CPM S35VN Сталь: Свойства и ключевые применения

Сталь CPM S35VN - это высокопроизводительная нержавеющая сталь, относящаяся к категории мартенситных нержавеющих сталей. Она специально разработана для применения, где требуется отличная сохранность заточки, стойкость к коррозии и прочность. Основными легирующими элементами в CPM S35VN являются углерод (C), хром (Cr), ванадий (V) и молибден (Mo). Эти элементы значительно влияют на микроструктуру стали и механические свойства, что делает её особенно подходящей для требовательных приложений, таких как ножевые лезвия и инструмент для резки.

Общая информация

CPM S35VN - это сталь порошковой металлургии, разработанная компанией Crucible Industries, известная своими превосходными эксплуатационными характеристиками по сравнению с традиционными нержавеющими сталями. Состав стали обычно включает около 1,4% углерода, 14% хрома, 3% ванадия и 2% молибдена, что способствует её твердости и стойкости к износу. Процесс порошковой металлургии повышает однородность микроструктуры, что приводит к улучшению прочности и сохранности заточки.

Ключевые характеристики:
- Сохранность заточки: Высокое содержание углерода и ванадия обеспечивает исключительную твердость, позволяя сохранять долгое время остроту в ряде резательных приложений.
- Стойкость к коррозии: Содержание хрома обеспечивает хорошую стойкость к окислению и коррозии, что делает его подходящим для использования во влажной или коррозионной среде.
- Прочность: Сбалансированные легирующие элементы обеспечивают, что сталь сохраняет прочность, уменьшая риск выкрашивания или поломки под нагрузкой.

Преимущества:
- Отличная стойкость к износу и сохранность заточки.
- Хорошая стойкость к коррозии, подходящая для различных условий.
- Повышенная прочность по сравнению с другими высокоуглеродистыми нержавеющими сталями.

Ограничения:
- Более высокая стоимость по сравнению со стандартными нержавеющими сталями.
- Тщательная термообработка для достижения оптимальных свойств.

Исторически CPM S35VN завоевала популярность в сообществе изготовления ножей и среди производителей высокопроизводительных инструментов благодаря уникальному сочетанию свойств, что делает его предпочтительным выбором для премиум-продуктов.

Альтернативные названия, стандарты и эквиваленты

Стандартная организация	Обозначение/Класс	Страна/Регион происхождения	Примечания/Комментарии
UNS	S35VN	США	Ближайший эквивалент AISI 440C с улучшенной прочностью.
AISI/SAE	35VN	США	Разработан для высокопроизводительных приложений.
ASTM	A240	США	Стандартная спецификация для нержавеющих стальных пластин.
JIS	-	Япония	Нет прямого эквивалента, но похож на другие высокопроизводительные стали.

Хотя S35VN часто сравнивается с AISI 440C, она предлагает улучшенную прочность и стойкость к износу благодаря своей уникальной композиции и технологии производства. Это делает её более подходящим выбором для приложений, где критически важны как сохранность заточки, так и долговечность.

Ключевые свойства

Химический состав

Элемент (Символ и название)	Процентный диапазон (%)
C (Углерод)	1.35 - 1.45
Cr (Хром)	14.00 - 15.00
V (Ванадий)	2.75 - 3.25
Mo (Молибден)	1.75 - 2.25
Mn (Марганец)	0.50 макс
Si (Кремний)	0.50 макс
P (Фосфор)	0.03 макс
S (Сера)	0.03 макс

Основная роль ключевых легирующих элементов в CPM S35VN включает:
- Углерод (C): Увеличивает твердость и стойкость к износу.
- Хром (Cr): Улучшает стойкость к коррозии и способствует образованию защитного оксидного слоя.
- Ванадий (V): Улучшает стойкость к износу и прочность, уточняя зернистую структуру.
- Молибден (Mo): Улучшает стойкость к коррозии и способствует прочности при повышенных температурах.

Механические свойства

Свойство	Состояние/Температура	Температура испытания	Типичное значение/Диапазон (Метрика)	Типичное значение/Диапазон (Имперская)	Справочный стандарт для метода испытания
Прочность на растяжение	Закалённая и отпущенная	Комнатная температура	2000 - 2200 МПа	290 - 320 ksi	ASTM E8
Предельная прочность (0.2% отклонение)	Закалённая и отпущенная	Комнатная температура	1800 - 2000 МПа	260 - 290 ksi	ASTM E8
Удлинение	Закалённая и отпущенная	Комнатная температура	4 - 6%	4 - 6%	ASTM E8
Твёрдость (НRC)	Закалённая и отпущенная	Комнатная температура	58 - 61 HRC	58 - 61 HRC	ASTM E18
Ударная прочность	Закалённая и отпущенная	-40°C (-40°F)	30 - 40 Дж	22 - 30 фут-фунт	ASTM E23

Сочетание высокой прочности на растяжение и предельной прочности, а также хорошей прочности и твердости делает CPM S35VN подходящей для применения, которое требует высокой механической производительности, такой как ножевые лезвия и инструменты для резки. Способность сохранять эти свойства под нагрузкой обеспечивает структурную целостность в требовательных условиях.

Физические свойства

Свойство	Состояние/Температура	Значение (Метрика)	Значение (Имперская)
Плотность	-	7.75 г/см³	0.28 фунт/дюйм³
Температура плавления	-	1450 - 1500 °C	2642 - 2732 °F
Теплопроводность	20 °C	25 Вт/м·К	14.5 BTU·дюйм/ч·фут²·°F
Удельная теплоемкость	20 °C	460 Дж/кг·К	0.11 BTU/фунт·°F
Электрическое сопротивление	20 °C	0.7 мкΩ·м	0.7 мкΩ·дюйм

Плотность и температура плавления CPM S35VN указывают на её прочность, в то время как её теплопроводность и удельная теплоемкость критически важны для применения, связанного с термообработкой и термоядерным циклом. Электрическое сопротивление относительно низкое, что может быть полезно в некоторых применениях, где проводимость является фактором.

Коррозионная стойкость

Коррозионный агент	Концентрация (%)	Температура (°C)	Рейтинг стойкости	Примечания
Солёная вода	3.5	25	Хорошая	Риск образования питтинга при высокой солености.
Уксусная кислота	10	25	Умеренная	Подвержена локализованной коррозии.
Хлориды	1	25	Умеренная	Риск коррозионного трещинообразования под напряжением.
Серная кислота	5	25	Плохая	Не рекомендуется к использованию.

CPM S35VN демонстрирует хорошую стойкость к коррозии в различных средах, особенно против атмосферных условий и мягких хлоридов. Однако она подвержена питтингу и коррозионному трещинообразованию под напряжением в условиях высокой солености и некоторых кислых условиях. По сравнению с другими нержавеющими сталями, такими как AISI 440C и D2, S35VN предлагает лучшую прочность и сохранность заточки, что делает её более подходящей для приложений, где критически важны как коррозионная стойкость, так и механическая производительность.

Теплостойкость

Свойство/Предел	Температура (°C)	Температура (°F)	Комментарии
Максимальная температура непрерывного использования	350	662	Подходит для длительного воздействия.
Максимальная температура прерывистого использования	400	752	Кратковременное воздействие допустимо.
Температура корки	600	1112	Риск окисления выше этой температуры.

При повышенных температурах CPM S35VN хорошо сохраняет свои механические свойства, однако длительное воздействие выше 350 °C (662 °F) может привести к окислению и образованию корки. Важно учитывать эти пределы в приложениях, связанных с теплом, так как они могут повлиять на производительность стали и её долговечность.

Свойства обработки

Сваримость

Процесс сварки	Рекомендуемый filler metal (классификация AWS)	Типичный защитный газ/флюс	Комментарии
TIG	ER308L	Аргон	Рекомендуется предварительный нагрев.
MIG	ER308L	Смешанный аргон + CO2	Нужно проводить термообработку после сварки.

Сварка CPM S35VN требует тщательного подхода из-за её высокого содержания углерода, что может привести к образованию трещин, если не управлять процессом должным образом. Рекомендуется предварительный нагрев перед сваркой и термообработка после сварки для снятия напряжений и улучшения прочности.

Обрабатываемость

Параметр обработки	CPM S35VN	AISI 1212	Примечания/Советы
Индекс относительной обрабатываемости	60%	100%	Требует качественного инструмента.
Типичная скорость резания (точение)	30 м/мин	60 м/мин	Используйте твердосплавные инструменты для наилучших результатов.

Обработка CPM S35VN может быть сложной из-за её твердости. Рекомендуется использовать инструменты из быстрорежущей стали или твердосплавные и поддерживать оптимальные скорости резки для достижения наилучших результатов.

Формуемость

CPM S35VN не особенно известна своей формуемостью из-за высокой твердости и прочности. Холодная формовка ограничена, а горячая формовка обычно предпочтительна, чтобы избежать трещин. Сталь демонстрирует работающую закалку, что может усложнить процессы формовки.

Термообработка

Процесс обработки	Температурный диапазон (°C/°F)	Типичное время выдержки	Метод охлаждения	Основная цель / Ожидаемый результат
Отжиг	800 - 900 / 1472 - 1652	1 - 2 часа	Воздух	Снижение твердости, улучшение прочности.
Закалка	1000 - 1100 / 1832 - 2012	30 минут	Масло	Достижение максимальной твердости.
Отпуск	200 - 300 / 392 - 572	1 час	Воздух	Снижение хрупкости, повышение прочности.

Процесс термообработки для CPM S35VN включает аустенизацию, закалку и отпуск. Эта последовательность важна для достижения необходимого баланса между твердостью и прочностью. Металлургические преобразования во время этих обработок существенно влияют на микроструктуру, что приводит к улучшению эксплуатационных характеристик.

Типичные применения и конечные использования

Отрасль/Сектор	Пример специфического применения	Ключевые свойства стали, используемые в этом применении	Причина выбора
Производство ножей	Ножи высокого класса	Отличная сохранность заточки, стойкость к коррозии	Производительность и долговечность
Изготовление инструментов	Режущие инструменты	Высокая твердость, стойкость к износу	Долговечность и эффективность
Аэрокосмическая промышленность	Компоненты	Прочность, теплостойкость	Безопасность и надежность

Другие применения включают:
- Хирургические инструменты
- Промышленные лезвия
- Оборудование для активного отдыха высокого класса

CPM S35VN выбирается для применения, где комбинация сохранности заточки, прочности и коррозионной стойкости имеет критическое значение. Её производительность в требовательных условиях делает её предпочтительным выбором для высококачественных продуктов.

Важные соображения, критерии выбора и дополнительные сведения

Особенность/Свойство	CPM S35VN	AISI 440C	D2	Краткая примечание о преимуществах/недостатках или компромиссах
Ключевое механическое свойство	Высокая твердость	Умеренная твердость	Высокая твердость	S35VN предлагает лучшую прочность.
Ключевой аспект коррозии	Хорошая	Умеренная	Плохая	S35VN более устойчива к коррозии.
Сваримость	Умеренная	Хорошая	Плохая	S35VN требует тщательной сварки.
Обрабатываемость	Умеренная	Хорошая	Плохая	S35VN сложнее в обработке.
Формуемость	Плохая	Умеренная	Плохая	Ограниченные возможности формовки.
Приблизительная относительная стоимость	Высокая	Умеренная	Низкая	S35VN дороже.
Типичная доступность	Умеренная	Высокая	Высокая	S35VN может быть менее доступна.

При выборе CPM S35VN учитывают её рентабельность, доступность и специфические требования приложения. Несмотря на то, что она может быть дороже альтернатив, её превосходные характеристики сохранности заточки и коррозионной стойкости оправдывают инвестиции для высокопроизводительных приложений. Кроме того, её уникальные свойства делают её подходящей для нишевых применений, где традиционные стали могут не дотягивать.

В заключение, сталь CPM S35VN выделяется благодаря своему исключительному балансу твердости, прочности и коррозионной стойкости, что делает её лучшим выбором для требовательных приложений в различных отраслях.