Сталь N690: Обзор свойств и ключевых применений

Сталь N690, также известная как Bohler N690, является высокопроизводительной нержавеющей сталью, которая относится к категории мартенситных нержавеющих сталей. Эта марка стали в основном легирована хромом, молибденом и ванадием, что значительно улучшает ее твердость, коррозионную стойкость и общие механические свойства. N690 особенно известна своим отличным удержанием остроты и износостойкостью, что делает ее популярным выбором в производстве высококачественных ножей и режущих инструментов.

Обширный обзор

Сталь N690 классифицируется как мартенситная нержавеющая сталь, которая характеризуется высоким содержанием углерода и способностью к закалке с помощью термообработки. Основные легирующие элементы в N690 включают:

• Хром (Cr): Обычно около 17%, что обеспечивает коррозионную стойкость и способствует твердости стали.
• Молибден (Mo): Примерно 1.1%, улучшает стойкость к точечной и трещинообразной коррозии.
• Ванадий (V): Около 0.2%, что улучшает износостойкость и способствует образованию мелкозернистой структуры.

Сочетание этих элементов приводит к образованию стали, которая демонстрирует замечательную твердость, обычно достигая твердости по Роквеллу 58-60 HRC после правильной термообработки.

Преимущества и ограничения

Преимущества (Плюсы)	Ограничения (Минусы)
Отличное удержание остроты и износостойкость	Сложнее обработка по сравнению с менее легированными сталями
Хорошая коррозионная стойкость, подходит для различных условий	Может быть подвержена хрупкости, если не подвергнута термообработке должным образом
Высокая твердость и прочность, что делает ее идеальной для режущих инструментов	Требует осторожного обращения, чтобы избежать сколов или трещин
Хорошо удерживает остроту, что делает ее популярной в ножевых приложениях	Ограниченная пластичность по сравнению с аустенитными нержавеющими сталями

Сталь N690 заняла свою нишу на рынке, особенно в индустрии производства ножей, где ее свойства высоко ценятся. Ее историческое значение связано с ее развитием компанией Bohler, известной производством высококачественных инструментальных сталей, которая установила N690 как эталон производительности в различных приложениях.

Альтернативные названия, стандарты и эквиваленты

Стандартная организация	Обозначение/Класс	Страна/Регион происхождения	Примечания/Комментарии
UNS	S69030	США	Ближайший эквивалент N690
AISI/SAE	440C	США	Незначительные различия в составе; 440C имеет более высокое содержание углерода
ASTM	A276	США	Общая спецификация для нержавеющих стальных прутков
EN	1.4528	Европа	Эквивалентный класс в европейских стандартах
JIS	SUS440C	Япония	Похожие свойства, но различная реакция на термообработку

Хотя N690 часто сравнивают с 440C, важно отметить, что более высокое содержание хрома в N690 обеспечивает лучшую коррозионную стойкость, в то время как 440C может предлагать немного большую твердость из-за его содержания углерода. Это различие может повлиять на выбор стали для конкретных приложений, особенно в средах, где критична коррозионная стойкость.

Ключевые свойства

Химический состав

Элемент (Символ и название)	Диапазон процентного содержания (%)
Углерод (C)	0.90 - 1.00
Хром (Cr)	16.0 - 17.0
Молибден (Mo)	1.0 - 1.2
Ванадий (V)	0.1 - 0.3
Марганец (Mn)	0.5 - 1.0
Кремний (Si)	0.5 макс.
Фосфор (P)	0.03 макс.
Сера (S)	0.03 макс.

Основная роль ключевых легирующих элементов в стали N690 следующая:

• Хром: Увеличивает коррозионную стойкость и твердость.
• Молибден: Улучшает стойкость к точечной коррозии и повышает общую прочность.
• Ванадий: Способствует износостойкости и помогает уточнить зернистую структуру, что приводит к улучшению механических свойств.

Механические свойства

Свойство	Состояние/Закалка	Температура испытания	Типичное значение/Диапазон (Метрическая - SI единицы)	Типичное значение/Диапазон (Имперские единицы)	Справочный стандарт для метода испытания
Уприжная прочность	Закаленная и отпущенная	Комнатная температура	1000 - 1100 MPa	145 - 160 ksi	ASTM E8
Предельная прочность (0.2% показа)	Закаленная и отпущенная	Комнатная температура	800 - 900 MPa	116 - 130 ksi	ASTM E8
Удлинение	Закаленная и отпущенная	Комнатная температура	12 - 15%	12 - 15%	ASTM E8
Твердость	Закаленная и отпущенная	Комнатная температура	58 - 60 HRC	58 - 60 HRC	ASTM E18
Ударная прочность	Закаленная и отпущенная	-20 °C	30 - 40 J	22 - 30 ft-lbf	ASTM E23

Сочетание высокой прочности на разрыв и предельной прочности, наряду с хорошей твердостью, делает сталь N690 подходящей для приложений, требующих высокой механической нагрузки и структурной целостности. Ее способность поддерживать эти свойства в различных условиях критически важна для инструментов и компонентов, подверженных износу и ударам.

Физические свойства

Свойство	Состояние/Температура	Значение (Метрическая - SI единицы)	Значение (Имперские единицы)
Плотность	-	7.8 g/cm³	0.282 lb/in³
Температура/Диапазон плавления	-	1400 - 1450 °C	2552 - 2642 °F
Теплопроводность	20 °C	25 W/m·K	14.5 BTU·in/(ч·ф²·°F)
Удельная теплоемкость	20 °C	500 J/kg·K	0.119 BTU/фунт·°F
Электрическое сопротивление	20 °C	0.75 μΩ·m	0.0013 Ω·in

Практическое значение физических свойств N690 очевидно в ее приложениях. Например, ее высокая плотность способствует весу и балансу ножей, в то время как ее теплопроводность позволяет эффективно рассеивать тепло во время резки. Температура плавления указывает на пригодность для приложений при высоких температурах, хотя необходимо избегать перегрева во время обработки.

Коррозионная стойкость

Коррозионный агент	Концентрация (%)	Температура (°C/°F)	Оценка стойкости	Примечания
Хлориды	3-10	20-60 °C / 68-140 °F	Хорошо	Риск точечной коррозии
Кислоты (Серная)	10-30	20-40 °C / 68-104 °F	Удовлетворительно	Подвержена SCC
Щелочные растворы	5-20	20-60 °C / 68-140 °F	Хорошо	Ограниченная стойкость
Атмосферные условия	-	-	Отлично	Хорошо для наружного применения

Сталь N690 демонстрирует хорошую стойкость к различным коррозионным средам, особенно в атмосферных условиях и при наличии слабых хлоридов. Однако она подвержена точечной коррозии в средах с высоким содержанием хлоридов, что может быть проблемой для морских применений. По сравнению с другими нержавеющими сталями, такими как AISI 440C и 154CM, N690 предлагает превосходную коррозионную стойкость благодаря более высокому содержанию хрома, что делает ее предпочтительным выбором для приложений, требующих долговечности и надежности.

Теплоустойчивость

Свойство/Ограничение	Температура (°C)	Температура (°F)	Примечания
Максимальная температура непрерывной эксплуатации	300 °C	572 °F	Подходит для высокотемпературных приложений
Максимальная температура прерывистой эксплуатации	350 °C	662 °F	Может выдерживать кратковременное воздействие более высоких температур
Температура отслаивания	600 °C	1112 °F	Начинает терять механические свойства за пределами этой температуры

При повышенных температурах сталь N690 сохраняет свои механические свойства до определенного предела. Тем не менее, длительное воздействие высоких температур может привести к окислению и снижению твердости. Важно учитывать эти факторы при выборе N690 для приложений, связанных с теплом.

Свойства обработки

Сварка

Процесс сварки	Рекомендуемый наполнитель (Классификация AWS)	Типичный защитный газ/флюс	Примечания
TIG	ER 316L	Аргон	Рекомендуется предварительный подогрев
MIG	ER 308L	Аргон + CO2	Рекомендуется термообработка после сварки
Электродная сварка	E308-16	-	Осторожный контроль теплового ввода

Сталь N690 может быть сварена с использованием различных процессов, но требует тщательного контроля теплового ввода, чтобы избежать трещин. Часто рекомендуется предварительный подогрев, а термообработка после сварки может помочь снизить внутренние напряжения и улучшить прочность. Выбор наполнителя имеет решающее значение для обеспечения совместимости и поддержания коррозионной стойкости.

Обрабатываемость

Параметр обработки	Сталь N690	AISI 1212	Примечания/Советы
Относительный индекс обрабатываемости	50%	100%	Сложнее обрабатывать из-за твердости
Типичная скорость резания (Точение)	30-40 м/мин	80-100 м/мин	Используйте карбидные инструменты для лучших результатов

Сталь N690 представляет сложности в обработке из-за своей твердости. Оптимальные условия включают использование карбидных инструментов и поддержание низкой скорости резания для предотвращения износа инструмента. Правильное охлаждение и смазка необходимы для достижения желаемой отделки поверхности.

Формуемость

Сталь N690 не известна своей формуемостью, так как это твердая сталь, которая может быть сложной в формировании. Холодная обработка возможна, но может привести к упрочнению, что требует тщательного контроля радиусов изгиба и процессов формовки. Горячая обработка более целесообразна, но температуры необходимо контролировать, чтобы избежать компрометации свойств стали.

Термообработка

Процесс обработки	Диапазон температур (°C/°F)	Типичное время выдержки	Метод охлаждения	Основная цель / Ожидаемый результат
Отжиг	800 - 900 °C / 1472 - 1652 °F	1-2 часа	Воздух или масло	Снижать твердость, улучшать пластичность
Закалка	1000 - 1100 °C / 1832 - 2012 °F	30 минут	Масло или вода	Увеличивать твердость
Отпуск	200 - 600 °C / 392 - 1112 °F	1 час	Воздух	Снижать хрупкость, повышать прочность

Процесс термообработки стали N690 включает закалку и отпуск для достижения желаемой твердости и прочности. Во время закалки сталь быстро охлаждается, чтобы зафиксировать мартенситную структуру, в то время как отпуск помогает снять внутренние напряжения и улучшить пластичность. Понимание этих преобразований имеет значение для оптимизации работы стали в различных приложениях.

Типичные приложения и конечные использования

Отрасль/Сектор	Конкретный пример применения	Ключевые свойства стали, используемые в этом применении	Причина выбора (кратко)
Производство ножей	Премиальные кухонные ножи	Отличное удержание остроты, коррозионная стойкость	Идеально подходит для кулинарного применения
Производство инструмента	Режущие инструменты	Высокая твердость, износостойкость	Необходимо для долговечности
Медицинские инструменты	Хирургические инструменты	Коррозионная стойкость, прочность	Требования безопасности и гигиены
Авиакосмическая промышленность	Компоненты в двигателях самолетов	Высокое соотношение прочности и веса, теплоустойчивость	Критично для производительности

Сталь N690 широко используется в отраслях, требующих высокопроизводительных материалов. Ее отличное удержание остроты делает ее любимым выбором среди производителей ножей, в то время как ее прочность и коррозионная стойкость важны для хирургических инструментов и компонентов авиакосмической отрасли.

Важные аспекты, критерии выбора и дальнейшие сведения

Характеристика/Свойство	Сталь N690	440C	154CM	Краткая запись преимущества/недостатка или компромисса
Ключевое механическое свойство	Высокая твердость	Высокая твердость	Умеренная твердость	N690 предлагает лучшую коррозионную стойкость, чем 440C
Ключевой аспект коррозии	Хороший	Удовлетворительный	Хороший	N690 превосходит в условиях с хлоридами
Сварка	Умеренная	Плохая	Умеренная	N690 требует осторожных методов сварки
Обрабатываемость	Сложная	Умеренная	Хорошая	N690 сложнее обрабатывать, чем 154CM
Формуемость	Ограниченная	Умеренная	Хорошая	N690 менее формуемая, чем 154CM
Приблизительная относительная цена	Умеренная	Низкая	Умеренная	N690 обычно дороже из-за легирующих элементов
Типичная доступность	Умеренная	Высокая	Умеренная	N690 может быть менее доступной, чем 440C

При выборе стали N690 следует учитывать ее рентабельность, доступность и конкретные требования приложения. Хотя она может быть дороже некоторых альтернатив, ее превосходные свойства часто оправдывают инвестиции, особенно в приложениях с высокой производительностью. Кроме того, ее магнитные свойства минимальны, что делает ее подходящей для применения, где магнитные помехи являются проблемой.

В заключение, сталь N690 является универсальным и высокопроизводительным материалом, который превосходит в различных приложениях, особенно там, где критически важны твердость, коррозионная стойкость и удержание остроты. Понимание ее свойств, преимуществ и ограничений имеет значение для принятия обоснованных решений при выборе материала.