Nak55 сталь: свойства и ключевые применения в литье

Сталь Nak55, также известная как формационная сталь, представляет собой сталь для инструмента высокой производительности, в первую очередь классифицируемую как среднеуглеродистая легированная сталь. Она характеризуется отличной обрабатываемостью, износостойкостью и прочностью, что делает ее предпочтительным выбором для различных инструментальных приложений, особенно в производстве форм и штампов. Основными легирующими элементами в стали Nak55 являются углерод (C), хром (Cr) и молибден (Mo), которые значительно влияют на ее механические свойства и характеристики производительности.

Обзор

Сталь Nak55 специально разработана для применения, требующего высокой износостойкости и способности выдерживать высокие температуры. Содержание углерода обычно составляет от 0,5% до 0,6%, что способствует ее твердости и прочности. Хром улучшает коррозионную стойкость и упрочняемость, в то время как молибден повышает прочность и стабильность при повышенных температурах.

Самыми значительными характеристиками стали Nak55 являются высокая твердость, отличная износостойкость и хорошая обрабатываемость. Эти свойства делают ее подходящей для производства сложных форм и тонких конструкций в формах и штампах. Однако у стали Nak55 также есть ограничения, такие как ее восприимчивость к растрескиванию при закалке и необходимость тщательной термообработки для достижения оптимальных свойств.

Преимущества:
- Высокая износостойкость, идеальна для инструментальных приложений.
- Хорошая обрабатываемость, обеспечивающая эффективные производственные процессы.
- Отличная прочность, обеспечивающая долговечность в сложных условиях эксплуатации.

Недостатки:
- Восприимчива к растрескиванию, если не обработана правильно.
- Ограниченная коррозионная стойкость по сравнению с нержавеющими сталями.
- Более высокая стоимость по сравнению с сталями низкого качества.

Что касается рыночной позиции, сталь Nak55 широко используется в отрасли производства форм, особенно в регионах с развитыми производственными мощностями. Ее историческое значение связано с ее способностью удовлетворять развивающиеся требования точной обработки и производства форм.

Альтернативные названия, стандарты и эквиваленты

Стандартная организация	Обозначение/Градация	Страна/Регион происхождения	Примечания
UNS	S7	США	Ближайший эквивалент с аналогичными свойствами
AISI/SAE	AISI D2	США	Незначительные различия в составе; более высокое содержание углерода
ASTM	A681	США	Спецификация стали для инструментов
JIS	SKD11	Япония	Аналогичная производительность, но разные требования к термообработке
DIN	1.2379	Германия	Эквивалент с незначительными вариациями в составе

В приведенной выше таблице представлены различные стандарты и эквиваленты для стали Nak55. Примечательно, что хотя такие градации, как AISI D2 и JIS SKD11, часто считаются эквивалентными, они могут показывать различия в упрочняемости и прочности, что может повлиять на их производительность в конкретных приложениях.

Ключевые свойства

Химический состав

Элемент (Символ и название)	Процентный диапазон (%)
C (Углерод)	0.50 - 0.60
Cr (Хром)	5.00 - 6.00
Mo (Молибден)	1.00 - 1.50
Mn (Марганец)	0.20 - 0.50
Si (Кремний)	0.20 - 0.50
P (Фосфор)	≤ 0.030
S (Сера)	≤ 0.030

Основные легирующие элементы в стали Nak55 играют ключевую роль в определении ее свойств. Углерод жизненно необходим для твердости и прочности, в то время как хром улучшает коррозионную стойкость и упрочняемость. Молибден способствует прочности и стабильности при высоких температурах, что делает Nak55 подходящей для сложных приложений.

Механические свойства

Свойство	Состояние/Температура	Температура испытания	Типичное значение/Диапазон (Метрика)	Типичное значение/Диапазон (Имперская)	Справочный стандарт для метода испытания
У Tensile Strength	Закаленная и отпущенная	Комнатная температура	1,200 - 1,400 MPa	174 - 203 ksi	ASTM E8
Yield Strength (0.2% offset)	Закаленная и отпущенная	Комнатная температура	1,000 - 1,200 MPa	145 - 174 ksi	ASTM E8
Удлинение	Закаленная и отпущенная	Комнатная температура	10 - 15%	10 - 15%	ASTM E8
Твердость (HRC)	Закаленная и отпущенная	Комнатная температура	58 - 62 HRC	58 - 62 HRC	ASTM E18
Ударная прочность	Закаленная и отпущенная	-20°C	20 - 30 J	15 - 22 ft-lbf	ASTM E23

Механические свойства стали Nak55, особенно высокая прочность на растяжение и предельная прочность, делают ее подходящей для приложений, связанных с значительными механическими нагрузками. Твердость, достигнутая за счет термообработки, позволяет обеспечить эффективную износостойкость, в то время как процент удлинения указывает на хорошую пластичность, необходимую для предотвращения хрупкого разрушения.

Физические свойства

Свойство	Состояние/Температура	Значение (Метрика)	Значение (Имперская)
Плотность	Комнатная температура	7.85 g/cm³	0.284 lb/in³
Температура плавления	-	1,400 - 1,500 °C	2,552 - 2,732 °F
Теплопроводность	Комнатная температура	25 W/m·K	14.5 BTU·in/h·ft²·°F
Удельная теплоемкость	Комнатная температура	0.46 kJ/kg·K	0.11 BTU/lb·°F
Электрическое сопротивление	Комнатная температура	0.0001 Ω·m	0.0001 Ω·in

Плотность стали Nak55 указывает на ее значительную массу, что способствует ее долговечности в приложениях. Температура плавления критически важна для процессов, связанных с высокими температурами, в то время как теплопроводность и удельная теплоемкость необходимы для понимания процессов термообработки и теплового управления в инструментальных приложениях.

Коррозионная стойкость

Коррозионный агент	Концентрация (%)	Температура (°C/°F)	Рейтинг стойкости	Примечания
Хлориды	3-5	25°C/77°F	Удовлетворительно	Риск коррозии
Кислоты	10-20	20°C/68°F	Плохо	Восприимчив к коррозии
Щелочные растворы	5-10	25°C/77°F	Удовлетворительно	Умеренная стойкость
Атмосферные	-	-	Хорошо	Хорошо работает в мягких условиях

Сталь Nak55 обладает умеренной коррозионной стойкостью, особенно в атмосферных условиях. Однако она подвержена коррозии в хлоридной среде и может корродировать в кислых условиях. По сравнению с нержавеющими сталями коррозионная стойкость Nak55 ограничена, что делает ее менее подходящей для приложений, подвергаемых воздействию жестких условий.

Тепловая стойкость

Свойство/Лимит	Температура (°C)	Температура (°F)	Примечания
Максимальная температура непрерывной эксплуатации	300°C	572°F	Подходит для длительного воздействия
Максимальная температура прерывистого обслуживания	400°C	752°F	Кратковременное воздействие
Температура масштабирования	500°C	932°F	Риск окисления за пределами этого предела

Сталь Nak55 сохраняет свои механические свойства при повышенных температурах, что делает ее подходящей для приложений, связанных с теплом. Тем не менее, необходимо избегать окисления и масштабирования, которые могут нарушить ее целостность.

Свойства обработки

Свариваемость

Процесс сварки	Рекомендуемый наполнитель (классификация AWS)	Типичный защитный газ/флюс	Примечания
MIG	ER70S-6	Аргон + CO2	Хорошо подходит для тонких участков
TIG	ER80S-Ni	Аргон	Требует предварительного подогрева
Электродная	E7018	-	Подходит для общих приложений

Сталь Nak55 может быть сварена с использованием различных процессов, хотя предварительный подогрев часто необходим для предотвращения растрескивания. Выбор наполнителя имеет решающее значение для обеспечения совместимости и сохранения механических свойств в зоне сварки.

Обрабатываемость

Параметр обработки	Сталь Nak55	AISI 1212	Примечания/Советы
Индекс относительной обрабатываемости	70%	100%	Сталь Nak55 обрабатывается, но требует тщательного инструмента.
Типичная скорость резания (Токарная)	30 м/мин	50 м/мин	Настройте скорости в зависимости от инструмента и условий.

Сталь Nak55 предлагает хорошую обрабатываемость, хотя требует специфического инструмента и условий резания для оптимизации производительности. Индекс относительной обрабатываемости указывает на то, что хотя сталь обрабатываема, она не так легка в обработке, как некоторые стали низкого качества.

Формуемость

Сталь Nak55 имеет умеренную формуемость, подходящую для холодной и горячей формовки. Однако из-за своей твердости может потребоваться специальное внимание к гибке и формовке, особенно в сложных геометриях. Может произойти упрочнение, что требует тщательного контроля процесса формовки, чтобы избежать растрескивания.

Термообработка

Процесс обработки	Диапазон температур (°C/°F)	Типичное время выдержки	Метод охлаждения	Основная цель / Ожидаемый результат
Отжиг	600 - 700 °C / 1,112 - 1,292 °F	1 - 2 часа	Воздух или масло	Снизить твердость, улучшить обрабатываемость
Закалка	1,000 - 1,050 °C / 1,832 - 1,922 °F	30 минут	Масло или вода	Увеличить твердость и прочность
Отпуск	500 - 600 °C / 932 - 1,112 °F	1 час	Воздух	Снизить хрупкость, повысить прочность

Термообработка имеет решающее значение для стали Nak55 для достижения желаемых механических свойств. Процесс закалки увеличивает твердость, в то время как отпуск снижает хрупкость, позволяя достичь баланса между прочностью и устойчивостью. Понимание этих превращений является важным для оптимизации производительности стали в конкретных приложениях.

Типичные применения и конечные использования

Отрасль/Сектор	Пример конкретного применения	Ключевые свойства стали, используемые в этом приложении	Причина выбора
Автомобильная	Формы для инъекций	Высокая износостойкость, прочность	Долговечные формы для массового производства
Аэрокосмическая	Литье под давлением	Высокая прочность, тепловая стойкость	Точные компоненты под нагрузкой
Товары народного потребления	Пластиковые формы	Прекрасная обрабатываемость, износостойкость	Сложные формы и конструкции
Электроника	Штампы	Хорошая прочность, размерная стабильность	Высокая точность в производстве компонентов

Другие применения включают:
- Медицинские устройства: Прецизионные формы для хирургических инструментов.
- Упаковка: Формы для создания упаковочных материалов.
- Строительство: Инструменты и штампы для формирования конструктивных компонентов.

Сталь Nak55 выбирается для этих приложений благодаря отличному балансу твердости, прочности и обрабатываемости, что делает ее идеальной для производства высококачественных форм и штампов.

Важные соображения, критерии выбора и дальнейшие сведения

Особенность/Свойство	Сталь Nak55	AISI D2	JIS SKD11	Краткая заметка о плюсах/минусах или компромиссах
Ключевое механическое свойство	Высокая твердость	Высокая твердость	Высокая твердость	Похожие характеристики по твердости, но различные по прочности
Ключевой коррозионный аспект	Удовлетворительно	Плохо	Удовлетворительно	Nak55 предлагает лучшую коррозионную стойкость, чем D2
Свариваемость	Умеренная	Плохо	Умеренная	Nak55 более свариваема, чем D2, но все же требует внимательности
Обрабатываемость	Хорошая	Отличная	Хорошая	D2 проще обрабатывать, чем Nak55
Формуемость	Умеренная	Плохо	Умеренная	Nak55 имеет лучшую формуемость, чем D2
Приблизительная относительная стоимость	Умеренная	Высокая	Умеренная	Стоимость варьируется в зависимости от региона и поставщика
Типичная доступность	Распространенная	Распространенная	Распространенная	Широко доступна на рынке инструментов

При выборе стали Nak55 следует учитывать ее механические свойства, рентабельность и доступность. Хотя она предлагает отличные характеристики в инструментальных приложениях, ее восприимчивость к растрескиванию при закалке и умеренная коррозионная стойкость должны быть взвешены против специфических требований применения. Кроме того, понимание компромиссов с альтернативными марками, такими как AISI D2 и JIS SKD11, может помочь инженерам принимать обоснованные решения на основе потребностей в производительности и экономических факторов.

В заключение, сталь Nak55 выделяется как универсальный и надежный выбор для применения в формах и штампах, обеспечивая баланс твердости, прочности и обрабатываемости, что делает ее основным материалом в инструментальной промышленности.