S35VN-Stahl: Eigenschaften und wichtige Anwendungen erklärt

S35VN-Stahl, auch bekannt als CPM S35VN, ist eine hochleistungsfähige Edelstahllegierung, die in die Kategorie der martensitischen Edelstähle fällt. Er ist hauptsächlich als mittelkohlenstoffhaltiger Legierungsstahl klassifiziert, der für sein ausgezeichnetes Gleichgewicht zwischen Zähigkeit, Abriebfestigkeit und Korrosionsbeständigkeit bekannt ist. Die wichtigen Legierungselemente in S35VN umfassen Kohlenstoff (C), Chrom (Cr), Vanadium (V) und Molybdän (Mo), die alle erheblich zu seinen Gesamteigenschaften beitragen.

1 Umfassende Übersicht

S35VN-Stahl ist ein Produkt des Crucible Particle Metallurgy (CPM)-Verfahrens, das seine Mikrostruktur und mechanischen Eigenschaften im Vergleich zu traditionellen Stahlherstellungsmethoden verbessert. Die Zugabe von Vanadium verbessert die Abriebfestigkeit und Zähigkeit, während Chrom die Korrosionsbeständigkeit bietet und zur Bildung einer harten martensitischen Struktur während der Wärmebehandlung beiträgt. Molybdän verstärkt zudem die Festigkeit des Stahls und erhöht die Widerstandsfähigkeit gegen Lochfraß.

Die bedeutendsten Eigenschaften von S35VN sind:

• Hohe Abriebfestigkeit: Ideal für Anwendungen, die Haltbarkeit und Langlebigkeit erfordern.
• Gute Zähigkeit: Bietet Widerstand gegen Absplitterungen und Risse, wodurch er für anspruchsvolle Anwendungen geeignet ist.
• Korrosionsbeständigkeit: Leistet gute Dienste in verschiedenen Umgebungen, einschließlich feuchter und korrosiver Bedingungen.

1.1 Vorteile und Einschränkungen

Vorteile	Nachteile
Exzellente Schnittkantehaltbarkeit	Schwieriger zu schärfen im Vergleich zu weicheren Stählen
Gute Korrosionsbeständigkeit	Höhere Kosten im Vergleich zu Standard-Edelstählen
Verbesserte Zähigkeit	Erfordert sorgfältige Wärmebehandlung, um optimale Eigenschaften zu erreichen

S35VN hat in der Messerschmiedeindustrie und bei Hochleistungswerkzeugen aufgrund seiner einzigartigen Kombination von Eigenschaften an Popularität gewonnen. Seine historische Bedeutung liegt in seiner Entwicklung als Verbesserung gegenüber dem vorherigen CPM S30V-Stahl, der einige der in dieser Klasse gefundenen Einschränkungen adressiert.

2 Alternative Namen, Standards und Äquivalente

Standardorganisation	Bezeichnung/Grad	Ursprungsland/-region	Bemerkungen/Hinweise
UNS	S35VN	USA	Nächster vergleichbarer Stahl zu AISI 440C mit verbesserter Zähigkeit
AISI/SAE	S35VN	USA	Verbesserte Version von S30V mit besserer Zähigkeit
ASTM	A240	USA	Standard-Spezifikation für Edelstahlplatten
JIS	SUS440C	Japan	Ähnliche Eigenschaften, aber mit anderen Wärmebehandlungsanforderungen

Obwohl S35VN oft mit anderen Edelstählen wie AISI 440C und S30V verglichen wird, ist es wichtig zu beachten, dass die einzigartige Zusammensetzung von S35VN verbesserte Zähigkeit und Schnittkantehaltbarkeit bietet, was ihn zur bevorzugten Wahl für Hochleistungsanwendungen macht.

3 Wichtige Eigenschaften

3.1 Chemische Zusammensetzung

Element (Symbol und Name)	Prozentsatzbereich (%)
C (Kohlenstoff)	1.40 - 1.50
Cr (Chrom)	14.00 - 15.00
V (Vanadium)	3.00 - 3.50
Mo (Molybdän)	1.00 - 1.50
Mn (Mangan)	0.50 max
Si (Silizium)	0.50 max
P (Phosphor)	0.03 max
S (Schwefel)	0.03 max

Die Hauptaufgaben der wichtigen Legierungselemente in S35VN umfassen:

• Kohlenstoff: Erhöht die Härte und Festigkeit durch die Bildung von Karbiden.
• Chrom: Verbessert die Korrosionsbeständigkeit und trägt zur Bildung einer harten martensitischen Struktur bei.
• Vanadium: Verbessert die Abriebfestigkeit und Zähigkeit durch Verfeinerung der Kornstruktur.
• Molybdän: Verbessert die Festigkeit und Widerstandsfähigkeit gegen Lochfraß.

3.2 Mechanische Eigenschaften

Eigenschaft	Zustand/Temperatur	Testtemperatur	Typischer Wert/Bereich (metrisch - SI-Einheiten)	Typischer Wert/Bereich (imperiale Einheiten)	Referenzstandard für Prüfverfahren
Zugfestigkeit	Abgeschreckt & vergütet	Raumtemperatur	1.200 - 1.300 MPa	174 - 188 ksi	ASTM E8
Streckgrenze (0.2% Offset)	Abgeschreckt & vergütet	Raumtemperatur	1.100 - 1.200 MPa	160 - 174 ksi	ASTM E8
Elongation	Abgeschreckt & vergütet	Raumtemperatur	5 - 7%	5 - 7%	ASTM E8
Härte	Abgeschreckt & vergütet	Raumtemperatur	58 - 62 HRC	58 - 62 HRC	ASTM E18
Schlagfestigkeit	Abgeschreckt & vergütet	-20°C	50 - 60 J	37 - 44 ft-lbf	ASTM E23

Die Kombination dieser mechanischen Eigenschaften macht S35VN-Stahl besonders geeignet für Anwendungen, die hohe Festigkeit und Zähigkeit erfordern, wie z.B. Klingen und Schneidwerkzeuge. Seine hohe Zug- und Streckfestigkeit gewährleistet die strukturelle Integrität unter mechanischer Belastung, während seine Härte exzellente Abriebfestigkeit bietet.

3.3 Physikalische Eigenschaften

Eigenschaft	Zustand/Temperatur	Wert (metrisch - SI-Einheiten)	Wert (imperiale Einheiten)
Dichte	Raumtemperatur	7.75 g/cm³	0.28 lb/in³
Schmelzpunkt	-	1.400 - 1.500 °C	2.552 - 2.732 °F
Wärmeleitfähigkeit	Raumtemperatur	25 W/m·K	14.5 BTU·in/(hr·ft²·°F)
Spezifische Wärmekapazität	Raumtemperatur	460 J/kg·K	0.11 BTU/lb·°F
Elektrischer Widerstand	Raumtemperatur	0.5 µΩ·m	0.5 µΩ·in
Wärmeausdehnungskoeffizient	Raumtemperatur	11,5 x 10⁻⁶ /K	6,4 x 10⁻⁶ /°F

Die praktische Bedeutung der wichtigsten physikalischen Eigenschaften für S35VN umfasst:

• Dichte: Beeinflusst das Gewicht und die Balance von Werkzeugen und Messern, wodurch er für Anwendungen geeignet ist, bei denen das Gewicht eine Rolle spielt.
• Wärmeleitfähigkeit: Wichtig für Anwendungen, die Wärmebehandlungsprozesse umfassen, um eine gleichmäßige Erwärmung und Kühlung zu gewährleisten.
• Wärmeausdehnungskoeffizient: Kritisch für Anwendungen, bei denen dimensionsstabilität bei Temperaturänderungen erforderlich ist.

3.4 Korrosionsbeständigkeit

Korrosives Medium	Konzentration (%)	Temperatur (°C/°F)	Widerstandsbewertung	Bemerkungen
Chloride	3.5%	25°C/77°F	Gut	Risiko von Lochfraß
Säuren (Schwefelsäure)	10%	25°C/77°F	Ausreichend	Empfindlich gegenüber lokalisierter Korrosion
Alkalische Lösungen	10%	25°C/77°F	Gut	Allgemein widerstandsfähig
Atmosphärisch	-	-	Exzellent	Leistet gute Dienste in feuchten Umgebungen

S35VN zeigt eine gute Korrosionsbeständigkeit in verschiedenen Umgebungen, einschließlich atmosphärischer Bedingungen, Chloriden und alkalischen Lösungen. Allerdings ist er anfällig für Lochfraß in chloridreichen Umgebungen, was ein häufiges Anliegen bei Edelstählen ist. Im Vergleich zu anderen Graden wie AISI 440C und S30V bietet S35VN verbesserte Zähigkeit und Widerstand gegen Absplitterungen, was ihn zu einer besseren Wahl für Anwendungen macht, bei denen sowohl Korrosionsbeständigkeit als auch mechanische Leistung entscheidend sind.

4 Hitzebeständigkeit

Eigenschaft/Grenzwert	Temperatur (°C)	Temperatur (°F)	Bemerkungen
Maximale kontinuierliche Betriebstemperatur	300°C	572°F	Geeignet für Anwendungen bei hohen Temperaturen
Maximale intermittierende Betriebstemperatur	400°C	752°F	Kann kurzfristigen Kontakt mit höheren Temperaturen standhalten
Skalierungstemperatur	600°C	1,112°F	Beginnt bei erhöhten Temperaturen, Eigenschaften zu verlieren

Bei erhöhten Temperaturen behält S35VN seine mechanischen Eigenschaften gut bei, was ihn für Anwendungen geeignet macht, die thermischen Zyklen ausgesetzt sein können. Eine längere Exposition gegenüber Temperaturen über 300°C kann jedoch zu einer Verringerung von Härte und Festigkeit führen, was bei Anwendungen mit hohen Temperaturen sorgfältige Überlegungen erfordert.

5 Fertigungseigenschaften

5.1 Schweißbarkeit

Schweißverfahren	Empfohlener Füllmetall (AWS-Klassifizierung)	Typisches Schutzgas/Flussmittel	Bemerkungen
TIG	ER 316L	Argon	Erfordert Vorwärmen, um Rissbildung zu vermeiden
MIG	ER 308L	Argon/CO2	Nachbehandlung empfohlen

S35VN kann mit konventionellen Methoden geschweißt werden, jedoch muss darauf geachtet werden, Rissbildung aufgrund des hohen Kohlenstoffgehalts zu vermeiden. Vorwärmen und Nachbehandlung können helfen, diese Probleme zu mildern und die Integrität des Schweißnähte zu gewährleisten.

5.2 Bearbeitbarkeit

Bearbeitungsparameter	S35VN	AISI 1212	Hinweise/Tipps
Relativer Bearbeitungsindex	60%	100%	Schwieriger zu bearbeiten als weichere Stähle
Typische Schnittgeschwindigkeit (Drehen)	30-40 m/min	60-80 m/min	Verwenden Sie Hartmetallwerkzeuge für die besten Ergebnisse

Die Bearbeitung von S35VN erfordert spezialisierte Werkzeuge und Techniken aufgrund seiner Härte. Hartmetallwerkzeuge werden empfohlen, und langsamere Schnittgeschwindigkeiten können helfen, bessere Oberflächenfinishs zu erreichen.

5.3 Formbarkeit

S35VN eignet sich nicht besonders gut für umfangreiche Formprozesse aufgrund seiner hohen Härte und Festigkeit. Kaltes Formen ist möglich, kann jedoch zu einer Verfestigung des Materials führen, was eine sorgfältige Kontrolle der Biegeradien und Formtechniken erfordert.

5.4 Wärmebehandlung

Behandlungsprozess	Temperaturbereich (°C/°F)	Typische Haltezeit	Kühlmethode	Primärer Zweck / Erwartetes Ergebnis
Anlassen	1.000 - 1.100°C / 1.832 - 2.012°F	1-2 Stunden	Luftkühlung	Härte verringern, Bearbeitbarkeit verbessern
Abschrecken	1.050 - 1.100°C / 1.922 - 2.012°F	30 Minuten	Öl oder Luft	Härte und Festigkeit erreichen
Vergüten	400 - 600°C / 752 - 1.112°F	1 Stunde	Luftkühlung	Sprödigkeit reduzieren, Zähigkeit erhöhen

Die Wärmebehandlungsprozesse für S35VN umfassen Austenitisieren, Abschrecken und Vergüten, um das gewünschte Gleichgewicht zwischen Härte und Zähigkeit zu erreichen. Die metallurgischen Umwandlungen während dieser Behandlungen haben erhebliche Auswirkungen auf die Mikrostruktur und führen zu einer feinen Verteilung von Karbiden, die die Abriebfestigkeit erhöhen.

6 Typische Anwendungen und Endverwendungen

Branche/Sektor	Beispiel für spezifische Anwendung	Wesentliche Stahleigenschaften, die in dieser Anwendung genutzt werden	Grund für die Auswahl (kurz)
Messerschmiederei	Hochwertige Küchenmesser	Hohe Abriebfestigkeit, Schnittkantehaltbarkeit	Bevorzugt für Premium-Besteck
Werkzeugbau	Schneidwerkzeuge	Zähigkeit, Härte	Eignet sich für anspruchsvolle Bearbeitungsanwendungen
Medizinische Geräte	Chirurgische Instrumente	Korrosionsbeständigkeit, Festigkeit	Wesentlich für sterile Umgebungen

Weitere Anwendungen umfassen:

• • Luft- und Raumfahrtkomponenten
• • Automobilteile
• • Industriemaschinen

S35VN wird für diese Anwendungen aufgrund seiner einzigartigen Kombination von Eigenschaften ausgewählt, insbesondere seiner Fähigkeit, scharfe Kanten zu erhalten und Abrieb in anspruchsvollen Umgebungen zu widerstehen.

7 Wichtige Überlegungen, Auswahlkriterien und weitere Einblicke

Merkmal/Eigenschaft	S35VN	AISI 440C	S30V	Kurze Pro-/Kontra- oder Trade-off-Notiz
Wichtige mechanische Eigenschaft	Hohe Festigkeit, Zähigkeit	Hohe Härte	Gute Schnittkantehaltbarkeit	S35VN bietet ein Gleichgewicht zwischen Zähigkeit und Abriebfestigkeit
Wichtiger Korrosionsaspekt	Gute Beständigkeit	Gemäßigte Beständigkeit	Gute Beständigkeit	S35VN schneidet in feuchten Umgebungen besser ab
Schweißbarkeit	Mäßig	Schlecht	Mäßig	Erfordert Vorsicht, um Rissbildung zu vermeiden
Bearbeitbarkeit	Challenging	Einfach	Moderate	S35VN benötigt spezialisierte Werkzeuge
Formbarkeit	Begrenzt	Mäßig	Begrenzt	Nicht ideal für umfangreiche Formprozesse
Ungefähre relative Kosten	Höher	Mäßig	Höher	Kosten spiegeln Leistungs Vorteile wider
Typische Verfügbarkeit	Mäßig	Hoch	Hoch	S35VN ist seltener als 440C

Bei der Auswahl von S35VN umfassen die Überlegungen seine Kosten-Effektivität, Verfügbarkeit und spezifische Anwendung Anforderungen. Obwohl es teurer sein kann als einige Alternativen, rechtfertigt seine überlegene Leistung in der Schnittkantehaltbarkeit und Zähigkeit oft die Investition. Darüber hinaus kann die Verfügbarkeit variieren, weshalb es entscheidend ist, von seriösen Lieferanten zu beziehen, um eine konsistente Qualität zu gewährleisten.

Zusammenfassend lässt sich sagen, dass S35VN-Stahl als vielseitiges und leistungsfähiges Material hervorsticht, das besonders für Anwendungen geeignet ist, die eine Kombination aus Festigkeit, Zähigkeit und Korrosionsbeständigkeit erfordern. Seine einzigartigen Eigenschaften, die sich aus seiner Zusammensetzung und Verarbeitung ergeben, machen ihn zu einer bevorzugten Wahl in verschiedenen Branchen, insbesondere in der hochwertigen Messerschmiederei und bei Werkzeuganwendungen.