Производство по чертежам Подбор аналогов Цены производителя Оригинальная продукция в короткие сроки
INNER — производство и поставка промышленных комплектующих и оборудования
INNER
Контакты

Сталь D2 (1.2379): состав, твёрдость, термообработка, применение и аналоги

Сталь D2: справочные таблицы

Широкие таблицы прокручиваются по горизонтали, первая колонка при этом остаётся на месте.

Таблица 1. Обозначения стали D2 и близких марок

СистемаОбозначениеСтандарт
СШАD2 (UNS T30402)ASTM A681
Европа1.2379, X153CrMoV12EN ISO 4957
ЯпонияSKD11JIS G4404
Россия (близкие марки)Х12МФ, Х12Ф1ГОСТ 5950-2000

Близость марок — по назначению и основному составу; пределы легирования различаются (таблица 2).

К навигации по таблицам

Таблица 2. Химический состав D2, 1.2379 и Х12МФ, % по массе

МаркаCCrMoVSiMn
D2, ASTM A6811,40–1,6011,00–13,000,70–1,20до 1,10≤ 0,60≤ 0,60
D2, типичный состав плавки1,512,00,80,80,40,35
1.2379, EN ISO 49571,45–1,6011,00–13,000,70–1,000,70–1,000,10–0,600,20–0,60
Х12МФ, ГОСТ 5950-20001,45–1,6511,00–12,500,40–0,600,15–0,300,10–0,400,15–0,45

Типичный состав D2 — по технической документации Villares Metals; состав 1.2379 — по документации thyssenkrupp Materials Services; Х12МФ — по таблице 1 ГОСТ 5950-2000. Сера и фосфор у всех марок — не более 0,030 %. Пределы D2 сверяйте по действующей редакции ASTM A681.

К навигации по таблицам

Таблица 3. Состояние поставки и твёрдость

СостояниеТвёрдость
Мягкий отжиг (поставка)не более 255 HB
Отжиг и холодное волочение (1.2379)не более 275 HB
После закалки (1.2379)около 63 HRC
После закалки и отпуска 200–250 °C (D2)около 60 HRC

По технической документации thyssenkrupp Materials Services и Villares Metals; значения после закалки — ориентировочные.

К навигации по таблицам

Таблица 4. Режимы термообработки D2 и 1.2379 по данным производителей

Операцияthyssenkrupp (1.2379)Villares Metals (D2)
Мягкий отжиг830–860 °C, охлаждение с печью870–900 °C, охлаждение 10–20 °C/ч до 650 °C, далее на воздухе
Снятие напряжений650–700 °C, охлаждение с печью500–600 °C, выдержка 2 ч; после закалки — на 50 °C ниже последнего отпуска
Подогрев перед закалкой—790–830 °C, в две ступени
Закалка1000–1050 °C1000–1080 °C
Среда охлажденияВоздух, масло или горячая ванна 500–550 °CВакуумная печь с давлением газа выше 5 бар, тёплое масло 40–70 °C, соляная ванна 450–550 °C, принудительный воздух
ОтпускПо диаграмме отпускаСразу после охлаждения до 60 °C, не менее двух раз по 2 ч; 200–250 °C — высокая твёрдость, 500–600 °C — более низкая

Ориентировочные режимы из технической документации производителей. Режим для конкретного инструмента выбирает термист с учётом формы, размеров и требуемых свойств.

К навигации по таблицам

Таблица 5. Физические свойства

Свойство1.2379 (thyssenkrupp)D2 (Villares Metals)
Плотность при 20 °C7,70 г/см³7,80 г/см³
Модуль упругости при 20 °C210 ГПа—
Теплопроводность20,0 Вт/(м·К) при 20 °C20,9 Вт/(м·К) при 100 °C
Удельная теплоёмкость460 Дж/(кг·К)460 Дж/(кг·К)
Коэффициент линейного расширения, 10⁻⁶ 1/К10,5 (20–100 °C); 11,0 (20–200); 11,0 (20–300); 11,5 (20–400)11,7 (20–100 °C); 12,0 (20–200); 12,2 (20–300); 12,7 (20–400)

Справочные значения из технической документации производителей; данные разных производителей несколько различаются.

К навигации по таблицам

Таблица 6. Где применяют D2 (1.2379)

Группа инструментаПримеры
Вырубка и пробивкаВырубные, пробивные и чеканочные штампы; вырубка листа толщиной до 6 мм, чистовая вырубка до 12 мм
ФормообразованиеШтампы для холодной штамповки и выдавливания, вытяжные штампы, резьбонакатные ролики и плашки
РезкаНожи для холодной резки листа, дисковые ножи
ПрочееВалки холодной прокатки, высадочные матрицы, пресс-формы для пластмасс с высокими требованиями к износостойкости

По технической документации thyssenkrupp Materials Services и Villares Metals.

К навигации по таблицам

Таблица 7. Что гарантируют стандарты на D2, 1.2379 и Х12МФ

ПоказательХ12МФ, ГОСТ 5950-20001.2379, EN ISO 4957
Твёрдость поставкине более 255 HBне более 255 HB
Контрольная закалка образцов960–980 °C, масло; отпуск 180 °C; не менее 61 HRC1020 °C, воздух; отпуск 180 °C
Карбидная неоднородностьНормируется по баллам в зависимости от сечения—

Нормы Х12МФ — по таблицам 3, 4 и 6 ГОСТ 5950-2000. Контрольный режим для 1.2379 — по справочным данным со ссылкой на EN ISO 4957; требования ASTM A681 к D2 сверяйте по действующей редакции стандарта.

К навигации по таблицам

Таблица 8. D2 и другие стали для холодной штамповки

СтальОсобенность
D2 / 1.2379Около 12 % хрома, 1,5 % углерода, молибден и ванадий; высокая износостойкость при умеренной вязкости
Х12МФОтечественная сталь того же класса с меньшим содержанием молибдена и ванадия
Х12Больше углерода (2,00–2,20 %), выше износостойкость, ниже вязкость
A2 (ASTM A681)Около 5 % хрома; выше вязкость, ниже износостойкость, чем у D2

Составы Х12 и Х12МФ — по ГОСТ 5950-2000.

К навигации по таблицам

Таблица 9. Теоретическая масса 1 м круга, квадрата и шестигранника из стали D2, кг

Размер (диаметр, сторона, размер под ключ), ммКругКвадратШестигранник
80,3870,4930,427
100,6050,7700,667
120,8711,1090,960
141,1851,5091,307
161,5481,9711,707
181,9592,4952,161
202,4193,0802,667
222,9273,7273,228
253,7804,8124,168
305,4436,9306,002
367,8389,9798,642
409,67612,32010,669
5015,11919,25016,671
6021,77127,72024,006
8038,70449,28042,678
10060,47677,00066,684

Расчёт при плотности 7700 кг/м³ по номинальным размерам, без учёта предельных отклонений и скруглений кромок.

К навигации по таблицам

Таблица 10. Теоретическая масса листа из стали D2

Толщина, мм1 м², кгЛист 1000×2000, кгЛист 1250×2500, кгЛист 1500×3000, кг
0,53,857,712,017,3
0,86,1612,319,227,7
1,07,7015,424,134,6
1,29,2418,528,941,6
1,511,5523,136,152,0
2,015,4030,848,169,3
3,023,1046,272,2104,0
4,030,8061,696,2138,6
5,038,5077,0120,3173,2
6,046,2092,4144,4207,9
8,061,60123,2192,5277,2
1077,00154,0240,6346,5
1292,40184,8288,8415,8
16123,20246,4385,0554,4
20154,00308,0481,2693,0

Масса 1 м² равна 7,7 кг на каждый миллиметр толщины. Фактическая масса отличается на величину допусков по толщине.

К навигации по таблицам

Оглавление статьи 13 разделов

Что такое сталь D2

D2 — инструментальная сталь для холодной штамповки по американскому стандарту ASTM A681 (UNS T30402). Она содержит около 1,5 % углерода и 12 % хрома, легирована молибденом и ванадием и относится к ледебуритному классу: в структуре много твёрдых карбидов, которые обеспечивают высокую износостойкость. Из D2 делают вырубные штампы, пуансоны, ножи для резки листа, накатные ролики.

В Европе ей соответствует сталь 1.2379 (X153CrMoV12) по EN ISO 4957, в Японии — SKD11, в России близки Х12МФ и Х12Ф1 по ГОСТ 5950-2000 (таблица 1).

Химический состав стали D2

По ASTM A681 сталь D2 содержит 1,40–1,60 % углерода, 11,00–13,00 % хрома, 0,70–1,20 % молибдена и до 1,10 % ванадия (таблица 2). Типичная плавка — около 1,5 % C, 12 % Cr, 0,8 % Mo и 0,8 % V. Европейская 1.2379 нормирована уже: молибден и ванадий по 0,70–1,00 %.

Отечественная Х12МФ при близких углероде и хроме содержит меньше молибдена (0,40–0,60 %) и ванадия (0,15–0,30 %). Это главное отличие, которое нужно учитывать при замене.

Твёрдость стали D2

Сталь поставляют после мягкого отжига с твёрдостью не более 255 HB (таблица 3). По данным производителей, после закалки она имеет около 63 HRC, а после отпуска при 200–250 °C — около 60 HRC. Рабочую твёрдость выбирают по назначению инструмента: чем выше твёрдость, тем выше износостойкость, но ниже сопротивление сколам.

Термообработка стали D2

Ориентировочные режимы производителей приведены в таблице 4. Основные этапы:

  1. Снятие напряжений после черновой обработки — чтобы уменьшить коробление при закалке, особенно если снято более 30 % металла.
  2. Ступенчатый подогрев до 790–830 °C — чтобы температура выровнялась по сечению.
  3. Закалка с 1000–1050 °C (по данным разных производителей — до 1080 °C). Сталь закаливается на воздухе, в вакуумной печи с газом под давлением, в тёплом масле или горячей ванне. Охлаждение на воздухе и в ваннах снижает коробление.
  4. Отпуск сразу после охлаждения примерно до 60 °C, не менее двух раз. Низкий отпуск (200–250 °C) даёт около 60 HRC.

Сталь D2 способна к вторичному твердению: при закалке с повышенной температуры и высоком отпуске (около 500 °C и выше) твёрдость частично восстанавливается за счёт выделения карбидов. Такой режим выбирают, когда инструмент затем азотируют или покрывают. Почему у D2 так много карбидов, видно по диаграмме железо–углерод — углерода в ней значительно больше, чем в конструкционных сталях.

Азотирование и покрытия

D2 подходит для азотирования и нанесения PVD- и CVD-покрытий. Так как температура этих процессов обычно выше 500 °C, сердцевину заранее отпускают выше этой температуры, и её твёрдость, по данным Villares Metals, ограничивается примерно 58 HRC. Это нужно учитывать при выборе: износостойкая поверхность достигается ценой некоторого снижения твёрдости основы.

Применение стали D2

D2 — универсальная сталь для холодной обработки там, где главное — износостойкость (таблица 6): вырубные и пробивные штампы для листа до 6 мм, штампы чистовой вырубки, вытяжные и чеканочные штампы, резьбонакатной инструмент, ножи для холодной резки, валки холодной прокатки. Для инструмента с сильными ударными нагрузками выбирают более вязкие стали, например A2 с 5 % хрома (таблица 8).

Сталь D2 для ножей

D2 популярна в производстве ножей благодаря высокой износостойкости режущей кромки: большое количество карбидов хрома позволяет кромке долго сохранять остроту. Обратная сторона — меньшая вязкость, чем у малолегированных ножевых сталей, и более трудная заточка.

Несмотря на 11–13 % хрома, D2 не относится к коррозионностойким сталям: значительная часть хрома связана в карбидах. Сталь может покрываться ржавчиной во влажной среде, поэтому клинок нужно держать сухим.

Обработка и сварка

Механическую обработку выполняют в отожжённом состоянии; после закалки сталь шлифуют и обрабатывают электроэрозией. После электроэрозии производитель рекомендует снять поверхностный слой тонким шлифованием и провести отпуск на 50 °C ниже последнего. Режимы резания отожжённого металла — в тренажёре режимов резания.

Сварка D2 не рекомендуется: зона термического влияния получается твёрдой и хрупкой, с риском трещин. В исключительных случаях ремонтную наплавку выполняют по специальной технологии: подогрев, сварка подходящим присадочным металлом, снятие напряжений, затем механическая и термическая обработка.

Аналоги D2: 1.2379, SKD11 и Х12МФ

Ближайший европейский аналог — 1.2379 (X153CrMoV12): часто её продают под тем же названием D2. Японская SKD11 также относится к этому классу. Отечественные Х12МФ и Х12Ф1 близки по назначению, но различаются содержанием молибдена и ванадия (таблица 2), а стандарты на них предусматривают разные контрольные режимы закалки (таблица 7). При замене D2 на Х12МФ режим термообработки подбирают заново.

Масса проката

Теоретическая масса в таблицах 9 и 10 рассчитана при плотности 7700 кг/м³ — значении thyssenkrupp для 1.2379; другие производители дают до 7800 кг/м³.

Круг: m = 0,0060476·d², кг/м; полоса и лист: m = 7,7·t, кг/м² (размеры в мм).

Пример. Полоса 20 × 100 мм длиной 1 м: 7,7 × 20 × 0,1 = 15,4 кг.

Вопросы и ответы по стали D2

Какой российский аналог у стали D2?

Ближайшие — Х12МФ и Х12Ф1 по ГОСТ 5950-2000. Углерод и хром у них близки к D2, но молибдена и ванадия меньше, поэтому это не полные аналоги: режим термообработки при замене подбирают заново.

D2 и 1.2379 — одно и то же?

Это стали одного класса по разным стандартам: D2 — по ASTM A681, 1.2379 — по EN ISO 4957. Пределы состава 1.2379 уже, особенно по молибдену и ванадию, но на практике их часто считают взаимозаменяемыми.

D2 — нержавеющая сталь?

Нет. Несмотря на 11–13 % хрома, значительная его часть связана в карбидах, и сталь может ржаветь во влажной среде. Коррозионная стойкость D2 выше, чем у углеродистых сталей, но ниже, чем у нержавеющих.

Какая твёрдость у стали D2?

В состоянии поставки — не более 255 HB. По данным производителей после закалки — около 63 HRC, после отпуска при 200–250 °C — около 60 HRC.

Хороша ли D2 для ножей?

D2 ценят за износостойкость режущей кромки — нож долго держит заточку. Недостатки — меньшая вязкость, более трудная заточка и ограниченная коррозионная стойкость: клинок нужно держать сухим.

Можно ли сваривать D2?

Не рекомендуется: зона сварки становится твёрдой и хрупкой. Ремонтную наплавку выполняют только по специальной технологии с подогревом, снятием напряжений и последующей термообработкой.

Источники

  1. ASTM A681. Standard Specification for Tool Steels Alloy.
  2. EN ISO 4957. Tool steels.
  3. ГОСТ 5950-2000. Прутки, полосы и мотки из инструментальной легированной стали. Общие технические условия.
  4. Техническая документация thyssenkrupp Materials Services (1.2379, X153CrMoV12).
  5. Техническая документация Villares Metals (сталь VD2, соответствует AISI D2).

Статья носит ознакомительный характер и предназначена для технических специалистов. Данные приведены по указанным стандартам и документации производителей и не заменяют действующие стандарты, конструкторскую и технологическую документацию. Режимы термообработки инструмента назначает технолог с учётом формы и размеров детали и рекомендаций производителя конкретной марки. Автор и администрация сайта не несут ответственности за последствия использования информации без проверки.