Перейти к содержимому
MetalGuide
Материалы

Инструментальные стали У8, Х12МФ, Р6М5: назначение, твёрдость после термообработки, аналоги и заказ

Чем углеродистая У8 отличается от штамповой Х12МФ и быстрорежущей Р6М5, какую твёрдость дают стандарты после закалки, почему прокат поставляют отожжённым и как заказать деталь из инструментальной стали, чтобы её не пришлось переделывать.

Редакция MetalGuide5 мин чтенияОбновлено

Три группы инструментальных сталей

Инструментальные стали в России нормируют три стандарта, и у каждого своя группа:

Группа

Марка в статье

Стандарт

Для чего по стандарту

Нелегированная

У8

ГОСТ 1435-99

инструмент, работающий без разогрева кромки; деревообработка; калибры простой формы

Легированная (штамповая)

Х12МФ

ГОСТ 5950-2000

вырубные и просечные штампы сложной формы, профилировочные ролики, накатные плашки

Быстрорежущая

Р6М5

ГОСТ 19265-73

режущий инструмент по углеродистым и легированным сталям, резьбонарезной инструмент

Выбор определяет нагрузка на кромку. Если она не нагревается — хватает углеродистой стали. Если важны износостойкость и стабильность размеров при закалке — нужна высокохромистая штамповая. Если кромка разогревается при резании — только быстрорежущая: по приложению 3 ГОСТ 19265-73 Р6М5 сохраняет 59 HRCэ после четырёх часов отпуска при 620 °C.

Как читать марку

Марки инструментальных сталей читаются по правилам, записанным в самих стандартах. В У8 цифра — углерод в десятых долях процента. В Х12МФ цифры углерода нет: по ГОСТ 5950-2000 её не ставят, если углерода около 1 % и больше. В Р6М5 цифра после «Р» — вольфрам, а хром и ванадий в марке не указывают вовсе.

Как читать марки У8, Х12МФ и Р6М5Три марки инструментальной стали, разобранные по знакам. У8 по ГОСТ 1435-99: У — углеродистая, 8 — средний углерод в десятых долях процента, по стандарту 0,75–0,84 %; в марке не видно кремния и марганца по 0,17–0,33 %. Х12МФ по ГОСТ 5950-2000: Х12 — хром 11,00–12,50 %, М — молибден 0,40–0,60 %, Ф — ванадий 0,15–0,30 %; цифры углерода в начале нет, потому что его около 1 % и больше, по стандарту 1,45–1,65 %. Р6М5 по ГОСТ 19265-73: Р — быстрорежущая, 6 — вольфрам 5,50–6,50 %, М5 — молибден 4,80–5,30 %; не указаны углерод 0,82–0,90 %, хром 3,80–4,40 % и ванадий 1,70–2,10 %.У8ГОСТ 1435-99Ууглеродистая8C 0,75–0,84 %8 — средний углерод в десятых долях процента;не видно в марке: Si и Mn по 0,17–0,33 %Х12МФГОСТ 5950-2000Х12Cr 11,00–12,50 %МMo 0,40–0,60 %ФV 0,15–0,30 %Цифры углерода в начале нет: его около 1 % и больше;по стандарту C 1,45–1,65 %Р6М5ГОСТ 19265-73Рбыстрорежущая6W 5,50–6,50 %М5Mo 4,80–5,30 %Не видно в марке: C 0,82–0,90 %, Cr 3,80–4,40 %,V 1,70–2,10 %
Разбор марок У8, Х12МФ и Р6М5: что обозначает каждый знак и что в марке не записано. Составы — по ГОСТ 1435-99, 5950-2000 и 19265-73.

Общие правила маркировки сталей — в статье «Маркировка сталей: как расшифровать марку».

Состав и твёрдость по стандартам

Основные элементы, % по массе, и твёрдость, которую нормируют стандарты:

Марка

C

Легирующие

Отожжённая, HB не более

Закалка образцов

Твёрдость образцов, не менее

У8

0,75–0,84

—

187

780–800 °C, вода

63 HRCэ (62 HRC)

Х12МФ

1,45–1,65

Cr 11,00–12,50; Mo 0,40–0,60; V 0,15–0,30

255

960–980 °C, масло; отпуск 180 °C

61 HRC

Р6М5

0,82–0,90

W 5,50–6,50; Mo 4,80–5,30; Cr 3,80–4,40; V 1,70–2,10

255

1220 °C; отпуск 550 °C

64 HRCэ (63 HRC)

Особенности марок

У8 закаливается в воде. По ГОСТ 1435-99 её применяют для инструмента, кромка которого при работе не разогревается: фрезы и пилы по дереву, стамески, накатные ролики, калибры простой формы и пониженной точности.

Х12МФ — высокоуглеродистая сталь с 12 % хрома; для этой группы стандарт отдельно нормирует карбидную неоднородность. По приложению А ГОСТ 5950-2000 её выбирают, когда нужна вязкость выше, чем у Х12: для вырубных и просечных штампов сложной конфигурации, профилировочных роликов, эталонных шестерён, накатных плашек. Для сталей Х12 стандарт отдельно отмечает применение там, где при закалке недопустимы заметные объёмные изменения и коробление.

Р6М5 по приложению 3 ГОСТ 19265-73 подходит для всех видов режущего инструмента по углеродистым и легированным конструкционным сталям, а предпочтительна — для резьбонарезного инструмента и инструмента с ударной нагрузкой. Там же указана особенность: повышенная склонность к обезуглероживанию. На практике это значит, что под шлифование после закалки нужен припуск, снимающий обезуглероженный слой.

Аналоги EN ISO 4957

ГОСТ

EN ISO 4957

Насколько близко

У8

C80U (1.1525)

нелегированная сталь с номинально 0,80 % углерода; пределы сверяйте по EN ISO 4957

Х12МФ

X153CrMoV12 (1.2379), AISI D2

C и Cr в пределах Х12МФ, но типовой состав 1.2379 у производителя — Mo 0,80 %, V 0,90 %: выше пределов Х12МФ

Р6М5

HS6-5-2 (1.3339), HS6-5-2C (1.3343), AISI M2

та же система W-Mo-V-Cr; у 1.3343 типовой состав C 0,90, W 6,40, Mo 5,00, V 1,90, Cr 4,00 %

В справочниках Х12МФ сопоставляют ещё и с 1.2601 (X165CrMoV12). В перечне EN ISO 4957 этой марки нет, поэтому её состав проверяйте по сертификату поставщика.

Маршрут изготовления детали

ГОСТ 5950-2000 требует поставлять прокат после отжига или высокого отпуска. По ГОСТ 1435-99 термообработанное состояние (ТО) указывают в заказе, для Р6М5 ГОСТ 19265-73 нормирует твёрдость в отожжённом состоянии. Такой прокат мягкий, его точат и фрезеруют как обычную сталь. Твёрдость появляется только после закалки готовой заготовки.

Маршрут детали из инструментальной сталиПять шагов сверху вниз. Первый — прокат поставляют отожжённым, он мягкий: по стандартам У8 не твёрже 187 HB, Х12МФ и Р6М5 не твёрже 255 HB. Второй — механообработка с припуском: точение, фрезерование, сверление пока металл мягкий. Третий, выделенный, — закалка и отпуск по режиму для марки и чертежа, контрольные образцы по стандартам набирают не ниже 61–64 HRC в зависимости от марки. Четвёртый — шлифование или электроэрозионная обработка, которыми снимают припуск и поводку после закалки. Пятый — контроль твёрдости и размеров.Прокат в отожжённомсостоянииМягкий: У8 ≤ 187 HB,Х12МФ и Р6М5 ≤ 255 HBМеханообработкас припускомТочение, фрезерование, сверление —пока металл мягкийЗакалка и отпускРежим — по марке и чертежу; образцыпо ГОСТ — не ниже 61–64 HRCШлифование,электроэрозияСнимают припуск и поводкупосле закалкиКонтрольтвёрдости и размеровHRC по чертежу, размерыпосле окончательной обработки
Маршрут детали из инструментальной стали: мягкий прокат, обработка с припуском, закалка и отпуск, шлифование, контроль. Схема не в масштабе.

Типичные ошибки:

  • Размер «в ноль» до закалки. Деталь коробится и меняет размеры, у Р6М5 ещё и обезуглероживается поверхность. Точные поверхности оставляют с припуском и доводят шлифованием или электроэрозией.
  • Резьба и мелкие отверстия после закалки. Их делают до термообработки: в закалённой стали остаются только электроэрозия и шлифование.
  • Одно число твёрдости на чертеже. Лучше диапазон HRC — его реально выдержать и проверить. Как измеряют и переводят шкалы — в статье «Твёрдость HRC, HB, HV».

Как заказать металл и обработку

Прокат. В заказе по ГОСТ 1435-99 и ГОСТ 5950-2000 указывают подгруппу по способу дальнейшей обработки: «а» — для горячей обработки давлением и волочения, «б» — для холодной механической обработки. Для деталей, которые будут точить и фрезеровать, нужна подгруппа «б». Пример условного обозначения из ГОСТ 1435-99: «Круг В-1-НД-20 ГОСТ 2590-88/У8А-3-б-3ГП-III ГОСТ 1435-99» — здесь «б» и есть подгруппа.

При приёмке сверьте с сертификатом плавочный состав и твёрдость в состоянии поставки: если твёрдость выше, чем в таблице, металл не отожжён или марка не та. Это быстрее и дешевле, чем выяснять после закалки, почему штамп треснул или не набрал твёрдость.

Деталь. В заявке на изготовление укажите:

  1. Марку и стандарт, допустима ли замена на аналог.
  2. Твёрдость после термообработки диапазоном HRC и где её мерить.
  3. Какие поверхности шлифуются в размер, а какие остаются после фрезерования.
  4. Кто делает термообработку — сам цех или сторонний термист — и нужен ли протокол замера твёрдости.

Общий порядок подготовки заявки — в статье «Как составить заявку на механообработку».

Вопросы и ответы

Х12МФ и D2 (1.2379) — одно и то же?

Близкие, но не одинаковые стали. Углерода и хрома в них примерно поровну, но в 1.2379 молибдена и ванадия больше, чем допускает ГОСТ 5950-2000 для Х12МФ (Mo 0,40–0,60 %, V 0,15–0,30 %). Замену согласуют с конструктором по сертификату.

Можно ли фрезеровать закалённую Х12МФ?

Основную обработку делают до закалки, пока сталь отожжена и не твёрже 255 HB. После закалки размеры доводят шлифованием или электроэрозией. Твёрдое фрезерование возможно, но требует специального инструмента — это уточняют у цеха.

Какая твёрдость у Р6М5 после термообработки?

По ГОСТ 19265-73 образцы после закалки с 1220 °C и отпуска при 550 °C должны иметь не менее 64 HRCэ (63 HRC). Твёрдость конкретного инструмента задают чертежом и режимом отпуска.

Почему нельзя купить инструментальную сталь сразу закалённой?

Её нужно сначала обработать — точить, фрезеровать, сверлить. Поэтому прокат по ГОСТ 5950-2000 поставляют после отжига или высокого отпуска, а для углеродистой стали по ГОСТ 1435-99 такое состояние указывают в заказе. Закаливают уже готовую деталь с припуском под шлифование.

Термины

Источники

  1. ГОСТ 1435-99 Прутки, полосы и мотки из инструментальной нелегированной стали. Общие технические условия (таблицы 1, 5, раздел 3, приложение с областью применения)
  2. ГОСТ 5950-2000 Прутки, полосы и мотки из инструментальной легированной стали. Общие технические условия (таблицы 1, 3, 4, приложение А)
  3. ГОСТ 19265-73 Прутки и полосы из быстрорежущей стали. Технические условия (с Изменениями № 1–6), таблицы 1, 3, приложение 3
  4. EN ISO 4957:1999 Tool steels, приложение C (обозначения сопоставимых сталей)
  5. Dörrenberg Edelstahl. Material data sheet 1.2379 X153CrMoV12
  6. Dörrenberg Edelstahl. Material data sheet 1.3343 HS6-5-2C

Читать также

  • Материалы7 мин

    Маркировка сталей — как расшифровать марку по ГОСТ

    Что означают цифры и буквы в марках Ст3сп, 45, 40Х, 09Г2С, 12Х18Н10Т, У8 и Х12МФ: правила ГОСТ, типичные ошибки и как устроены обозначения AISI и EN.

  • Покрытия и термообработка6 мин

    Термообработка стали — отжиг, нормализация, закалка, отпуск, ТВЧ, цементация и азотирование

    Что даёт каждый вид термообработки стали, как записать её на чертеже по ГОСТ 2.310-2022 и в заказе, откуда коробление и почему маршрут строят по схеме «черновая — термообработка — чистовая».

  • Контроль качества7 мин

    Твёрдость HRC, HB, HV — методы Роквелла, Бринелля, Виккерса и перевод шкал

    Как устроены методы Бринелля, Роквелла и Виккерса, какие требования ГОСТ предъявляют к толщине и поверхности образца, почему шкалы нельзя пересчитать формулой и где ошибаются переносные твердомеры.

  • Как заказать изготовление5 мин

    Как составить заявку на токарную и фрезерную обработку

    Что приложить к заявке на механообработку: чертёж с нужными размерами и допусками, STEP-модель, материал, партия, термообработка и покрытия, условия приёмки. Разбираем, почему лишние допуски дорожают.