S136 Сталь: Свойства и ключевые применения в литье

Сталь S136, также известная как нержавеющая сталь для форм, представляет собой высокопроизводимую инструментальную сталь, используемую в производстве форм и штампов. Классифицируется как аустенитная нержавеющая сталь, S136 характеризуется высокой коррозийной стойкостью, отличной полируемостью и хорошей обрабатываемостью. Основные легирующие элементы в S136 включают хром (Cr), никель (Ni) и молибден (Mo), которые существенно влияют на её свойства.

Всеобъемлющий обзор

Сталь S136 разработана для применения, требующего высокой износостойкости и защиты от коррозии. Ее состав обычно включает около 13% хрома, 0.3% углерода и 1% молибдена, что повышает ее твердость и прочность. Эта сталь часто используется в производстве форм для литья пластмасс, где критично важно сопротивление высоким температурам и коррозионным воздействиям.

Преимущества:
- Коррозионная стойкость: S136 имеет отличную стойкость к ржавчине и коррозии, что делает её подходящей для использования в влажных или химически агрессивных средах.
- Высокая твердость: Сталь может достигать высоких уровней твердости, что полезно для износостойкости в применениях с формами.
- Полируемость: S136 может быть полирована до высокого блеска, что важно для эстетических приложений и уменьшения трения на поверхностях форм.

Ограничения:
- Цена: S136, как правило, более дорогая, чем другие инструментальные стали из-за своих легирующих элементов и требований к обработке.
- Сваривание: Хотя ее можно сваривать, необходимо принимать специальные меры предосторожности, чтобы избежать трещин и обеспечить правильную целостность соединения.

Исторически сталь S136 приобрела популярность в индустрии производства форм благодаря своим превосходным характеристикам по сравнению с традиционными углеродными сталями. Ее уникальные свойства сделали её предпочтительным выбором для высококачественных форм, особенно в пластиковой промышленности.

Альтернативные названия, стандарты и эквиваленты

Стандартная организация	Обозначение/Класс	Страна/Регион происхождения	Примечания/Замечания
UNS	S13600	США	Ближайший эквивалент AISI 420
AISI/SAE	AISI 420	США	Незначительные композиционные различия
ASTM	ASTM A681	США	Спецификация для нержавеющих инструментальных сталей
EN	EN 1.2083	Европа	Эквивалентный класс с аналогичными свойствами
JIS	JIS SUS420J2	Япония	Аналогичная коррозионная стойкость, но другие механические свойства

В таблице выше перечислены различные стандарты и эквиваленты для стали S136. Следует отметить, что хотя AISI 420 часто считается эквивалентом, она может не обеспечивать такой же уровень коррозионной стойкости или полируемости, которые критически важны в применениях с формами.

Ключевые свойства

Химический состав

Элемент (символ и название)	Процентное содержание (%)
C (Углерод)	0.30 - 0.40
Cr (Хром)	12.0 - 14.0
Ni (Никель)	0.5 - 1.0
Mo (Молибден)	0.5 - 1.0
Mn (Марганец)	1.0 max
Si (Кремний)	1.0 max
P (Фосфор)	0.03 max
S (Сера)	0.03 max

Основные легирующие элементы в стали S136 играют ключевую роль:
- Хром: Увеличивает коррозионную стойкость и твердость.
- Никель: Улучшает прочность и пластичность.
- Молибден: Увеличивает твердость и сопротивление локальной коррозии.

Механические свойства

Свойство	Состояние/Температура	Температура испытания	Типичное значение/Диапазон (метрические)	Типичное значение/Диапазон (имперские)	Ссылка на стандарт для метода испытания
Прочность на растяжение	Отожженная	Комнатная температура	600 - 800 МПа	87 - 116 ksi	ASTM E8
Температура текучести (0.2% смещение)	Отожженная	Комнатная температура	400 - 600 МПа	58 - 87 ksi	ASTM E8
Удлинение	Отожженная	Комнатная температура	10 - 15%	10 - 15%	ASTM E8
Твердость (HRC)	Отожженная	Комнатная температура	30 - 40 HRC	30 - 40 HRC	ASTM E18
Ударная прочность	Отожженная	-20°C	30 - 50 Дж	22 - 37 ft-lbf	ASTM E23

Механические свойства стали S136 делают её подходящей для приложений, связанных с значительными механическими нагрузками. Ее высокая прочность на растяжение и текучесть обеспечивают структурную целостность под воздействием нагрузки, в то время как удлинение указывает на хорошую пластичность, позволяющую деформацию без разрушения.

Физические свойства

Свойство	Состояние/Температура	Значение (метрические)	Значение (имперские)
Плотность	Комнатная температура	7.8 г/см³	0.282 lb/in³
Температура/Диапазон плавления	-	1400 - 1450 °C	2552 - 2642 °F
Теплопроводность	Комнатная температура	25 Вт/м·К	14.5 BTU·in/(ч·фут²·°F)
Удельная теплоемкость	Комнатная температура	500 Дж/кг·К	0.12 BTU/фунт·°F
Электрическое сопротивление	Комнатная температура	0.72 мкОм·м	0.0000013 Ω·in

Ключевые физические свойства, такие как плотность и температура плавления, важны для обработки и применения. Относительно высокая температура плавления позволяет стали S136 сохранять свою целостность при повышенных температурах, что делает её подходящей для высокотемпературных приложений.

Коррозионная стойкость

Коррозионный агент	Концентрация (%)	Температура (°C/°F)	Рейтинг устойчивости	Примечания
Хлориды	3-10	20-60 / 68-140	Хорошо	Риск образования питтинга
Кислоты	10-20	20-40 / 68-104	Удовлетворительно	Подверженность коррозионным трещинам от напряжений
Щелочные растворы	5-15	20-60 / 68-140	Отлично	Устойчивость к щелочным средам
Атмосферные	-	-	Отлично	Хорошо для применения на открытом воздухе

Сталь S136 демонстрирует отличную стойкость к различным коррозионным условиям, особенно в щелочных растворах. Однако она подвержена питтинговой коррозии в хлоридных средах и коррозионным трещинам в кислых условиях. По сравнению с другими марками, такими как AISI 420 и AISI 440C, S136 предлагает превосходную коррозионную стойкость, особенно во влажных и химически агрессивных условиях.

Тепловая стойкость

Свойство/Ограничение	Температура (°C)	Температура (°F)	Примечания
Максимальная температура постоянной эксплуатации	300	572	Подходит для длительного воздействия
Максимальная температура прерывистой эксплуатации	400	752	Только для кратковременного воздействия
Температура отслаивания	600	1112	Риск окисления выше этой температуры
Учет прочности на разрушение	400	752	Начинает degradировать при этой температуре

Сталь S136 сохраняет свои механические свойства при повышенных температурах, что делает ее подходящей для приложений, связанных с теплом. Однако необходимо избегать длительного воздействия температур выше 300 °C, так как это может привести к окислению и деградации материала.

Свойства обработки

Сварка

Процесс сварки	Рекомендуемый наплавочный металл (классификация AWS)	Типичный защитный газ/флюс	Примечания
TIG	ER 308L	Аргон	Рекомендуется предварительный нагрев
MIG	ER 308L	Смесь аргона и CO2	Рекомендуется термообработка после сварки

Сталь S136 можно сваривать с использованием стандартных процессов, таких как TIG и MIG. Однако рекомендуется предварительный нагрев, чтобы минимизировать риск трещин. Термальная обработка после сварки может помочь снять напряжения и улучшить общую целостность сварного шва.

Обрабатываемость

Параметр обработки	Сталь S136	AISI 1212	Примечания/Советы
Индекс относительной обрабатываемости	70	100	Умеренная обрабатываемость
Типичная резальная скорость	30 м/мин	50 м/мин	Регулируйте в зависимости от износа инструмента

Сталь S136 имеет умеренную обрабатываемость по сравнению с контрольными сталями, такими как AISI 1212. Для достижения наилучших результатов следует использовать оптимальные резальные скорости и инструменты, а также следить за избежанием чрезмерного нагрева во время обработки.

Формуемость

Сталь S136 демонстрирует хорошую формуемость, позволяя как холодное, так и горячее формование. Однако из-за высокой твердости необходимо соблюдать осторожность, чтобы избежать упрочнения при холодном формовании. Рекомендуемые радиусы изгиба должны соблюдаться, чтобы предотвратить трещины.

Термическая обработка

Процесс обработки	Температурный диапазон (°C/°F)	Типичное время выдержки	Способ охлаждения	Основная цель / Ожидаемый результат
Отжиг	800 - 850 / 1472 - 1562	1 - 2 часа	Воздух	Смягчение, улучшение обрабатываемости
Закалка	1000 - 1100 / 1832 - 2012	30 минут	Масло	Увеличение твердости
Закалка	200 - 300 / 392 - 572	1 час	Воздух	Снижение хрупкости

Процессы термической обработки значительно влияют на микроструктуру и свойства стали S136. Отжиг смягчает материал, улучшая обрабатываемость, тогда как закалка увеличивает твердость и устойчивость к износу. Закалка необходима для уменьшения хрупкости и улучшения прочности.

Типичные применения и конечные использования

Отрасль/Сектор	Пример конкретного применения	Ключевые свойства стали, используемые в этом приложении	Причина выбора
Автомобильная	Формы для литья бамперов	Высокая твердость, коррозионная стойкость	Долговечность и длительный срок службы
Потребительские товары	Формы для бытовых предметов	Отличная полируемость, износостойкость	Эстетическая отделка и производительность
Медицинские устройства	Формы для хирургических инструментов	Коррозионная стойкость, биосовместимость	Безопасность и гигиена

Другие применения включают:
- Формы для электронных компонентов
- Оборудование для переработки пищи
- Компоненты для аэрокосмических приложений

Сталь S136 выбирается для этих приложений благодаря уникальному сочетанию твердости, коррозионной стойкости и способности достигать высокого качества отделки, что делает её идеальной как для функциональных, так и эстетических требований.

Важные соображения, критерии выбора и дополнительные сведения

Особенность/Свойство	Сталь S136	AISI 420	AISI 440C	Краткое примечание о преимуществах/недостатках или компромиссах
Ключевое механическое свойство	Высокая твердость	Умеренная твердость	Высокая твердость	S136 предлагает лучшую коррозионную стойкость, чем AISI 420
Ключевой аспект коррозии	Отлично	Хорошо	Удовлетворительно	S136 превосходит в коррозионных средах
Сварка	Умеренная	Хорошая	Плохая	S136 требует осторожных сварочных практик
Обрабатываемость	Умеренная	Хорошая	Плохая	AISI 420 легче обрабатывать
Формуемость	Хорошая	Удовлетворительная	Плохая	S136 можно формовать с осторожностью
Приблизительная относительная стоимость	Высокая	Умеренная	Умеренная	S136 более дорогая из-за легирующих элементов
Типичная доступность	Умеренная	Высокая	Высокая	S136 может быть не так легко доступна, как AISI 420

При выборе стали S136 следует учитывать такие факторы, как экономическая эффективность, доступность и специфические требования применения. Ее уникальные свойства делают её подходящей для высокопроизводительных приложений, но более высокая цена и умеренная обрабатываемость могут ограничить её использование в некоторых сценариях. Понимание компромиссов между S136 и альтернативными марками имеет решающее значение для оптимального выбора материалов в инженерных приложениях.