Aço CPM S35VN: Propriedades e Principais Aplicações
Compartilhar
Table Of Content
Table Of Content
Aço CPM S35VN é um grau de aço inoxidável de alto desempenho que se enquadra na categoria dos aços inoxidáveis martensíticos. Ele é projetado especificamente para aplicações que exigem excelente retenção de fio, resistência à corrosão e tenacidade. Os principais elementos de liga do CPM S35VN incluem carbono (C), cromo (Cr), vanádio (V) e molibdênio (Mo). Esses elementos influenciam significativamente a microestrutura e as propriedades mecânicas do aço, tornando-o particularmente adequado para aplicações exigentes, como lâminas de faca e ferramentas de corte.
Visão Geral Abrangente
CPM S35VN é um aço de metalurgia em pó desenvolvido pela Crucible Industries, conhecido por suas características de desempenho superior em comparação com os aços inoxidáveis tradicionais. A composição do aço geralmente inclui cerca de 1,4% de carbono, 14% de cromo, 3% de vanádio e 2% de molibdênio, que contribuem para sua dureza e resistência ao desgaste. O processo de metalurgia em pó aumenta a uniformidade da microestrutura, resultando em maior tenacidade e retenção de fio.
Características Principais:
- Retenção de Fio: O alto teor de carbono e vanádio proporciona dureza excepcional, permitindo um afiação duradoura em aplicações de corte.
- Resistência à Corrosão: O teor de cromo oferece boa resistência à oxidação e corrosão, tornando-o adequado para uso em ambientes úmidos ou corrosivos.
- Tenacidade: Os elementos de liga equilibrados garantem que o aço mantenha tenacidade, reduzindo o risco de lascar ou quebrar sob estresse.
Vantagens:
- Excelente resistência ao desgaste e retenção de fio.
- Boa resistência à corrosão, adequada para vários ambientes.
- Tenacidade aprimorada em comparação com outros aços inoxidáveis de alto carbono.
Limitações:
- Custo mais alto em comparação com aços inoxidáveis padrão.
- Requer tratamento térmico cuidadoso para alcançar propriedades ideais.
Historicamente, o CPM S35VN ganhou popularidade na comunidade de fabricação de facas e entre os fabricantes de ferramentas de alto desempenho devido à sua combinação única de propriedades, posicionando-o como uma escolha preferida para produtos premium.
Nomes Alternativos, Normas e Equivalentes
Organização Padrão | Designação/Grau | País/Região de Origem | Observações/Comentários |
---|---|---|---|
UNS | S35VN | EUA | Equivalente mais próximo ao AISI 440C com tenacidade aprimorada. |
AISI/SAE | 35VN | EUA | Projetado para aplicações de alto desempenho. |
ASTM | A240 | EUA | Especificação padrão para placas de aço inoxidável. |
JIS | - | Japão | Sem equivalente direto, mas semelhante a outros aços de alto desempenho. |
Embora o S35VN seja frequentemente comparado ao AISI 440C, ele oferece melhor tenacidade e resistência ao desgaste devido à sua composição única e processo de fabricação. Isso o torna uma escolha mais adequada para aplicações onde tanto a retenção de fio quanto a durabilidade são críticas.
Propriedades Chave
Composição Química
Elemento (Símbolo e Nome) | Faixa de Percentagem (%) |
---|---|
C (Carbono) | 1,35 - 1,45 |
Cr (Cromo) | 14,00 - 15,00 |
V (Vanádio) | 2,75 - 3,25 |
Mo (Molibdênio) | 1,75 - 2,25 |
Mn (Manganês) | 0,50 max |
Si (Silício) | 0,50 max |
P (Fósforo) | 0,03 max |
S (Enxofre) | 0,03 max |
O papel principal dos elementos de liga chave no CPM S35VN inclui:
- Carbono (C): Aumenta a dureza e a resistência ao desgaste.
- Cromo (Cr): Melhora a resistência à corrosão e contribui para a formação de uma camada de óxido protetora.
- Vanádio (V): Melhora a resistência ao desgaste e a tenacidade, refinando a estrutura do grão.
- Molibdênio (Mo): Aumenta a resistência à corrosão e contribui para a resistência a altas temperaturas.
Propriedades Mecânicas
Propriedade | Condição/Temperatura | Temperatura de Teste | Valor/Intervalo Típico (Métrico) | Valor/Intervalo Típico (Imperial) | Padrão de Referência para Método de Teste |
---|---|---|---|---|---|
Resistência à Tração | Resfriado e Temperado | Temperatura Ambiente | 2000 - 2200 MPa | 290 - 320 ksi | ASTM E8 |
Resistência à Escoamento (0,2% offset) | Resfriado e Temperado | Temperatura Ambiente | 1800 - 2000 MPa | 260 - 290 ksi | ASTM E8 |
Alongamento | Resfriado e Temperado | Temperatura Ambiente | 4 - 6% | 4 - 6% | ASTM E8 |
Dureza (HRC) | Resfriado e Temperado | Temperatura Ambiente | 58 - 61 HRC | 58 - 61 HRC | ASTM E18 |
Resistência ao Impacto | Resfriado e Temperado | -40°C (-40°F) | 30 - 40 J | 22 - 30 ft-lbf | ASTM E23 |
A combinação de alta resistência à tração e à escoamento, juntamente com boa tenacidade e dureza, torna o CPM S35VN adequado para aplicações que requerem alto desempenho mecânico, como lâminas de faca e ferramentas de corte. Sua capacidade de manter essas propriedades sob estresse garante a integridade estrutural em ambientes exigentes.
Propriedades Físicas
Propriedade | Condição/Temperatura | Valor (Métrico) | Valor (Imperial) |
---|---|---|---|
Densidade | - | 7,75 g/cm³ | 0,28 lb/in³ |
Ponto de Fusão | - | 1450 - 1500 °C | 2642 - 2732 °F |
Condutividade Térmica | 20 °C | 25 W/m·K | 14,5 BTU·in/h·ft²·°F |
Capacidade Térmica Específica | 20 °C | 460 J/kg·K | 0,11 BTU/lb·°F |
Resistividade Elétrica | 20 °C | 0,7 µΩ·m | 0,7 µΩ·in |
A densidade e o ponto de fusão do CPM S35VN indicam sua robustez, enquanto sua condutividade térmica e capacidade térmica específica são cruciais para aplicações envolvendo tratamento térmico e ciclos térmicos. A resistividade elétrica é relativamente baixa, o que pode ser benéfico em certas aplicações onde a condutividade é um fator.
Resistência à Corrosão
Agente Corrosivo | Concentração (%) | Temperatura (°C) | Classificação de Resistência | Notas |
---|---|---|---|---|
Água do Mar | 3,5 | 25 | Boa | Risco de pitting em alta salinidade. |
Ácido Acético | 10 | 25 | Regular | Susceptível à corrosão localizada. |
Cloretos | 1 | 25 | Regular | Risco de trincas por corrosão sob tensão. |
Ácido Sulfúrico | 5 | 25 | Pobre | Não recomendado para uso. |
O CPM S35VN exibe boa resistência à corrosão em vários ambientes, particularmente contra condições atmosféricas e cloretos suaves. No entanto, é suscetível a pitting e trinca por corrosão sob tensão em ambientes de alta salinidade e certas condições ácidas. Comparado a outros aços inoxidáveis como AISI 440C e D2, S35VN oferece melhor tenacidade e retenção de fio, tornando-o mais adequado para aplicações onde tanto a resistência à corrosão quanto o desempenho mecânico são críticos.
Resistência ao Calor
Propriedade/Limite | Temperatura (°C) | Temperatura (°F) | Observações |
---|---|---|---|
Temp. Máx. de Serviço Contínuo | 350 | 662 | Recomendado para exposição prolongada. |
Temp. Máx. de Serviço Intermitente | 400 | 752 | Exposição de curto prazo aceitável. |
Temp. de Escamação | 600 | 1112 | Risco de oxidação além dessa temp. |
Em temperaturas elevadas, o CPM S35VN mantém bem suas propriedades mecânicas, mas a exposição prolongada acima de 350 °C (662 °F) pode levar à oxidação e escamação. É essencial considerar esses limites em aplicações envolvendo calor, pois podem afetar o desempenho e a longevidade do aço.
Propriedades de Fabricação
Soldabilidade
Processo de Soldagem | Metal de Enchimento Recomendado (Classificação AWS) | Gás/Fluxo de Proteção Típico | Notas |
---|---|---|---|
TIG | ER308L | Argônio | Pré-aquecimento recomendado. |
MIG | ER308L | Argônio + mistura de CO2 | Tratamento térmico pós-soldagem pode ser necessário. |
A soldagem do CPM S35VN requer consideração cuidadosa devido ao seu alto teor de carbono, que pode levar a trincas se não for gerenciado adequadamente. O pré-aquecimento antes da soldagem e o tratamento térmico pós-soldagem são recomendados para aliviar tensões e melhorar a tenacidade.
Maquinabilidade
Parâmetro de Usinagem | CPM S35VN | AISI 1212 | Notas/Dicas |
---|---|---|---|
Índice de Maquinabilidade Relativa | 60% | 100% | Requer ferramentas de alta qualidade. |
Velocidade de Corte Típica (Torneamento) | 30 m/min | 60 m/min | Use ferramentas de metal duro para melhores resultados. |
Usinar o CPM S35VN pode ser desafiador devido à sua dureza. É aconselhável usar ferramentas de aço rápido ou metal duro e manter velocidades de corte ideais para alcançar os melhores resultados.
Formabilidade
O CPM S35VN não é particularmente conhecido por sua formabilidade devido à sua alta dureza e resistência. A conformação a frio é limitada, e a conformação a quente é geralmente preferida para evitar trincas. O aço exibe endurecimento por trabalho, o que pode complicar os processos de conformação.
Tratamento Térmico
Processo de Tratamento | Faixa de Temperatura (°C/°F) | Tempo Típico de Imersão | Método de Resfriamento | Objetivo Principal / Resultado Esperado |
---|---|---|---|---|
Recozimento | 800 - 900 / 1472 - 1652 | 1 - 2 horas | Ar | Reduzir dureza, melhorar tenacidade. |
Resfriamento | 1000 - 1100 / 1832 - 2012 | 30 minutos | Óleo | Alcançar dureza máxima. |
Tempera | 200 - 300 / 392 - 572 | 1 hora | Ar | Reduzir fragilidade, aumentar tenacidade. |
O processo de tratamento térmico para o CPM S35VN envolve austenitização, resfriamento e tempera. Essa sequência é crucial para alcançar o equilíbrio desejado entre dureza e tenacidade. As transformações metalúrgicas durante esses tratamentos afetam significativamente a microestrutura, levando a características de desempenho melhoradas.
Aplicações e Usos Finais Típicos
Indústria/Setor | Exemplo de Aplicação Específica | Propriedades Chave do Aço Utilizadas nesta Aplicação | Razão pela Seleção |
---|---|---|---|
Fabricação de Facas | Facas dobráveis de alta qualidade | Excelente retenção de fio, resistência à corrosão | Desempenho e durabilidade |
Fabricação de Ferramentas | Ferramentas de corte | Alta dureza, resistência ao desgaste | Longevidade e eficácia |
Aeroespacial | Partes de componentes | Tenacidade, resistência ao calor | Segurança e confiabilidade |
Outras aplicações incluem:
- Instrumentos cirúrgicos
- Lâminas industriais
- Equipamentos outdoor de alto desempenho
O CPM S35VN é escolhido para aplicações onde uma combinação de retenção de fio, tenacidade e resistência à corrosão é crítica. Seu desempenho em ambientes exigentes torna-o uma escolha preferida para produtos de alta qualidade.
Considerações Importantes, Critérios de Seleção e Mais Informações
Características/Propriedades | CPM S35VN | AISI 440C | D2 | Nota Breve sobre Prós/Contras ou Compensações |
---|---|---|---|---|
Propriedade Mecânica Chave | Alta dureza | Dureza moderada | Alta dureza | S35VN oferece melhor tenacidade. |
Aspecto Chave da Corrosão | Boa | Regular | Pobre | S35VN é mais resistente à corrosão. |
Soldabilidade | Moderada | Boa | Pobre | S35VN requer soldagem cuidadosa. |
Maquinabilidade | Moderada | Boa | Pobre | S35VN é mais difícil de usinar. |
Formabilidade | Pobre | Regular | Pobre | Capacidades limitadas de conformação. |
Custo Aproximado Relativo | Alto | Moderado | Baixo | S35VN é mais caro. |
Disponibilidade Típica | Moderada | Alta | Alta | S35VN pode ser menos disponível. |
Ao selecionar o CPM S35VN, considerações incluem sua relação custo-benefício, disponibilidade e requisitos específicos da aplicação. Embora possa ser mais caro que alternativas, seu desempenho superior em retenção de fio e resistência à corrosão justifica o investimento para aplicações de alto desempenho. Além disso, suas propriedades únicas o tornam adequado para usos de nicho onde os aços tradicionais podem ser insuficientes.
Em resumo, o aço CPM S35VN se destaca pelo seu equilíbrio excepcional entre dureza, tenacidade e resistência à corrosão, tornando-o uma escolha de topo para aplicações exigentes em várias indústrias.