Сталевые S390 (Bohler HSS): свойства и ключевые применения

Сталь S390, также известная как Bohler HSS, является сталей быстрорежущего типа (HSS), известной своейExceptional hardness, wear resistance, and ability to maintain cutting performance at elevated temperatures. Классифицируется как инструментальная сталь, S390 в основном используется в приложениях, требующих высокой износостойкости и прочности. Состав стали включает значительное количество вольфрама, молибдена и ванадия, которые способствуют ее уникальным свойствам.

Содержательное Обзор

Сталь S390 классифицируется как быстрорежущая сталь, специально предназначенная для режущих инструментов и приложений, требующих высокой твердости и износостойкости. Основные легирующие элементы в S390 включают вольфрам (W), молибден (Mo) и ванадий (V), которые улучшают его твердость и прочность. Наличие углерода (C) также имеет важное значение, так как он образует карбиды, которые способствуют твердости стали.

Наиболее значительные характеристики стали S390 включают:

• Высокая твердость: Достижимые уровни твердости могут достигать до 67 HRC, что делает ее подходящей для требовательных резательных приложений.
• Отличная износостойкость: Карбидная структура обеспечивает выдающуюся износостойкость, prolonging tool life.
• Хорошая прочность: Несмотря на свою твердость, S390 сохраняет уровень прочности, что предотвращает сведение и трещины во время использования.

Преимущества:
- Исключительная производительность в высокоскоростных резательных приложениях.
- Сохраняет остроту дольше, чем многие другие инструментальные стали.
- Универсальность для различных процессов обработки.

Ограничения:
- Дороже, чем обычные инструментальные стали.
- Требует тщательной термообработки для достижения оптимальных свойств.
- Может быть сложной в обработке из-за своей твердости.

Исторически S390 имела важное значение в производстве резательных инструментов, особенно в таких отраслях, как автомобилестроение и аэрокосмическая промышленность, где точность и долговечность имеют первостепенное значение.

Альтернативные Названия, Стандарты и Эквиваленты

Организация Стандартов	Обозначение/Класс	Страна/Регион Происхождения	Примечания/Комментарии
UNS	T11302	США	Ближайший эквивалент Bohler S390
AISI/SAE	M2	США	Незначительные составные различия
DIN	1.3343	Германия	Похожие свойства, но различная термообработка
JIS	SKH51	Япония	Сравнимая производительность в резательных приложениях
ISO	4957	Международный	Стандарт для быстрорежущих сталей

Тонкие различия между этими классами могут повлиять на производительность в конкретных приложениях. Например, хотя M2 является распространенной альтернативой, она может не достигнуть такой же твердости, как S390, в идентичных условиях термообработки.

Ключевые Свойства

Химический Состав

Элемент (Символ)	Процентный Диапазон (%)
Углерод (C)	1.40 - 1.60
Молибден (Mo)	4.00 - 5.00
Вольфрам (W)	9.00 - 10.00
Ванадий (V)	2.00 - 3.00
Хром (Cr)	3.00 - 4.00
Железо (Fe)	Баланс

Основная роль вольфрама и молибдена в стали S390 заключается в повышении твердости и износостойкости, в то время как ванадий способствует образованию тонких карбидов, улучшая прочность и стабильность при высоких температурах.

Механические Свойства

Свойство	Состояние/Температура	Температура Испытания	Типичное Значение/Диапазон (Метрический)	Типичное Значение/Диапазон (Имперский)	Справочный Стандарт для Методики Испытаний
Предельная Прочность	Закаленный и отпущенный	Комнатная Температура	2000 - 2200 МПа	290 - 320 ksi	ASTM E8
Предельная Прочность (0.2% смещение)	Закаленный и отпущенный	Комнатная Температура	1800 - 2000 МПа	261 - 290 ksi	ASTM E8
Удлинение	Закаленный и отпущенный	Комнатная Температура	2 - 5%	2 - 5%	ASTM E8
Твердость	Закаленный и отпущенный	Комнатная Температура	64 - 67 HRC	64 - 67 HRC	ASTM E18
Ударная Прочность	Закаленный и отпущенный	-20 °C	20 - 30 Дж	15 - 22 фут-фунтов	ASTM E23

Сочетание высокой прочности на разрыв и предельной прочности, наряду с отличной твердостью, делает сталь S390 подходящей для приложений, связанных с высокими механическими нагрузками и износостойкостью, таких как резательные инструменты и штампы.

Физические Свойства

Свойство	Состояние/Температура	Значение (Метрический)	Значение (Имперский)
Плотность	Комнатная Температура	8.0 г/см³	0.289 фунт/дюйм³
Температура Плавления	-	1400 - 1450 °C	2552 - 2642 °F
Теплопроводность	Комнатная Температура	25 Вт/м·К	17.3 BTU·дюйм/ч·фут²·°F
Специфическая Теплотворная Способность	Комнатная Температура	460 Дж/кг·К	0.11 BTU/фунт·°F

Плотность и температура плавления стали S390 указывают на ее прочность, в то время как ее теплопроводность важна для приложений, связанных с генерацией тепла во время резательных процессов. Специфическая теплоемкость также имеет важное значение для понимания термического управления в высокоскоростной обработке.

Коррозионная Устойчивость

Коррозионный Агент	Концентрация (%)	Температура (°C)	Оценка Устойчивости	Примечания
Хлориды	3-5%	20 - 60	Средняя	Риск коррозии
Серная Кислота	10%	25	Плохая	Не рекомендуется
Гидроксид Натрия	5%	25	Хорошая	Умеренная устойчивость

Сталь S390 демонстрирует среднюю стойкость к хлоридам, но подвержена коррозии на коррозию в агрессивной среде. По сравнению с другими быстро режущими сталями, такими как M2 и SKH51, стойкость к коррозии S390, как правило, ниже, что делает ее менее подходящей для применения в сильно коррозионной среде.

Тепловая Устойчивость

Свойство/Ограничение	Температура (°C)	Температура (°F)	Примечания
Максимальная Температура Непрерывного Сервиса	600	1112	Подходит для высокоскоростного резания
Максимальная Температура Переменного Сервиса	650	1202	Только краткосрочное воздействие
Температура Окисления	700	1292	Риск окисления выше этой температуры

При повышенных температурах сталь S390 сохраняет свою твердость и износостойкость, что делает ее идеальной для высокоскоростных резательных приложений. Однако длительное воздействие температур выше 650 °C может привести к окислению и разрушению свойств.

Свойства Обработки

Сварочная Способность

Процесс Сварки	Рекомендуемый Наполнитель (Классификация AWS)	Типичный Защитный Газ/Флюс	Примечания
TIG	ER80S-D2	Аргон	Рекомендуется предварительный нагрев
MIG	ER70S-6	Аргон/CO2	Термообработка после сварки

Сталь S390 обычно не рекомендуется для сварки из-за высокого содержания углерода, что может привести к трещинам. Прогрев и термообработка после сварки являются важными для снижения этих рисков.

Обрабатываемость

Параметр Обработки	[Сталь S390]	[AISI 1212]	Примечания/Советы
Относительный Индекс Обрабатываемости	30	100	S390 значительно жестче
Типичная Скорость Резания (Точение)	20 м/мин	60 м/мин	Используйте карбидные инструменты для S390

Обработка стали S390 требует специализированных инструментов и условий из-за ее твердости. Рекомендуются карбидные инструменты для эффективной обработки.

Формуемость

Сталь S390 обычно не известна своей формуемостью из-за высокой твердости. Холодная формовка является сложной, в то время как горячая формовка может быть осуществима с контролем температуры. Рабочая закалка может происходить, что требует тщательного управления радиусами изгиба.

Термообработка

Процесс Обработки	Температурный Диапазон (°C)	Типичное Время Выдержки	Метод Охлаждения	Основная Цель / Ожидаемый Результат
Отжиг	800 - 850	1 - 2 часа	Воздух	Снижение твердости, улучшение обрабатываемости
Закалка	1200 - 1250	30 - 60 минут	Масло	Достижение максимальной твердости
Отпуск	550 - 600	1 час	Воздух	Снижение хрупкости, улучшение прочности

Процессы термообработки значительно влияют на микроструктуру стали S390, повышая ее твердость и прочность за счет образования тонких карбидов.

Типичные Приложения и Конечные Использования

Отрасль/Сектор	Конкретный пример применения	Ключевые стальные свойства, используемые в этом приложении	Причина выбора
Аэрокосмическая	Режущие инструменты для производства турбин	Высокая твердость, износостойкость	Долгий срок службы инструмента
Автомобильная	Штампы для штамповочных операций	Прочность, устойчивость к износу	Долговечность под нагрузкой
Обработка металлов	Высокоскоростные сверла	Сохранение остроты, термостойкость	Эффективность при резке

Другие применения включают:

• • Формы для литья под давлением
• • Пилы и лезвия для резки металла
• • Инструменты для операций обработки

Сталь S390 выбирается для этих применений благодаря своей способности сохранять производительность в условиях высоких нагрузок, что обеспечивает долговечность и эффективность.

Важные аспекты, Критерии Выбора и Дополнительная Информация

Особенность/Свойство	[Сталь S390]	[M2]	[SKH51]	Краткая записка о плюсах/минусах или компромиссах
Ключевое Механическое Свойство	Высокая твердость	Умеренная	Высокая твердость	S390 предлагает превосходную износостойкость
Ключевой Коррозионный Аспект	Средняя	Хорошая	Средняя	M2 имеет лучшую коррозионную стойкость
Сварочная способность	Плохая	Средняя	Средняя	S390 трудно сваривать
Обрабатываемость	Низкая	Умеренная	Высокая	M2 легче обрабатывать
Приблизительная Относительная Стоимость	Высокая	Умеренная	Умеренная	S390 дороже
Типич Availability	Умеренная	Высокая	Высокая	M2 и SKH51 более распространены

При выборе стали S390 необходимо учитывать рентабельность, наличие и конкретные требования к приложению. Хотя она предлагает исключительную производительность в высокоскоростной резке, ее более высокая стоимость и низкая обрабатываемость по сравнению с альтернативами, такими как M2, могут быть ограничивающими факторами. Кроме того, аспекты безопасности при обращении и обработке имеют первостепенное значение из-за твердости стали и потенциального износа инструмента.

В заключение, сталь S390 является отличным выбором для высокопроизводительных резательных инструментов, предлагающей уникальное сочетание твердости, износостойкости и прочности, что делает ее подходящей для требовательных промышленных приложений.