1.2312 Thép (P20+S): Tính chất và ứng dụng chính

Thép 1.2312 (Loại P20+S) là thép công cụ hiệu suất cao chủ yếu được phân loại là thép hợp kim cacbon trung bình. Cấp độ này được thiết kế riêng cho các ứng dụng đòi hỏi độ bền cao và khả năng gia công tốt, khiến nó trở thành lựa chọn phổ biến trong sản xuất khuôn và khuôn dập. Các nguyên tố hợp kim chính trong 1.2312 bao gồm crom, niken và lưu huỳnh, giúp tăng cường đáng kể các đặc tính cơ học và đặc tính hiệu suất của nó.

Tổng quan toàn diện

Thép 1.2312 là phiên bản cải tiến của thép công cụ P20 , được làm giàu lưu huỳnh để cải thiện khả năng gia công. Loại thép này có đặc điểm là độ bền tuyệt vời, khả năng chống mài mòn tốt và độ cứng cao sau khi xử lý nhiệt. Việc bổ sung lưu huỳnh không chỉ tăng khả năng gia công mà còn góp phần vào khả năng duy trì độ bền của thép ở nhiệt độ cao.

Những ưu điểm chính của Thép 1.2312 bao gồm:

• Khả năng gia công cao : Hàm lượng lưu huỳnh cho phép cắt và định hình dễ dàng hơn, giảm mài mòn dụng cụ và cải thiện hiệu quả sản xuất.
• Độ bền tốt : Loại thép này có độ bền tuyệt vời, phù hợp cho các ứng dụng đòi hỏi khả năng chống va đập.
• Ứng dụng đa năng : Được sử dụng rộng rãi trong sản xuất khuôn mẫu cho nhựa và ứng dụng đúc khuôn.

Tuy nhiên, có một số hạn chế cần cân nhắc:

• Khả năng chống ăn mòn : 1.2312 Thép không có khả năng chống ăn mòn tốt như thép không gỉ, điều này có thể hạn chế việc sử dụng thép trong một số môi trường nhất định.
• Chi phí : So với thép chất lượng thấp hơn, chi phí của 1.2312 có thể cao hơn, đây có thể là một cân nhắc cho các dự án có ngân sách eo hẹp.

Theo truyền thống, 1.2312 đã trở nên phổ biến trong ngành chế tạo công cụ do độ bền và khả năng gia công cân bằng, khiến nó trở thành sự lựa chọn của nhiều kỹ sư và nhà sản xuất.

Tên thay thế, Tiêu chuẩn và Tương đương

Tổ chức tiêu chuẩn	Chỉ định/Cấp bậc	Quốc gia/Khu vực xuất xứ	Ghi chú/Nhận xét
Liên Hiệp Quốc	T51620	Hoa Kỳ	Tương đương gần nhất với P20 với khả năng gia công được cải thiện
AISI/SAE	P20+S	Hoa Kỳ	Hàm lượng lưu huỳnh được tăng cường để tăng khả năng gia công
Tiêu chuẩn ASTM	A681	Hoa Kỳ	Tiêu chuẩn cho thép công cụ
ĐẠI HỌC	1.2312	Đức	Tương đương với P20+S với sự khác biệt nhỏ về thành phần
Tiêu chuẩn Nhật Bản	SKD61	Nhật Bản	Tính chất tương tự, nhưng có các nguyên tố hợp kim khác nhau
Tiêu chuẩn ISO	4957	Quốc tế	Tiêu chuẩn chung cho thép công cụ

Sự khác biệt giữa các loại này thường nằm ở các thành phần hợp kim và quy trình xử lý nhiệt cụ thể, có thể ảnh hưởng đến hiệu suất của chúng trong các ứng dụng cụ thể. Ví dụ, trong khi cả 1.2312 và SKD61 đều có độ bền tốt, SKD61 có thể có khả năng chống mài mòn tốt hơn một chút do hàm lượng crom cao hơn.

Thuộc tính chính

Thành phần hóa học

Nguyên tố (Ký hiệu và Tên)	Phạm vi phần trăm (%)
C (Cacbon)	0,40 - 0,50
Cr (Crom)	1,80 - 2,10
Ni (Niken)	0,80 - 1,20
S (Lưu huỳnh)	0,03 - 0,08
Mn (Mangan)	0,30 - 0,50
Si (Silic)	0,20 - 0,40

Vai trò chính của các nguyên tố hợp kim chính trong Thép 1.2312 bao gồm:

• Cacbon (C) : Tăng độ cứng và độ bền thông qua xử lý nhiệt.
• Crom (Cr) : Tăng khả năng chống mài mòn và độ cứng.
• Niken (Ni) : Cải thiện độ dẻo dai và độ bền.
• Lưu huỳnh (S) : Tăng cường đáng kể khả năng gia công, cho phép hiệu suất cắt tốt hơn.

Tính chất cơ học

Tài sản	Tình trạng/Tính khí	Giá trị/Phạm vi điển hình (Đơn vị mét - SI)	Giá trị/Phạm vi điển hình (Đơn vị Anh)	Tiêu chuẩn tham chiếu cho phương pháp thử nghiệm
Độ bền kéo	Làm nguội & tôi luyện	850 - 1000MPa	123 - 145 ksi	Tiêu chuẩn ASTM E8
Cường độ chịu kéo (độ lệch 0,2%)	Làm nguội & tôi luyện	600 - 800MPa	87 - 116 ksi	Tiêu chuẩn ASTM E8
Độ giãn dài	Làm nguội & tôi luyện	10-15%	10-15%	Tiêu chuẩn ASTM E8
Độ cứng (HRC)	Làm nguội & tôi luyện	28 - 32HRC	28 - 32HRC	Tiêu chuẩn ASTM E18
Sức mạnh tác động	Nhiệt độ phòng	30 - 50J	22 - 37 ft-lbf	Tiêu chuẩn ASTM E23

Sự kết hợp của các đặc tính cơ học này làm cho Thép 1.2312 đặc biệt phù hợp cho các ứng dụng liên quan đến tải trọng cơ học cao, chẳng hạn như trong chế tạo khuôn mẫu, nơi mà cả độ bền và khả năng chống mài mòn đều rất quan trọng. Độ bền kéo và độ bền chảy cao của nó đảm bảo rằng nó có thể chịu được lực đáng kể mà không bị biến dạng, trong khi độ bền va đập tốt của nó cung cấp khả năng phục hồi trước các tải trọng đột ngột.

Tính chất vật lý

Tài sản	Điều kiện/Nhiệt độ	Giá trị (Đơn vị mét - SI)	Giá trị (Đơn vị Anh)
Tỉ trọng	Nhiệt độ phòng	7,85g/cm³	0,284 lb/in³
Điểm nóng chảy/Phạm vi	-	1425 - 1470 °C	2600 - 2700 °F
Độ dẫn nhiệt	Nhiệt độ phòng	25 W/m·K	14,5 BTU·in/(hr·ft²·°F)
Nhiệt dung riêng	Nhiệt độ phòng	460 J/kg·K	0,11 BTU/lb·°F
Điện trở suất	Nhiệt độ phòng	0,00065 Ω·m	0,00038 Ω·trong

Ý nghĩa thực tiễn của các tính chất vật lý chính bao gồm:

• Mật độ : Ảnh hưởng đến trọng lượng và tính toàn vẹn về mặt cấu trúc của các thành phần được làm từ Thép 1.2312, ảnh hưởng đến các lựa chọn thiết kế trong ứng dụng khuôn mẫu.
• Độ dẫn nhiệt : Quan trọng đối với các ứng dụng liên quan đến truyền nhiệt, đảm bảo khuôn có thể tản nhiệt hiệu quả trong quá trình xử lý.
• Điểm nóng chảy : Xác định nhiệt độ hoạt động tối đa của các thành phần, rất quan trọng đối với các ứng dụng liên quan đến quy trình nhiệt độ cao.

Chống ăn mòn

Chất ăn mòn	Sự tập trung (%)	Nhiệt độ (°C/°F)	Xếp hạng sức đề kháng	Ghi chú
Nước	0 - 100	20 - 100	Hội chợ	Nguy cơ rỉ sét
Axit (HCl)	0 - 10	20 - 60	Nghèo	Dễ bị rỗ
kiềm	0 - 10	20 - 60	Hội chợ	Sức đề kháng hạn chế
Clorua	0 - 5	20 - 60	Nghèo	Nguy cơ nứt do ăn mòn ứng suất

Thép 1.2312 có khả năng chống ăn mòn ở mức trung bình, đặc biệt là trong điều kiện khí quyển và nước ngọt. Tuy nhiên, thép này dễ bị rỗ và nứt do ăn mòn ứng suất trong môi trường clorua, khiến thép này ít phù hợp hơn cho các ứng dụng hàng hải hoặc các khu vực có độ mặn cao. So với thép không gỉ như 1.4401 (AISI 316), có khả năng chống ăn mòn tuyệt vời, thép 1.2312 có khả năng chống ăn mòn kém hơn đáng kể, đòi hỏi phải có lớp phủ bảo vệ hoặc xử lý bề mặt trong môi trường ăn mòn.

Khả năng chịu nhiệt

Tài sản/Giới hạn	Nhiệt độ (°C)	Nhiệt độ (°F)	Nhận xét
Nhiệt độ dịch vụ liên tục tối đa	300 °C	572 °F	Trên mức này, các thuộc tính có thể bị suy thoái
Nhiệt độ dịch vụ gián đoạn tối đa	400 °C	752 °F	Chỉ tiếp xúc trong thời gian ngắn
Nhiệt độ thang đo	600 °C	1112 °F	Nguy cơ oxy hóa khi tiếp xúc lâu dài

Ở nhiệt độ cao, Thép 1.2312 duy trì các đặc tính cơ học của nó ở một giới hạn nhất định, vượt quá giới hạn đó, nó có thể bị oxy hóa và mất độ bền. Điều này làm cho nó phù hợp với các ứng dụng liên quan đến nhiệt độ cao không liên tục nhưng cần cân nhắc cẩn thận các điều kiện sử dụng để tránh bị xuống cấp.

Tính chất chế tạo

Khả năng hàn

Quy trình hàn	Kim loại phụ gia được đề xuất (Phân loại AWS)	Khí/Nhiệt che chắn điển hình	Ghi chú
MIG	ER70S-6	Argon + CO2	Nên làm nóng trước
TIG	ER70S-2	Khí Argon	Yêu cầu xử lý nhiệt sau khi hàn

1.2312 Thép nói chung có thể hàn được, nhưng phải cẩn thận để tránh nứt do hàm lượng cacbon cao. Nên nung nóng trước khi hàn để giảm thiểu ứng suất nhiệt và xử lý nhiệt sau khi hàn có thể giúp giảm ứng suất dư và cải thiện độ dẻo dai.

Khả năng gia công

Thông số gia công	1.2312 Thép	AISI 1212	Ghi chú/Mẹo
Chỉ số khả năng gia công tương đối	100	130	1.2312 là tốt nhưng ít hơn AISI 1212
Tốc độ cắt điển hình (Tiện)	80 m/phút	100 m/phút	Điều chỉnh dụng cụ để có hiệu suất tối ưu

1.2312 Thép có khả năng gia công tuyệt vời do hàm lượng lưu huỳnh, giúp giảm mài mòn dụng cụ và cải thiện độ hoàn thiện bề mặt. Tốc độ cắt và dụng cụ tối ưu nên được lựa chọn dựa trên hoạt động gia công cụ thể để tối đa hóa hiệu quả.

Khả năng định hình

1.2312 Thép có khả năng định hình tốt, cho phép thực hiện cả quá trình định hình nguội và nóng. Thép có thể uốn cong và định hình mà không có nguy cơ nứt đáng kể, mặc dù cần cẩn thận với bán kính uốn cong để tránh hiệu ứng làm cứng khi gia công.

Xử lý nhiệt

Quy trình điều trị	Phạm vi nhiệt độ (°C/°F)	Thời gian ngâm điển hình	Phương pháp làm mát	Mục đích chính / Kết quả mong đợi
Ủ	600 - 700 °C / 1112 - 1292 °F	1 - 2 giờ	Không khí	Giảm độ cứng, cải thiện khả năng gia công
Làm nguội	850 - 900 °C / 1562 - 1652 °F	30 phút	Dầu	Tăng độ cứng và sức mạnh
Làm nguội	200 - 300 °C / 392 - 572 °F	1 giờ	Không khí	Giảm độ giòn, tăng độ dẻo dai

Các quy trình xử lý nhiệt cho Thép 1.2312 dẫn đến những biến đổi luyện kim đáng kể. Làm nguội làm tăng độ cứng thông qua sự hình thành martensite, trong khi tôi luyện làm giảm độ giòn và tăng độ dẻo dai, giúp thép phù hợp với các ứng dụng đòi hỏi khắt khe.

Ứng dụng điển hình và mục đích sử dụng cuối cùng

Ngành/Lĩnh vực	Ví dụ ứng dụng cụ thể	Các tính chất chính của thép được sử dụng trong ứng dụng này	Lý do lựa chọn (Tóm tắt)
Ô tô	Khuôn ép phun	Độ bền cao, khả năng chống mài mòn tốt	Cần thiết cho độ bền
Hàng không vũ trụ	Khuôn đúc khuôn	Khả năng gia công tuyệt vời, độ bền	Giảm chi phí sản xuất
Hàng tiêu dùng	Khuôn nhựa	Độ cứng cao, bề mặt hoàn thiện tốt	Đảm bảo chất lượng và độ chính xác

• Các ứng dụng khác :
• Khuôn mẫu cho sản phẩm cao su
• Dụng cụ cho hoạt động gia công
• Linh kiện trong thiết bị sản xuất

Thép 1.2312 được lựa chọn cho các ứng dụng này vì có sự cân bằng tuyệt vời giữa độ bền, khả năng gia công và khả năng chống mài mòn, khiến thép này trở nên lý tưởng để sản xuất khuôn mẫu và khuôn dập chất lượng cao đòi hỏi độ chính xác và độ bền.

Những cân nhắc quan trọng, Tiêu chí lựa chọn và những hiểu biết sâu sắc hơn

Tính năng/Thuộc tính	1.2312 Thép	AISI P20	AISI D2	Ghi chú ngắn gọn về Ưu/Nhược điểm hoặc Đánh đổi
Tính chất cơ học chính	Độ bền cao	Độ dai vừa phải	Khả năng chống mài mòn cao	1.2312 cung cấp khả năng gia công tốt hơn
Góc nhìn ăn mòn chính	Hội chợ	Hội chợ	Nghèo	1.2312 linh hoạt hơn D2
Khả năng hàn	Tốt	Vừa phải	Nghèo	1.2312 dễ hàn hơn D2
Khả năng gia công	Xuất sắc	Tốt	Hội chợ	1.2312 là tốt hơn cho gia công
Chi phí tương đối xấp xỉ	Vừa phải	Vừa phải	Cao	Tiết kiệm chi phí cho các ứng dụng hiệu suất cao
Khả năng cung cấp điển hình	Chung	Chung	Ít phổ biến hơn	1.2312 có sẵn rộng rãi trên thị trường thép công cụ

Khi lựa chọn Thép 1.2312, cần cân nhắc đến tính hiệu quả về chi phí, tính khả dụng và tính phù hợp cho các ứng dụng cụ thể. Khả năng gia công và độ bền tuyệt vời của nó khiến nó trở thành lựa chọn ưu tiên cho các ngành công nghiệp chế tạo khuôn, trong khi những hạn chế về khả năng chống ăn mòn đòi hỏi phải ứng dụng cẩn thận trong các môi trường dễ bị ăn mòn.

Tóm lại, Thép 1.2312 (loại P20+S) là loại thép công cụ đa năng cân bằng giữa độ bền, khả năng gia công và khả năng chống mài mòn, phù hợp với nhiều ứng dụng trong lĩnh vực sản xuất. Các đặc tính và đặc tính hiệu suất độc đáo của nó mang lại những lợi thế đáng kể trong sản xuất khuôn và khuôn mẫu, trong khi việc cân nhắc kỹ lưỡng các hạn chế của nó đảm bảo sử dụng tối ưu trong các ứng dụng kỹ thuật.