Thép S136: Tính chất và ứng dụng chính trong đúc

Thép S136, còn được gọi là thép khuôn không gỉ, là thép công cụ hiệu suất cao chủ yếu được sử dụng trong sản xuất khuôn và khuôn đúc. Được phân loại là thép không gỉ austenit, S136 có đặc điểm là khả năng chống ăn mòn cao, khả năng đánh bóng tuyệt vời và khả năng gia công tốt. Các nguyên tố hợp kim chính trong S136 bao gồm crom (Cr), niken (Ni) và molypden (Mo), góp phần đáng kể vào các đặc tính của nó.

Tổng quan toàn diện

Thép S136 được thiết kế cho các ứng dụng đòi hỏi khả năng chống mài mòn và chống ăn mòn cao. Thành phần của nó thường bao gồm khoảng 13% crom, 0,3% cacbon và 1% molypden, giúp tăng cường độ cứng và độ dẻo dai. Thép này thường được sử dụng trong sản xuất khuôn ép nhựa, nơi khả năng chịu được nhiệt độ cao và môi trường ăn mòn là rất quan trọng.

Thuận lợi:
- Khả năng chống ăn mòn: S136 có khả năng chống gỉ và ăn mòn tuyệt vời, thích hợp sử dụng trong môi trường ẩm ướt hoặc có hóa chất mạnh.
- Độ cứng cao: Thép có thể đạt được độ cứng cao, có lợi cho khả năng chống mài mòn trong ứng dụng khuôn mẫu.
- Khả năng đánh bóng: S136 có thể được đánh bóng đến độ hoàn thiện cao, điều này rất cần thiết cho các ứng dụng thẩm mỹ và giảm ma sát trên bề mặt khuôn.

Hạn chế:
- Chi phí: S136 thường đắt hơn các loại thép công cụ khác do các thành phần hợp kim và yêu cầu xử lý của nó.
- Khả năng hàn: Mặc dù có thể hàn, nhưng phải thực hiện các biện pháp phòng ngừa đặc biệt để tránh nứt và đảm bảo mối nối có độ toàn vẹn thích hợp.

Theo truyền thống, S136 đã trở nên phổ biến trong ngành sản xuất khuôn mẫu do hiệu suất vượt trội so với thép cacbon truyền thống. Các đặc tính độc đáo của nó đã định vị nó là lựa chọn ưu tiên cho các khuôn mẫu chất lượng cao, đặc biệt là trong ngành nhựa.

Tên thay thế, Tiêu chuẩn và Tương đương

Tổ chức tiêu chuẩn	Chỉ định/Cấp bậc	Quốc gia/Khu vực xuất xứ	Ghi chú/Nhận xét
Liên Hiệp Quốc	S13600	Hoa Kỳ	Tương đương gần nhất với AISI 420
AISI/SAE	AISI 420	Hoa Kỳ	Sự khác biệt nhỏ về thành phần
Tiêu chuẩn ASTM	Tiêu chuẩn ASTMA681	Hoa Kỳ	Tiêu chuẩn cho thép công cụ không gỉ
VI	EN 1.2083	Châu Âu	Cấp độ tương đương với các tính chất tương tự
Tiêu chuẩn Nhật Bản	JIS SUS420J2	Nhật Bản	Khả năng chống ăn mòn tương tự nhưng tính chất cơ học khác nhau

Bảng trên nêu bật các tiêu chuẩn và giá trị tương đương khác nhau cho thép S136. Đáng chú ý, trong khi AISI 420 thường được coi là giá trị tương đương, nó có thể không cung cấp cùng mức độ chống ăn mòn hoặc khả năng đánh bóng, những yếu tố quan trọng trong ứng dụng khuôn.

Thuộc tính chính

Thành phần hóa học

Nguyên tố (Ký hiệu và Tên)	Phạm vi phần trăm (%)
C (Cacbon)	0,30 - 0,40
Cr (Crom)	12.0 - 14.0
Ni (Niken)	0,5 - 1,0
Mo (Molipden)	0,5 - 1,0
Mn (Mangan)	1.0 tối đa
Si (Silic)	1.0 tối đa
P (Phốt pho)	0,03 tối đa
S (Lưu huỳnh)	0,03 tối đa

Các nguyên tố hợp kim chính trong thép S136 đóng vai trò quan trọng:
- Crom: Tăng khả năng chống ăn mòn và độ cứng.
- Niken: Tăng độ dẻo dai, độ bền.
- Molypden: Tăng độ cứng và khả năng chống ăn mòn rỗ.

Tính chất cơ học

Tài sản	Tình trạng/Tính khí	Nhiệt độ thử nghiệm	Giá trị/Phạm vi điển hình (Đơn vị đo lường)	Giá trị/Phạm vi điển hình (Anh)	Tiêu chuẩn tham chiếu cho phương pháp thử nghiệm
Độ bền kéo	Ủ	Nhiệt độ phòng	600 - 800MPa	87 - 116 ksi	Tiêu chuẩn ASTM E8
Cường độ chịu kéo (độ lệch 0,2%)	Ủ	Nhiệt độ phòng	400 - 600MPa	58 - 87 ksi	Tiêu chuẩn ASTM E8
Độ giãn dài	Ủ	Nhiệt độ phòng	10-15%	10-15%	Tiêu chuẩn ASTM E8
Độ cứng (HRC)	Ủ	Nhiệt độ phòng	30-40HRC	30-40HRC	Tiêu chuẩn ASTM E18
Sức mạnh tác động	Ủ	-20°C	30 - 50J	22 - 37 ft-lbf	Tiêu chuẩn ASTM E23

Tính chất cơ học của thép S136 làm cho nó phù hợp với các ứng dụng liên quan đến tải trọng cơ học đáng kể. Độ bền kéo và độ bền chảy cao của nó đảm bảo tính toàn vẹn của cấu trúc khi chịu ứng suất, trong khi độ giãn dài của nó cho thấy độ dẻo tốt, cho phép biến dạng mà không bị gãy.

Tính chất vật lý

Tài sản	Điều kiện/Nhiệt độ	Giá trị (Đơn vị đo lường)	Giá trị (Anh)
Tỉ trọng	Nhiệt độ phòng	7,8g/cm³	0,282 lb/in³
Điểm nóng chảy/Phạm vi	-	1400 - 1450 °C	2552 - 2642 °F
Độ dẫn nhiệt	Nhiệt độ phòng	25 W/m·K	14,5 BTU·in/(hr·ft²·°F)
Nhiệt dung riêng	Nhiệt độ phòng	500 J/kg·K	0,12 BTU/lb·°F
Điện trở suất	Nhiệt độ phòng	0,72 µΩ·m	0,0000013 Ω·trong

Các tính chất vật lý chính như mật độ và điểm nóng chảy có ý nghĩa quan trọng đối với quá trình xử lý và ứng dụng. Điểm nóng chảy tương đối cao cho phép S136 duy trì tính toàn vẹn ở nhiệt độ cao, khiến nó phù hợp cho các ứng dụng nhiệt độ cao.

Chống ăn mòn

Chất ăn mòn	Sự tập trung (%)	Nhiệt độ (°C/°F)	Xếp hạng sức đề kháng	Ghi chú
Clorua	3-10	20-60 / 68-140	Tốt	Nguy cơ rỗ
Axit	10-20	20-40 / 68-104	Hội chợ	Dễ bị nứt do ăn mòn ứng suất
Dung dịch kiềm	5-15	20-60 / 68-140	Xuất sắc	Chống chịu được môi trường kiềm
Khí quyển	-	-	Xuất sắc	Tốt cho các ứng dụng ngoài trời

Thép S136 thể hiện khả năng chống chịu tuyệt vời với nhiều môi trường ăn mòn khác nhau, đặc biệt là trong dung dịch kiềm. Tuy nhiên, nó dễ bị ăn mòn rỗ trong môi trường giàu clorua và nứt do ăn mòn ứng suất trong điều kiện axit. So với các loại khác như AISI 420 và AISI 440C, S136 có khả năng chống ăn mòn vượt trội, đặc biệt là trong môi trường ẩm ướt và có tính ăn mòn hóa học.

Khả năng chịu nhiệt

Tài sản/Giới hạn	Nhiệt độ (°C)	Nhiệt độ (°F)	Nhận xét
Nhiệt độ dịch vụ liên tục tối đa	300	572	Thích hợp cho việc tiếp xúc kéo dài
Nhiệt độ dịch vụ gián đoạn tối đa	400	752	Chỉ tiếp xúc trong thời gian ngắn
Nhiệt độ thang đo	600	1112	Nguy cơ oxy hóa vượt quá nhiệt độ này
Cân nhắc về sức bền biến dạng	400	752	Bắt đầu phân hủy ở nhiệt độ này

Thép S136 duy trì các đặc tính cơ học ở nhiệt độ cao, làm cho nó phù hợp với các ứng dụng liên quan đến nhiệt. Tuy nhiên, cần phải cẩn thận để tránh tiếp xúc lâu dài với nhiệt độ trên 300 °C, vì điều này có thể dẫn đến quá trình oxy hóa và phân hủy vật liệu.

Tính chất chế tạo

Khả năng hàn

Quy trình hàn	Kim loại phụ gia được đề xuất (Phân loại AWS)	Khí/Nhiệt che chắn điển hình	Ghi chú
TIG	ER308L	Khí Argon	Nên làm nóng trước
MIG	ER308L	Hỗn hợp Argon + CO2	Khuyến cáo xử lý nhiệt sau khi hàn

Thép S136 có thể được hàn bằng các quy trình tiêu chuẩn như TIG và MIG. Tuy nhiên, nên gia nhiệt trước để giảm thiểu nguy cơ nứt. Xử lý nhiệt sau khi hàn có thể giúp giảm ứng suất và cải thiện tính toàn vẹn tổng thể của mối hàn.

Khả năng gia công

Thông số gia công	Thép S136	AISI 1212	Ghi chú/Mẹo
Chỉ số khả năng gia công tương đối	70	100	Khả năng gia công vừa phải
Tốc độ cắt điển hình	30 m/phút	50 m/phút	Điều chỉnh độ mòn của dụng cụ

Thép S136 có khả năng gia công ở mức trung bình so với các loại thép chuẩn như AISI 1212. Cần sử dụng tốc độ cắt và dụng cụ tối ưu để đạt được kết quả tốt nhất và phải cẩn thận để tránh tỏa nhiệt quá mức trong quá trình gia công.

Khả năng định hình

Thép S136 có khả năng định hình tốt, cho phép thực hiện cả quá trình định hình nguội và nóng. Tuy nhiên, do độ cứng cao nên cần lưu ý tránh làm cứng khi định hình nguội. Nên tuân thủ bán kính uốn cong khuyến nghị để tránh nứt.

Xử lý nhiệt

Quy trình điều trị	Phạm vi nhiệt độ (°C/°F)	Thời gian ngâm điển hình	Phương pháp làm mát	Mục đích chính / Kết quả mong đợi
Ủ	800 - 850 / 1472 - 1562	1 - 2 giờ	Không khí	Làm mềm, cải thiện khả năng gia công
Làm cứng	1000 - 1100 / 1832 - 2012	30 phút	Dầu	Tăng độ cứng
Làm nguội	200 - 300 / 392 - 572	1 giờ	Không khí	Giảm độ giòn

Các quy trình xử lý nhiệt ảnh hưởng đáng kể đến cấu trúc vi mô và tính chất của thép S136. Ủ làm mềm vật liệu, tăng khả năng gia công, trong khi làm cứng làm tăng độ cứng và khả năng chống mài mòn. Tôi luyện là rất quan trọng để giảm độ giòn và cải thiện độ dẻo dai.

Ứng dụng điển hình và mục đích sử dụng cuối cùng

Ngành/Lĩnh vực	Ví dụ ứng dụng cụ thể	Các tính chất chính của thép được sử dụng trong ứng dụng này	Lý do lựa chọn
Ô tô	Khuôn ép cho cản xe	Độ cứng cao, chống ăn mòn	Độ bền và tuổi thọ
Hàng tiêu dùng	Khuôn cho đồ gia dụng	Khả năng đánh bóng tuyệt vời, chống mài mòn	Hoàn thiện thẩm mỹ và hiệu suất
Thiết bị y tế	Khuôn dụng cụ phẫu thuật	Chống ăn mòn, tương thích sinh học	An toàn và vệ sinh

Các ứng dụng khác bao gồm:
- Khuôn mẫu cho linh kiện điện tử
- Thiết bị chế biến thực phẩm
- Linh kiện hàng không vũ trụ

Thép S136 được lựa chọn cho các ứng dụng này vì sự kết hợp độc đáo giữa độ cứng, khả năng chống ăn mòn và khả năng hoàn thiện chất lượng cao, khiến thép này trở nên lý tưởng cho cả yêu cầu về chức năng và thẩm mỹ.

Những cân nhắc quan trọng, Tiêu chí lựa chọn và những hiểu biết sâu sắc hơn

Tính năng/Thuộc tính	Thép S136	AISI 420	AISI440C	Ghi chú ngắn gọn về Ưu/Nhược điểm hoặc Đánh đổi
Tính chất cơ học chính	Độ cứng cao	Độ cứng vừa phải	Độ cứng cao	S136 có khả năng chống ăn mòn tốt hơn AISI 420
Góc nhìn ăn mòn chính	Xuất sắc	Tốt	Hội chợ	S136 vượt trội trong môi trường ăn mòn
Khả năng hàn	Vừa phải	Tốt	Nghèo	S136 yêu cầu thực hành hàn cẩn thận
Khả năng gia công	Vừa phải	Tốt	Nghèo	AISI 420 dễ gia công hơn
Khả năng định hình	Tốt	Hội chợ	Nghèo	S136 có thể được hình thành một cách cẩn thận
Chi phí tương đối xấp xỉ	Cao	Vừa phải	Vừa phải	S136 đắt hơn do có chứa các thành phần hợp kim
Khả năng cung cấp điển hình	Vừa phải	Cao	Cao	S136 có thể không có sẵn như AISI 420

Khi lựa chọn thép S136, cần cân nhắc đến hiệu quả về chi phí, tính khả dụng và các yêu cầu ứng dụng cụ thể. Các đặc tính độc đáo của nó làm cho nó phù hợp với các ứng dụng hiệu suất cao, nhưng chi phí cao hơn và khả năng gia công vừa phải có thể hạn chế việc sử dụng nó trong một số trường hợp. Hiểu được sự đánh đổi giữa S136 và các loại thép thay thế là rất quan trọng để lựa chọn vật liệu tối ưu trong các ứng dụng kỹ thuật.