Сталь S35VN: свойства и ключевые применения объяснены
Поделиться
Table Of Content
Table Of Content
Сталь S35VN, также известная как CPM S35VN, является высокопроизводственной нержавеющей сталью, которая относится к категории мартенситных нержавеющих сталей. Она в первую очередь классифицируется как легированная сталь со средним содержанием углерода, известная своим отличным балансом между износостойкостью, прочностью и коррозионной стойкостью. Основные легирующие элементы в S35VN включают углерод (C), хром (Cr), ванадий (V) и молибден (Mo), каждый из которых значительно влияет на ее общие свойства.
Полный обзор
Сталь S35VN является продуктом технологии металлургии с частицами (CPM), которая улучшает ее микроструктуру и механические свойства по сравнению с традиционными методами производства стали. Добавление ванадия улучшает износостойкость и прочность, в то время как хром обеспечивает коррозионную стойкость и способствует образованию твердой мартенситной структуры при термообработке. Молибден дополнительно повышает прочность стали и стойкость к коррозии типичного вида.
У S35VN есть несколько значительных характеристик:
- Высокая износостойкость: Идеально подходит дляApplications, требующих прочности и долговечности.
- Хорошая прочность: Обеспечивает сопротивление откалыванию и растрескиванию, что делает ее подходящей для сложных задач.
- Коррозионная стойкость: Хорошо работает в различных средах, включая влажные и коррозионные условия.
Преимущества и ограничения
Плюсы | Минусы |
---|---|
Отличная удерживаемость края | Более сложная заточка по сравнению с более мягкими сталями |
Хорошая коррозионная стойкость | Высокая стоимость по сравнению со стандартными нержавеющими сталями |
Увеличенная прочность | Требует тщательной термообработки для достижения оптимальных свойств |
S35VN завоевала популярность в промышленности ножей и высокопроизводительных инструментов благодаря своему уникальному сочетанию свойств. Ее историческое значение заключается в ее разработке как улучшения по сравнению с более ранней сталью CPM S30V, которая решает некоторые ограничения, присущие этому классу.
Альтернативные названия, стандарты и эквиваленты
Стандартная организация | Обозначение/Класс | Страна/Регион происхождения | Примечания/Замечания |
---|---|---|---|
UNS | S35VN | США | Ближайший эквивалент AISI 440C с улучшенной прочностью |
AISI/SAE | S35VN | США | Улучшенная версия S30V с лучшей прочностью |
ASTM | A240 | США | Стандартная спецификация для нержавеющих стальных плит |
JIS | SUS440C | Япония | Похожие свойства, но с различными требованиями к термообработке |
Хотя S35VN часто сравнивают с другими нержавеющими сталями, такими как AISI 440C и S30V, важно отметить, что уникальный состав S35VN предлагает улучшенную прочность и удерживаемость края, что делает ее предпочтительным выбором для высокопроизводительных приложений.
Ключевые свойства
Химический состав
Элемент (Символ и название) | Процентный диапазон (%) |
---|---|
C (Углерод) | 1.40 - 1.50 |
Cr (Хром) | 14.00 - 15.00 |
V (Ванадий) | 3.00 - 3.50 |
Mo (Молибден) | 1.00 - 1.50 |
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 S35VN включает:
- Углерод: Увеличивает твердость и прочность за счет образования карбидов.
- Хром: Улучшает коррозионную стойкость и способствует образованию твердой мартенситной структуры.
- Ванадий: Улучшает износостойкость и прочность за счет уточнения структуры зерна.
- Молибден: Повышает прочность и устойчивость к местной коррозии.
Механические свойства
Свойство | Состояние/Темпер | Температура испытания | Типичное значение/Диапазон (метрическая система - SI) | Типичное значение/Диапазон (имперская система) | Справочный стандарт для метода испытания |
---|---|---|---|---|---|
Прочность на растяжение | Закаленные и отпущенные | Температура комнаты | 1,200 - 1,300 МПа | 174 - 188 ksi | ASTM E8 |
Упругая прочность (с 0.2% смещения) | Закаленные и отпущенные | Температура комнаты | 1,100 - 1,200 МПа | 160 - 174 ksi | ASTM E8 |
Удлинение | Закаленные и отпущенные | Температура комнаты | 5 - 7% | 5 - 7% | ASTM E8 |
Твердость | Закаленные и отпущенные | Температура комнаты | 58 - 62 HRC | 58 - 62 HRC | ASTM E18 |
Ударная прочность | Закаленные и отпущенные | -20°C | 50 - 60 Дж | 37 - 44 ft-lbf | ASTM E23 |
Сочетание этих механических свойств делает сталь S35VN особенно подходящей дляApplications, которые требуют высокой прочности и прочности, такие как лезвия ножей и режущие инструменты. Ее высокая прочность на растяжение и упругая прочность обеспечивают структурную целостность при механической нагрузке, в то время как ее твердость обеспечивает отличную износостойкость.
Физические свойства
Свойство | Состояние/Температура | Значение (метрическая система - SI) | Значение (имперская система) |
---|---|---|---|
Плотность | Температура комнаты | 7.75 г/см³ | 0.28 фунт/дюйм³ |
Температура плавления | - | 1,400 - 1,500 °C | 2,552 - 2,732 °F |
Теплопроводность | Температура комнаты | 25 W/м·K | 14.5 BTU·in/(ч·фут²·°F) |
Удельная теплоемкость | Температура комнаты | 460 Дж/кг·K | 0.11 BTU/фунт·°F |
Электрическое сопротивление | Температура комнаты | 0.5 µΩ·м | 0.5 µΩ·дюйм |
Коэффициент теплового расширения | Температура комнаты | 11.5 x 10⁻⁶ /K | 6.4 x 10⁻⁶ /°F |
Практическое значение ключевых физических свойств для S35VN включает:
- Плотность: Влияет на вес и баланс инструментов и ножей, что делает ее подходящей дляApplications, где важен вес.
- Теплопроводность: Важна дляApplications, которые включают процессы термообработки, обеспечивая равномерный обогрев и охлаждение.
- Коэффициент теплового расширения: Ключевое дляApplications, где необходима размерная стабильность при изменениях температуры.
Коррозионная стойкость
Коррозионный агент | Концентрация (%) | Температура (°C/°F) | Рейтинг устойчивости | Примечания |
---|---|---|---|---|
Хлориды | 3.5% | 25°C/77°F | Хорошо | Риск местной коррозии |
Кислоты (серная) | 10% | 25°C/77°F | Умеренно | Подвержена локализованной коррозии |
Щелочные растворы | 10% | 25°C/77°F | Хорошо | В целом устойчива |
Атмосферные условия | - | - | Отлично | Хорошо работает в влажных условиях |
S35VN обладает хорошей коррозионной стойкостью в различных средах, включая атмосферные условия, хлориды и щелочные растворы. Однако она подвержена местной коррозии в средах с высоким содержанием хлоридов, что является общей проблемой для нержавеющих сталей. По сравнению с другими классами, такими как AISI 440C и S30V, S35VN предлагает улучшенную прочность и устойчивость к откалыванию, что делает ее лучшим выбором дляApplications, где критичны как коррозионная стойкость, так и механические характеристики.
Теплостойкость
Свойство/Предел | Температура (°C) | Температура (°F) | Примечания |
---|---|---|---|
Максимальная температура непрерывной работы | 300°C | 572°F | Подходит дляApplications с высокой температурой |
Максимальная температура прерывистой работы | 400°C | 752°F | Может выдерживать краткосрочное воздействие более высоких температур |
Температура начала разложения | 600°C | 1,112°F | Начинает терять свойства при повышенных температурах |
При повышенных температурах S35VN хорошо сохраняет свои механические свойства, что делает ее подходящей дляApplications, которые могут подвергаться термическому циклированию. Однако длительное воздействие температур выше 300°C может привести к снижению твердости и прочности, что требует внимательного рассмотрения вApplications с высокой температурой.
Свойства обработки
Сварочная способность
Процесс сварки | Рекомендуемый наполнитель (классификация AWS) | Типичный защитный газ/флюс | Примечания |
---|---|---|---|
TIG | ER 316L | Аргон | Требует предварительного нагрева, чтобы избежать трещин |
MIG | ER 308L | Аргон/CO2 | Рекомендуется постсварочная термообработка |
S35VN может быть сварен с использованием традиционных методов, но необходимо быть осторожным, чтобы избежать трещин из-за высокого содержания углерода. Предварительный нагрев и постсварочная термообработка могут помочь смягчить эти проблемы и обеспечить целостность сварного шва.
Обрабатываемость
Параметр обработки | S35VN | AISI 1212 | Примечания/Советы |
---|---|---|---|
Индекс относительной обрабатываемости | 60% | 100% | Более сложная обработка, чем у более мягких сталей |
Типичная скорость резания (точение) | 30-40 м/мин | 60-80 м/мин | Используйте карбидные инструмент для наилучших результатов |
Обработка S35VN требует специализированных инструментов и технологий из-за ее твердости. Рекомендуются карбидные инструменты, а более низкие скорости резания могут помочь достичь лучших поверхностных отделок.
Формуемость
S35VN не особенно подходит для широких формовочных процессов из-за своей высокой твердости и прочности. Холодное формование возможно, но может привести к упрочнению, требуя тщательного контроля радиусов изгиба и формовочных технологий.
Термообработка
Процесс термообработки | Диапазон температур (°C/°F) | Типичное время выдержки | Метод охлаждения | Основная цель / Ожидаемый результат |
---|---|---|---|---|
Отжиг | 1,000 - 1,100°C / 1,832 - 2,012°F | 1-2 часа | Охлаждение воздухом | Снизить твердость, улучшить обрабатываемость |
Закалка | 1,050 - 1,100°C / 1,922 - 2,012°F | 30 минут | Масло или воздух | Достичь твердости и прочности |
Отпуск | 400 - 600°C / 752 - 1,112°F | 1 час | Охлаждение воздухом | Снизить хрупкость, увеличить прочность |
Процессы термообработки для S35VN включают аустенитирование, закалку и отпуск для достижения желаемого баланса между твердостью и прочностью. Металлургические превращения в процессе этих обработок существенно влияют на микроструктуру, приводя к тонкому распределению карбидов, которые повышают износостойкость.
Типичные применения и конечные использования
Отрасль/Сектор | Конкретный пример применения | Ключевые свойства стали, используемые в этом приложении | Причина выбора (кратко) |
---|---|---|---|
Производство ножей | Ремесленные кухонные ножи | Высокая износостойкость, удерживаемость края | Предпочтительно для премиальных столовых приборов |
Инструментальная промышленность | Режущие инструменты | Прочность, твердость | Подходит для сложных задач механической обработки |
Медицинские устройства | Хирургические инструменты | Коррозионная стойкость, прочность | Необходимо для стерильных условий |
Другие применения включают:
-
- Компоненты аэрокосмической промышленности
-
- Автомобильные детали
-
- Промышленное оборудование
S35VN выбирается для этихApplications благодаря своему уникальному сочетанию свойств, особенно своей способности сохранять острые края и сопротивляться износу в сложных условиях.
Важные соображения, критерии выбора и дальнейшие сведения
Особенность/Свойство | S35VN | AISI 440C | S30V | Краткая информация о плюсах/минусах или компромиссах |
---|---|---|---|---|
Ключевое механическое свойство | Высокая прочность, стойкость | Высокая твердость | Хорошая удерживаемость края | S35VN предлагает баланс между прочностью и износостойкостью |
Ключевой аспект коррозии | Хорошая стойкость | Умеренная стойкость | Хорошая стойкость | S35VN показывает лучшие результаты в влажных условиях |
Сварочная способность | Умеренная | Плохая | Умеренная | Требует осторожности, чтобы избежать трещин |
Обрабатываемость | Сложная | Легкая | Умеренная | S35VN требует специализированного инструмента |
Формуемость | Ограниченная | Умеренная | Ограниченная | Не идеальна для широких формовок |
Приблизительная относительная стоимость | Выше | Умеренная | Выше | Стоимость отражает преимущества в производительности |
Типичная доступность | Умеренная | Высокая | Высокая | S35VN менее распространена, чем 440C |
При выборе S35VN следует учитывать ее рентабельность, доступность и специфические требования кApplications. Хотя она может быть дороже некоторых альтернатив, ее превосходные характеристики в удерживании края и прочности часто оправдывают инвестиции. Кроме того, ее доступность может варьироваться, поэтому источник из надежных поставщиков имеет решающее значение для обеспечения постоянного качества.
В заключение, сталь S35VN выделяется как универсальный и высокопроизводительный материал, особенно подходящий дляApplications, требующих сочетания прочности, устойчивости и коррозионной стойкости. Ее уникальные свойства, вытекающие из ее состава и обработки, делают ее предпочтительным выбором в различных отраслях, особенно в высококачественном производстве ножей и инструментов.