Acero CPM S35VN: Propiedades y aplicaciones clave

El acero CPM S35VN es un grado de acero inoxidable de alto rendimiento que se clasifica como acero inoxidable martensítico. Está diseñado específicamente para aplicaciones que requieren excelente retención de filo, resistencia a la corrosión y tenacidad. Los principales elementos de aleación del CPM S35VN incluyen carbono (C), cromo (Cr), vanadio (V) y molibdeno (Mo). Estos elementos influyen significativamente en la microestructura y las propiedades mecánicas del acero, lo que lo hace especialmente adecuado para aplicaciones exigentes como hojas de cuchillos y herramientas de corte.

Descripción general completa

El CPM S35VN es un acero pulvimetalúrgico desarrollado por Crucible Industries, reconocido por sus características de rendimiento superiores a las de los aceros inoxidables tradicionales. Su composición suele incluir alrededor de un 1,4 % de carbono, un 14 % de cromo, un 3 % de vanadio y un 2 % de molibdeno, lo que contribuye a su dureza y resistencia al desgaste. El proceso pulvimetalúrgico mejora la uniformidad de la microestructura, lo que se traduce en una mayor tenacidad y retención del filo.

Características principales:
- Retención del filo: El alto contenido de carbono y vanadio proporciona una dureza excepcional, lo que permite un filo duradero en aplicaciones de corte.
- Resistencia a la corrosión: El contenido de cromo ofrece buena resistencia a la oxidación y la corrosión, lo que lo hace adecuado para su uso en ambientes húmedos o corrosivos.
- Tenacidad: Los elementos de aleación equilibrados garantizan que el acero mantenga la tenacidad, reduciendo el riesgo de astillamiento o rotura bajo tensión.

Ventajas:
- Excelente resistencia al desgaste y retención del filo.
- Buena resistencia a la corrosión, adecuado para diversos entornos.
- Mayor tenacidad en comparación con otros aceros inoxidables con alto contenido de carbono.

Limitaciones:
- Mayor coste en comparación con los aceros inoxidables estándar.
- Requiere un tratamiento térmico cuidadoso para lograr propiedades óptimas.

Históricamente, CPM S35VN ha ganado popularidad en la comunidad de fabricantes de cuchillos y entre los fabricantes de herramientas de alto rendimiento debido a su combinación única de propiedades, posicionándolo como una opción preferida para productos premium.

Nombres alternativos, estándares y equivalentes

Organización estándar	Designación/Grado	País/Región de origen	Notas/Observaciones
UNS	S35VN	EE.UU	Equivalente más cercano a AISI 440C con tenacidad mejorada.
AISI/SAE	35VN	EE.UU	Diseñado para aplicaciones de alto rendimiento.
ASTM	A240	EE.UU	Especificación estándar para placas de acero inoxidable.
JIS	-	Japón	No hay equivalente directo, pero es similar a otros aceros de alto rendimiento.

Aunque el S35VN suele compararse con el AISI 440C, ofrece mayor tenacidad y resistencia al desgaste gracias a su composición y proceso de fabricación únicos. Esto lo convierte en la opción más adecuada para aplicaciones donde la retención del filo y la durabilidad son cruciales.

Propiedades clave

Composición química

Elemento (Símbolo y Nombre)	Rango porcentual (%)
C (Carbono)	1.35 - 1.45
Cr (cromo)	14.00 - 15.00
V (vanadio)	2,75 - 3,25
Mo (molibdeno)	1,75 - 2,25
Mn (manganeso)	0,50 máximo
Si (silicio)	0,50 máximo
P (Fósforo)	0,03 máximo
S (Azufre)	0,03 máximo

La función principal de los elementos de aleación clave en CPM S35VN incluye:
- Carbono (C): Aumenta la dureza y la resistencia al desgaste.
- Cromo (Cr): Mejora la resistencia a la corrosión y contribuye a la formación de una capa protectora de óxido.
- Vanadio (V): Mejora la resistencia al desgaste y la tenacidad refinando la estructura del grano.
- Molibdeno (Mo): Mejora la resistencia a la corrosión y contribuye a la resistencia a temperaturas elevadas.

Propiedades mecánicas

Propiedad	Condición/Temperamento	Temperatura de prueba	Valor/rango típico (métrico)	Valor/rango típico (imperial)	Norma de referencia para el método de prueba
Resistencia a la tracción	Templado y revenido	Temperatura ambiente	2000 - 2200 MPa	290 - 320 ksi	ASTM E8
Límite elástico (0,2 % de compensación)	Templado y revenido	Temperatura ambiente	1800 - 2000 MPa	260 - 290 ksi	ASTM E8
Alargamiento	Templado y revenido	Temperatura ambiente	4 - 6%	4 - 6%	ASTM E8
Dureza (HRC)	Templado y revenido	Temperatura ambiente	58 - 61 HRC	58 - 61 HRC	ASTM E18
Resistencia al impacto	Templado y revenido	-40 °C (-40 °F)	30 - 40 J	22 - 30 pies-lbf	ASTM E23

La combinación de alta resistencia a la tracción y al límite elástico, junto con una buena tenacidad y dureza, hace que el CPM S35VN sea adecuado para aplicaciones que requieren un alto rendimiento mecánico, como hojas de cuchillos y herramientas de corte. Su capacidad para mantener estas propiedades bajo tensión garantiza la integridad estructural en entornos exigentes.

Propiedades físicas

Propiedad	Condición/Temperatura	Valor (métrico)	Valor (Imperial)
Densidad	-	7,75 g/cm³	0,28 lb/pulgada³
Punto de fusión	-	1450 - 1500 °C	2642 - 2732 °F
Conductividad térmica	20 °C	25 W/m·K	14,5 BTU·pulgada/h·pie²·°F
Capacidad calorífica específica	20 °C	460 J/kg·K	0,11 BTU/lb·°F
Resistividad eléctrica	20 °C	0,7 µΩ·m	0,7 µΩ·pulgadas

La densidad y el punto de fusión del CPM S35VN indican su robustez, mientras que su conductividad térmica y capacidad calorífica específica son cruciales para aplicaciones que involucran tratamiento térmico y ciclos térmicos. La resistividad eléctrica es relativamente baja, lo cual puede ser beneficioso en ciertas aplicaciones donde la conductividad es un factor importante.

Resistencia a la corrosión

Agente corrosivo	Concentración (%)	Temperatura (°C)	Clasificación de resistencia	Notas
De agua salada	3.5	25	Bien	Riesgo de picaduras en alta salinidad.
Ácido acético	10	25	Justo	Susceptible a la corrosión localizada.
cloruros	1	25	Justo	Riesgo de corrosión bajo tensión.
Ácido sulfúrico	5	25	Pobre	No se recomienda su uso.

El CPM S35VN presenta una buena resistencia a la corrosión en diversos entornos, especialmente a las condiciones atmosféricas y a la presencia de cloruros suaves. Sin embargo, es susceptible a la corrosión por picaduras y la corrosión bajo tensión en entornos de alta salinidad y ciertas condiciones ácidas. En comparación con otros aceros inoxidables como AISI 440C y D2, el S35VN ofrece mayor tenacidad y retención de filo, lo que lo hace más adecuado para aplicaciones donde la resistencia a la corrosión y el rendimiento mecánico son cruciales.

Resistencia al calor

Propiedad/Límite	Temperatura (°C)	Temperatura (°F)	Observaciones
Temperatura máxima de servicio continuo	350	662	Adecuado para exposición prolongada.
Temperatura máxima de servicio intermitente	400	752	Exposición a corto plazo aceptable.
Temperatura de escala	600	1112	Riesgo de oxidación más allá de esta temperatura.

A temperaturas elevadas, el CPM S35VN mantiene bien sus propiedades mecánicas, pero la exposición prolongada a temperaturas superiores a 350 °C (662 °F) puede provocar oxidación e incrustaciones. Es fundamental considerar estos límites en aplicaciones con calor, ya que pueden afectar el rendimiento y la longevidad del acero.

Propiedades de fabricación

Soldabilidad

Proceso de soldadura	Metal de relleno recomendado (clasificación AWS)	Gas/fundente de protección típico	Notas
TIG	ER308L	Argón	Se recomienda precalentar.
MIG	ER308L	Mezcla de argón + CO2	Puede ser necesario un tratamiento térmico posterior a la soldadura.

La soldadura de CPM S35VN requiere un cuidado especial debido a su alto contenido de carbono, que puede provocar grietas si no se gestiona adecuadamente. Se recomienda el precalentamiento antes de la soldadura y el tratamiento térmico posterior para aliviar las tensiones y mejorar la tenacidad.

Maquinabilidad

Parámetros de mecanizado	CPM S35VN	AISI 1212	Notas/Consejos
Índice de maquinabilidad relativa	60%	100%	Requiere herramientas de alta calidad.
Velocidad de corte típica (torneado)	30 metros por minuto	60 metros por minuto	Utilice herramientas de carburo para obtener mejores resultados.

El mecanizado de CPM S35VN puede ser complicado debido a su dureza. Se recomienda utilizar herramientas de acero rápido o carburo y mantener velocidades de corte óptimas para obtener los mejores resultados.

Formabilidad

El CPM S35VN no destaca por su conformabilidad debido a su alta dureza y resistencia. El conformado en frío es limitado, y generalmente se prefiere el conformado en caliente para evitar el agrietamiento. El acero presenta endurecimiento por acritud, lo que puede complicar los procesos de conformado.

Tratamiento térmico

Proceso de tratamiento	Rango de temperatura (°C/°F)	Tiempo típico de remojo	Método de enfriamiento	Propósito principal / Resultado esperado
Recocido	800 - 900 / 1472 - 1652	1 - 2 horas	Aire	Reducir la dureza, mejorar la tenacidad.
Temple	1000 - 1100 / 1832 - 2012	30 minutos	Aceite	Conseguir la máxima dureza.
Templado	200 - 300 / 392 - 572	1 hora	Aire	Reduce la fragilidad y mejora la tenacidad.

El proceso de tratamiento térmico del CPM S35VN incluye austenización, temple y revenido. Esta secuencia es crucial para lograr el equilibrio deseado entre dureza y tenacidad. Las transformaciones metalúrgicas durante estos tratamientos afectan significativamente la microestructura, lo que mejora su rendimiento.

Aplicaciones típicas y usos finales

Industria/Sector	Ejemplo de aplicación específica	Propiedades clave del acero utilizadas en esta aplicación	Motivo de la selección
Fabricación de cuchillos	Navajas plegables de alta gama	Excelente retención de bordes, resistencia a la corrosión.	Rendimiento y durabilidad
Fabricación de herramientas	Herramientas de corte	Alta dureza, resistencia al desgaste.	Longevidad y eficacia
Aeroespacial	Partes componentes	Dureza, resistencia al calor.	Seguridad y fiabilidad

Otras aplicaciones incluyen:
- Instrumentos quirúrgicos
- Cuchillas industriales
- Equipo de alto rendimiento para actividades al aire libre

El CPM S35VN se utiliza para aplicaciones donde la combinación de retención de filo, tenacidad y resistencia a la corrosión es crucial. Su rendimiento en entornos exigentes lo convierte en la opción preferida para productos de alta gama.

Consideraciones importantes, criterios de selección y más información

Característica/Propiedad	CPM S35VN	AISI 440C	D2	Breve nota de pros y contras o compensación
Propiedad mecánica clave	Alta dureza	Dureza moderada	Alta dureza	S35VN ofrece mayor tenacidad.
Aspecto clave de la corrosión	Bien	Justo	Pobre	S35VN es más resistente a la corrosión.
Soldabilidad	Moderado	Bien	Pobre	S35VN requiere una soldadura cuidadosa.
Maquinabilidad	Moderado	Bien	Pobre	El S35VN es más difícil de mecanizar.
Formabilidad	Pobre	Justo	Pobre	Capacidades de formación limitadas.
Costo relativo aproximado	Alto	Moderado	Bajo	S35VN es más caro.
Disponibilidad típica	Moderado	Alto	Alto	Es posible que S35VN esté menos disponible.

Al seleccionar CPM S35VN, se deben considerar su rentabilidad, disponibilidad y requisitos específicos de la aplicación. Si bien puede ser más caro que otras alternativas, su excelente rendimiento en retención de filo y resistencia a la corrosión justifica la inversión para aplicaciones de alto rendimiento. Además, sus propiedades únicas lo hacen adecuado para usos específicos donde los aceros tradicionales pueden resultar insuficientes.

En resumen, el acero CPM S35VN se destaca por su excepcional equilibrio entre dureza, tenacidad y resistencia a la corrosión, lo que lo convierte en la mejor opción para aplicaciones exigentes en diversas industrias.