поверхности	Обеспечивает качество и точность

• Другие применения:
• Формы для резинотехнических изделий
• Инструмент для операций механической обработки
• Компоненты в производственном оборудовании

Сталь 1.2312 выбирается для этих применений благодаря отличному балансу вязкости, обрабатываемости и износостойкости, что делает ее идеальной для производства высококачественных форм и штампов, требующих точности и долговечности.

Важные соображения, критерии выбора и дополнительные сведения

Особенность/Свойство	Сталь 1.2312	AISI P20	AISI D2	Краткая заметка о преимуществах/недостатках или компромиссе
Ключевое механическое свойство	Высокая вязкость	Умеренная вязкость	Высокая износостойкость	1.2312 предлагает лучшую обрабатываемость
Ключевой аспект коррозии	Удовлетворительная	Удовлетворительная	Плохая	1.2312 более универсальна, чем D2
Сварка	Хорошая	Умеренная	Плохая	1.2312 легче сварить, чем D2
Обрабатываемость	Отличная	Хорошая	Удовлетворительная	1.2312 превосходит в обработке
Приблизительная относительная стоимость	Умеренная	Умеренная	Высокая	Эффективный вариант для высокопроизводительных приложений
Типичная доступность	Распространенная	Распространенная	Менее распространенная	1.2312 широко доступна на рынках сталей для инструментов

При выборе стали 1.2312 учитываются ее экономическая эффективность, доступность и соответствие конкретным применениям. Ее отличная обрабатываемость и вязкость делают ее предпочтительным выбором для отрасли производства форм, в то время как ограничения по коррозионной стойкости требуют осторожного применения в условиях, подверженных коррозии.

В заключение, сталь 1.2312 (тип P20+S) является универсальной сталью для инструментов, которая сочетает в себе вязкость, обрабатываемость и износостойкость, что делает ее подходящей для широкого спектра применения в производственном секторе. Ее уникальные свойства и характеристики производительности обеспечивают значительные преимущества в производстве форм и штампов, в то время как тщательное рассмотрение ее ограничений обеспечивает оптимальное использование в инженерных приложениях.