CPM S35VN鋼:特性と主要な用途
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CPM S35VN鋼は、マルテンサイト系ステンレス鋼のカテゴリーに属する高性能なステンレス鋼グレードです。優れた刃持ち、耐腐食性、および靱性を必要とする用途のために特別に設計されています。CPM S35VNの主な合金元素には、炭素(C)、クロム(Cr)、バナジウム(V)、およびモリブデン(Mo)が含まれます。これらの元素は、鋼の微細構造と機械的特性に大きく影響を与え、ナイフの刃や切削工具などの要求される用途に特に適しています。
包括的な概要
CPM S35VNは、従来のステンレス鋼と比較して優れた性能特性で知られる粉末冶金ステンレス鋼で、Crucible Industriesによって開発されました。鋼の組成は通常、約1.4%の炭素、14%のクロム、3%のバナジウム、2%のモリブデンを含み、硬度と耐摩耗性に寄与しています。粉末冶金プロセスは微細構造の均一性を高め、靱性と刃持ちを改善します。
主な特性:
- 刃持ち:高い炭素およびバナジウム含有量は優れた硬度を提供し、切削用途での持続的な鋭さを可能にします。
- 耐腐食性:クロム含有量は酸化と腐食への良好な抵抗を提供し、湿度の高い環境や腐食性の環境での使用に適しています。
- 靱性:バランスの取れた合金元素により、鋼が靱性を維持し、ストレス下での欠けや破損のリスクが低減されます。
利点:
- 優れた耐摩耗性と刃持ち。
- さまざまな環境に適した良好な耐腐食性。
- 他の高炭素ステンレス鋼と比較して向上した靱性。
制限事項:
- 標準のステンレス鋼と比較してコストが高い。
- 最適な特性を得るためには注意深い熱処理が必要。
歴史的に、CPM S35VNはその独特な特性の組み合わせにより、ナイフ製造コミュニティや高性能工具の製造業者の間で人気を得ており、プレミアム製品の優先選択肢となっています。
別名、規格、および同等品
標準組織 | 指定/グレード | 原産国/地域 | 備考 |
---|---|---|---|
UNS | S35VN | アメリカ | 靱性が改善されたAISI 440Cに最も近い相当品。 |
AISI/SAE | 35VN | アメリカ | 高性能用途向けに設計。 |
ASTM | A240 | アメリカ | ステンレス鋼プレートの標準仕様。 |
JIS | - | 日本 | 直接の相当品はありませんが、他の高性能鋼に類似。 |
S35VNはしばしばAISI 440Cと比較されますが、その独特な組成と製造プロセスにより、靱性と耐摩耗性が向上します。これにより、刃持ちと耐久性の両方が重要な用途により適した選択肢となっています。
主な特性
化学組成
元素(記号と名称) | 割合範囲(%) |
---|---|
C(炭素) | 1.35 - 1.45 |
Cr(クロム) | 14.00 - 15.00 |
V(バナジウム) | 2.75 - 3.25 |
Mo(モリブデン) | 1.75 - 2.25 |
Mn(マンガン) | 0.50 max |
Si(シリコン) | 0.50 max |
P(リン) | 0.03 max |
S(硫黄) | 0.03 max |
CPM S35VNにおける主要な合金元素の役割は以下の通りです:
- 炭素(C):硬度と耐摩耗性を向上させます。
- クロム(Cr):耐腐食性を高め、保護酸化膜の形成に寄与します。
- バナジウム(V):粒構造を微細化することで耐摩耗性と靱性を改善します。
- モリブデン(Mo):耐腐食性を高め、高温時の強度に寄与します。
機械的特性
特性 | 状態/熱処理 | 試験温度 | 典型的値/範囲(メートル法) | 典型的値/範囲(インペリアル法) | 試験方法の参考標準 |
---|---|---|---|---|---|
引張強さ | 焼入れ及び焼戻し | 室温 | 2000 - 2200 MPa | 290 - 320 ksi | ASTM E8 |
降伏強さ(0.2%オフセット) | 焼入れ及び焼戻し | 室温 | 1800 - 2000 MPa | 260 - 290 ksi | ASTM E8 |
伸び | 焼入れ及び焼戻し | 室温 | 4 - 6% | 4 - 6% | ASTM E8 |
硬度(HRC) | 焼入れ及び焼戻し | 室温 | 58 - 61 HRC | 58 - 61 HRC | ASTM E18 |
衝撃強さ | 焼入れ及び焼戻し | -40°C (-40°F) | 30 - 40 J | 22 - 30 ft-lbf | ASTM E23 |
CPM S35VNは、高い引張強さと降伏強さを持ち、良好な靱性と硬度を兼ね備えているため、ナイフや切削工具などの高い機械性能が求められる用途に適しています。これらの特性をストレス下で維持する能力は、厳しい環境での構造的完全性を確保します。
物理的特性
特性 | 状態/温度 | 値(メートル法) | 値(インペリアル法) |
---|---|---|---|
密度 | - | 7.75 g/cm³ | 0.28 lb/in³ |
融点 | - | 1450 - 1500 °C | 2642 - 2732 °F |
熱伝導率 | 20 °C | 25 W/m·K | 14.5 BTU·in/h·ft²·°F |
比熱容量 | 20 °C | 460 J/kg·K | 0.11 BTU/lb·°F |
電気抵抗率 | 20 °C | 0.7 µΩ·m | 0.7 µΩ·in |
CPM S35VNの密度と融点はその頑丈さを示しており、熱伝導率と比熱容量は熱処理および熱サイクルを伴う用途にとって重要です。電気抵抗率は比較的低く、導電性が重要な特定の用途には有益です。
耐腐食性
腐食性物質 | 濃度(%) | 温度(°C) | 耐性評価 | 備考 |
---|---|---|---|---|
塩水 | 3.5 | 25 | 良好 | 高塩分におけるピッティングのリスク。 |
酢酸 | 10 | 25 | 可 | 局所的腐食に敏感。 |
クロライド | 1 | 25 | 可 | 応力腐食割れのリスク。 |
硫酸 | 5 | 25 | 不良 | 使用することは推奨されない。 |
CPM S35VNは、さまざまな環境、特に大気条件や軽度のクロライドに対して良好な耐腐食性を示します。ただし、高塩分環境や特定の酸性条件ではピッティングや応力腐食割れに対して敏感です。AISI 440CやD2などの他のステンレス鋼と比較すると、S35VNは優れた靱性と刃持ちを提供し、耐腐食性と機械的性能が重要な用途により適した選択肢です。
耐熱性
特性/限界 | 温度(°C) | 温度(°F) | 備考 |
---|---|---|---|
最大連続使用温度 | 350 | 662 | 長時間の曝露に適している。 |
最大間欠使用温度 | 400 | 752 | 短期間の曝露が許容される。 |
スケーリング温度 | 600 | 1112 | この温度を超えると酸化のリスク。 |
高温では、CPM S35VNは機械的特性を十分に維持しますが、350 °C(662 °F)を超える長時間の曝露は酸化やスケーリングを引き起こす可能性があります。これらの限界は、熱を伴う用途において考慮することが重要です。
製造特性
溶接性
溶接プロセス | 推奨充填金属(AWS分類) | 典型的なシールドガス/フラックス | 備考 |
---|---|---|---|
TIG | ER308L | アルゴン | 予熱が推奨される。 |
MIG | ER308L | アルゴン + CO2混合 | 溶接後の熱処理が必要になる場合あり。 |
CPM S35VNの溶接は、その高い炭素含有量のため、適切に管理しないと割れが発生する可能性があるため、注意が必要です。溶接前の予熱と溶接後の熱処理が推奨され、ストレスを緩和し靱性を向上させます。
機械加工性
加工パラメータ | CPM S35VN | AISI 1212 | 備考/ヒント |
---|---|---|---|
相対加工性指数 | 60% | 100% | 高品質の工具が必要。 |
典型的な切削速度(旋盤加工) | 30 m/min | 60 m/min | 最良の結果を得るには超硬工具を使用。 |
CPM S35VNの機械加工は、その硬度のために難しい場合があります。高速度鋼または超硬工具を使用し、最適な切削速度を維持することが最良の結果を達成するために推奨されます。
成形性
CPM S35VNはその高い硬度と強度から成形性が特に良いとは言えません。冷間成形は制限されており、割れを避けるために通常は熱成形が好まれます。鋼は加工硬化を示し、成形プロセスを複雑にする可能性があります。
熱処理
処理プロセス | 温度範囲(°C/°F) | 典型的な浸漬時間 | 冷却方法 | 主な目的/期待される結果 |
---|---|---|---|---|
アニーリング | 800 - 900 / 1472 - 1652 | 1 - 2時間 | 空気 | 硬度を低下させ、靱性を改善します。 |
焼入れ | 1000 - 1100 / 1832 - 2012 | 30分 | 油 | 最大硬度を得るため。 |
焼戻し | 200 - 300 / 392 - 572 | 1時間 | 空気 | 脆さを減少させ、靱性を向上させます。 |
CPM S35VNの熱処理プロセスは、オーステナイト化、焼入れ、および焼戻しを含みます。この順序は、硬度と靱性の望ましいバランスを得るために重要です。これらの処理中の金属学的変化は、微細構造に大きく影響し、性能特性を改善します。
典型的な用途と最終使用
産業/セクター | 具体的な応用例 | この応用で利用される主要な鋼の特性 | 選定理由 |
---|---|---|---|
ナイフ製造 | 高級折りたたみナイフ | 優れた刃持ち、耐腐食性 | 性能と耐久性 |
工具製造 | 切削工具 | 高硬度、耐摩耗性 | 長寿命と効果的 |
航空宇宙 | 部品 | 靱性、耐熱性 | 安全性と信頼性 |
その他の用途には:
- 外科器具
- 工業用ブレード
- 高性能アウトドアギア
CPM S35VNは、刃持ち、靱性、耐腐食性の組み合わせが重要な用途で選ばれています。過酷な環境での性能により、高級製品の優先選択肢となっています。
重要な考慮事項、選択基準、およびさらなる洞察
特性/属性 | CPM S35VN | AISI 440C | D2 | 恩恵/欠点またはトレードオフの簡単なメモ |
---|---|---|---|---|
主要な機械的特性 | 高硬度 | 中程度の硬度 | 高硬度 | S35VNはより良い靱性を提供。 |
主要な耐腐食性 | 良好 | 可 | 不良 | S35VNはより耐腐食性が高い。 |
溶接性 | 中程度 | 良好 | 不良 | S35VNは注意深い溶接が必要。 |
加工性 | 中程度 | 良好 | 不良 | S35VNは加工が難しい。 |
成形性 | 不良 | 可 | 不良 | 成形能力が制限されています。 |
概算の相対コスト | 高い | 中程度 | 低い | S35VNはコストがかかる。 |
典型的な入手可能性 | 中程度 | 高い | 高い | S35VNは入手が難しい場合があります。 |
CPM S35VNを選定する際は、その費用対効果、入手可能性、および特定の応用要件を考慮する必要があります。代替品よりも高価である場合がありますが、刃持ちと耐腐食性におけるその優れた性能は、高性能用途への投資を正当化します。また、その独特の特性は、従来の鋼が不足する可能性のあるニッチな用途にも適しています。
要約すると、CPM S35VN鋼は、硬度、靱性、大気腐食抵抗の優れたバランスで際立っており、さまざまな産業における要求の厳しい用途において最高の選択肢となっています。