S390 Bohell HSS Stahl: Eigenschaften, Anwendungen, Fertigungshandbuch

S390 Bohell HSS Stahl (Hochgeschwindigkeitsstahl) ist eine Premium -Legierung, die von Bohler entwickelt wurde, bekannt für seine außergewöhnliche hohe heiße Härte, Ausgezeichneter Verschleißfestigkeit, und ausgewogen Chemische Zusammensetzung (Hochmolybdän und Vanadium, moderate tungsten). Im Gegensatz zu Standard -HSS wie M2, Die einzigartige Legierungsmischung behält Härte bei extremen Temperaturen bei (bis zu 650 ° C.) und widersetzt sich der Abrieb beim Hochgeschwindigkeitsschnitt, Es ist ideal für die anspruchsvollen Anwendungen in der Luft- und Raumfahrt ideal, Automobil, und Präzisionswerkzeugherstellung. In diesem Leitfaden, Wir werden seine Schlüsselmerkmale aufschlüsseln, reale Verwendungen, Herstellungsprozesse, und wie es im Vergleich zu anderen Materialien ist, Helfen Sie, es für Projekte auszuwählen, die kompromisslose Leistung erfordern.

1. Schlüsseleigenschaften von S390 Bohler HSS Stahl

Die Leistung von S390 beruht auf seiner präzise kalibrierten Leistung Chemische Zusammensetzung-Vor allem hohes Molybdän und Vanadium-, was seine hohe Temperaturresilienz und Verschleißfestigkeit verbessert, Unterscheidet es sich von herkömmlichen HSS ab.

Chemische Zusammensetzung

Die Formel von S390 priorisiert Hochgeschwindigkeits-Schnittleistung, mit festen Bereichen für Schlüsselelemente:

• Kohlenstoffgehalt: 0.60-0.70% (gleicht die Carbid -Formation für aus Resistenz tragen und Zähigkeit, Vermeidung von Brödeln bei der Verwendung von Hochtemperaturen)
• Chromgehalt: 3.50-4.00% (bildet hitzebeständige Carbide, Verbessert die Härtbarkeit, und sorgt für eine gleichmäßige Wärmebehandlungsergebnisse)
• Wolframinhalt: 1.00-1.50% (ergänzt Molybdän, um zu steigern hohe heiße Härte, Widerstand der Erweichen bei 650 ° C+)
• Molybdängehalt: 5.00-5.50% (Kernelement für heiße Härte - hocher als M2, Ermöglichen, dass S390 die Schärfe beim Hochgeschwindigkeitsschneiden beibehält)
• Vanadiuminhalt: 1.50-2.00% (verfeinert die Korngröße, verbessert die Zähigkeit, und bildet extrem harte Vanadium-Carbide, die verstärken Resistenz tragen)
• Manganinhalt: 0.20-0.40% (Steigert die Härtbarkeit, ohne grobe Carbide zu erzeugen, die den Stahl schwächen)
• Siliziumgehalt: 0.15-0.35% (AIDS-Desoxidation während der Herstellung und stabilisiert Hochtemperaturleistung)
• Phosphorgehalt: ≤ 0,03% (streng kontrolliert, um kalte Brechtigkeit zu verhindern, kritisch für Tools, die bei der Speicherung mit niedriger Temperatur verwendet werden)
• Schwefelgehalt: ≤ 0,03% (Ultra-niedrig zu pflegen Zähigkeit und vermeiden Sie das Knacken während der Bildung oder Bearbeitung)

Physische Eigenschaften

Mechanische Eigenschaften

Nach Standard -Wärmebehandlung (Glühen + Quenching + Temperieren), S390 liefert branchenführende Leistung für Hochgeschwindigkeitsanwendungen:

• Zugfestigkeit: ~ 2200-2400 MPa (Ideal für hochschneidende Kraftoperationen wie Mahlen von Hardlegierungen oder Gusseisen)
• Ertragsfestigkeit: ~ 1800-2000 MPA (stellt sicher)
• Verlängerung: ~ 10-15% (In 50 MM - Moderate Duktilität, genug, um ein plötzliches Knacken während der Bearbeitung von Vibrationen zu vermeiden)
• Härte (Rockwell C -Skala): 64-68 HRC (Nach Wärmebehandlung - einstellbar: 64-65 HRC für harte Formwerkzeuge, 67-68 HRC für Verschleiß-resistente Schneidwerkzeuge)
• Ermüdungsstärke: ~ 850-950 MPa (bei 10⁷ Zyklen-perfekt für Werkzeuge unter wiederholtem Hochgeschwindigkeitsschnitt, Wie Produktionslinien-Drehwerkzeuge)
• Aufprallzählung: Moderat bis hoch (~ 40-50 J/cm² bei Raumtemperatur)- hochwertig als Keramikwerkzeuge, Reduzierung des Chipping-Risikos während des versehentlichen Tool-Workpiece-Kontakts.

Andere kritische Eigenschaften

• Ausgezeichneter Verschleißfestigkeit: Vanadium und Molybdän Carbide widersetzen Abrieb 20-25% Besser als M2 HSS, Werkzeuglebensdauer verlängern (Z.B., 300,000+ Zyklen für Stempelstirme).
• Hohe heiße Härte: Behält ~ 62 Stunden bei 650 ° C (4 HRC höher als M2 bei 600 ° C.)-kritisch für extremes Hochgeschwindigkeitsschnitt (Z.B., 600+ m/min für Aluminiumlegierungen oder 300+ m/min für Weichstahl).
• Gute Zähigkeit: Mit Härte ausgeglichen, S390 stand also geringfügigen Auswirkungen (Z.B., Fehlgerichteter Werkstückkontakt) Ohne zu brechen-ein wesentlicher Vorteil gegenüber spröden hohen Stählen wie D2.
• Verarbeitbarkeit: Gut (Vor Wärmebehandlung)–Aniged S390 (Härte ~ 220-250 Brinell) ist maschinell mit Carbid -Werkzeugen; Vermeiden Sie die Bearbeitung nach Härten (64-68 HRC) Um das Werkzeugschäden zu verhindern.
• Schweißbarkeit: Mit Vorsicht - Hochlegierungsgehalt erhöht das Crack -Risiko; Vorheizen (350-400° C) und Temperierung nach dem Schweigen (500-550° C) sind für Werkzeugreparaturen erforderlich.

2. Reale Anwendungen von S390 Bohler HSS Steel

S390s hohe heiße Härte und Verschleißfestigkeit machen es ideal für Branchen, die Geschwindigkeit fordern, Präzision, und Haltbarkeit. Hier sind seine häufigsten Verwendungszwecke:

Schneidwerkzeuge

• Fräser: Ende Mühlen für die Hochgeschwindigkeitsbearbeitung von harten Legierungen (Z.B., Inconel 718 oder Titan) Verwenden Sie S390 -hohe heiße Härte Schärfe beibehält 40% länger als M2, Reduzierung der Häufigkeit und Ausfallzeiten reduzieren.
• Drehwerkzeuge: Drehmaschinenwerkzeuge für Automobilkurbelwellen oder Luft- und Raumfahrtturbinenwellen verwenden S390 - Wea -Widerstandsgriffe 800+ Teile pro Werkzeug (vs. 500+ für M2), Verbesserung der Produktionseffizienz durch 35%.
• Ränen: Innenbroaches zur Gestaltung hochfärblicher Zahnräder (Z.B., Windkraftanlagen) Verwenden Sie S390 - Teigness widersteht das Chipping, und heiße Härte behält Präzision über 20,000+ Röntgenzyklen.
• Reibahlen: Präzisionsreamer für enge Toleranzlöcher (± 0,0005 mm) In medizinischen Geräten oder Luft- und Raumfahrtkomponenten verwenden Sie S390 - Wäschefestigkeit sorgt für eine konsistente Lochqualität über 25,000+ Reichen.

Fallbeispiel: Ein Luft- und Raumfahrt -Bearbeitungsgeschäft verwendete M2 HSS zum Mahlen von Inconelen 718 Turbinenblätter, aber danach mit Werkzeugen konfrontiert 180 Teile. Sie wechselten zu S390, Und die Cutter dauerten 300 Teile (67% länger)—Regieren Sie die Zeit nach der Zeit von 40% und sparen $36,000 jährlich in Arbeits- und Werkzeugkosten.

Werkzeuge bilden

• Schläge: Hochgeschwindigkeitsschläge zum Stempeln dicker Metallblätter (Z.B., 10 MM Edelstahl für Automobilrahmen) Verwenden Sie S390 -Ausgezeichneter Verschleißfestigkeit Griffe 250,000+ Stempel (80,000 mehr als M2).
• Stirbt: Kaltbildende Stürme zur Gestaltung hochfärblicher Befestigungselemente (Z.B., Titanschrauben) Verwenden Sie S390 - Teigness widersteht dem Druck, und Verschleißfestigkeit reduziert defekte Teile durch 70%.
• Stempelwerkzeuge: Feinstempelwerkzeuge für Elektronikstecker (Z.B., 5G Gerätestifte) Verwenden Sie S390 - Härtheit (67-68 HRC) sorgt sauber, burr-freie Schnitte, Erfüllung strenger Branchen -Toleranzen.

Luft- und Raumfahrt, Automobil & Maschinenbau

• Luft- und Raumfahrtindustrie: Schneidwerkzeuge zur Bearbeitung von Titan -Turbinenblättern oder Verbundformen verwenden S390 -hohe heiße Härte stand 650 ° C Schneidtemperaturen, das würde M2 ​​oder M35 erweichen.
• Automobilindustrie: Hochgeschwindigkeits-Schneidwerkzeuge zum Bearbeiten von Motorblöcken (Gusseisen) oder Getriebe Zahnräder verwenden S390 - Wäschewiderstand reduziert den Ersatz für den Werkzeug nach 40%, Produktionskosten senken.
• Maschinenbau: Schwerlastausrüstung für Industriekompressoren oder Bergbaugeräte verwenden S390-Fatigue-Stärke (850-950 MPA) widerstanden wiederholten Stress, Verlängerung der Lebensdauer der Komponenten um 2,5x vs. Standardstähle.

3. Fertigungs -Techliquen für S390 Bohler HSS Stahl

Die Herstellung von S390 erfordert Präzision, um das Legierungsausgleich-insbesondere Molybdän und Vanadium-zu erhalten, um eine konsistente Hochtemperaturleistung zu gewährleisten. Hier ist der detaillierte Prozess:

1. Metallurgische Prozesse (Kompositionskontrolle)

• Elektrischer Lichtbogenofen (EAF): Primärmethode - STAELSCHRAFT, Molybdän, Vanadium, Wolfram, und andere Legierungen werden bei 1.650-1.750 ° C geschmolzen. Sensoren Monitor Chemische Zusammensetzung Molybdän zu halten (5.00-5.50%) und Vanadium (1.50-2.00%) In Reichweite - kritisch für heiße Härte und Verschleißfestigkeit.
• Basis -Sauerstoffofen (Bof): Für groß an; Sauerstoff passt den Kohlenstoffgehalt ein. Legierungen (Molybdän, Vanadium) werden nach dem Blowing hinzugefügt, um Oxidation zu vermeiden und eine präzise Zusammensetzung sicherzustellen.

2. Rollprozesse

• Heißes Rollen: Geschmolzene Legierung wird ingots geworfen, erhitzt auf 1.100-1.200 ° C., und rollte in Stangen, Teller, oder Draht. Heißes Rollen bricht große Carbide ab und formt das Material in Werkzeugblanks (Z.B., 400×400 mm Blöcke zum Mahlen von Cutterkörpern).
• Kaltes Rollen: Wird für dünne Werkzeugkomponenten verwendet (Z.B., Kleine Punschblanks)-Schnalte mit Raumtemperatur, um die Oberflächenbeschaffung zu verbessern. Nach dem Rollenglühen (700-750° C) stellt die Verarbeitbarkeit durch, indem Sie den Stahl mildern.

3. Wärmebehandlung (Auf Hochgeschwindigkeitsleistung zugeschnitten)

Die Wärmebehandlung von S390 wird optimiert, um seine heiße Härte und den Verschleißfestigkeit freizuschalten:

• Glühen: Erhitzt auf 850-900 ° C für 2-4 Std., langsam abgekühlt (50° C/Stunde) bis ~ 600 ° C.. Reduziert die Härte zu 220-250 Brinell, Machenschaft machen und interne Stress lindern.
• Quenching: Erhitzt auf 1.220-1,260 ° C. (Austenitisierung) für 30-60 Minuten (länger als M2, um Molybdän -Carbide aufzulösen), in Öl gelöscht. Verhärtet 67-68 HRC; Luftlöschung reduziert die Verzerrung, senkt jedoch die Härte zu 64-65 HRC (Ideal für große Werkzeuge).
• Temperieren: Auf 520-560 ° C erhitzt für 1-2 Std., luftgekühlt. Balden hohe heiße Härte und Zähigkeit - kritisch zum Schneiden von Werkzeugen; vermeidet Übertemperatur, was den Verschleißfestigkeit verringern würde.
• Stressabbau Glühen: Obligatorisch-auf 600-650 ° C erhitzt für 1 Stunde nach der Bearbeitung, um die Schnittspannung zu verringern, Verhinderung des Werkzeugverzirks beim Löschen.

4. Bildung und Oberflächenbehandlung

• Formenmethoden:
• Drücken Sie die Formung: Hydraulische Pressen (5,000-10,000 Tonnen) Form S390 -Platten in Werkzeuglücken - vor der Wärmebehandlung vorhanden.
• Bearbeitung: CNC -Mühlen mit Carbidwerkzeugen schneiden komplexe Geometrien ab (Z.B., Fräserschneiderzähne oder Reibahnenflöten) In Temmeled S390 - Koolant verhindert eine Überhitzung und Carbidschäden.
• Schleifen: Nach Wärmebehandlung, Diamond -Räder verfeinern Werkzeugkanten auf ± 0,0005 mm Toleranzen - stellt scharf, Konsistente Schneidflächen für Präzisionsanwendungen.
• Oberflächenbehandlung:
• Nitriding: Erhitzt auf 500-550 ° C in einer Stickstoffatmosphäre, um a zu bilden 5-10 μm Nitridschicht - steigt den Verschleiß Widerstand durch 30% (Ideal für Schneidwerkzeuge mit hohem Volumen).
• Beschichtung (PVD/CVD): Titanaluminiumnitrid (PVD) Beschichtungen werden zum Schneiden von Werkzeugen aufgetragen - reduziert die Reibung, Verlängerung der Werkzeuglebensdauer um 2,5x für Hochgeschwindigkeitsbearbeitung von Hardlegierungen.
• Härten: Endgültige Wärmebehandlung (Quenching + Temperieren) reicht für die meisten Anwendungen aus - keine zusätzliche Oberflächenhärten benötigt.

5. Qualitätskontrolle (Leistungssicherung)

• Härteprüfung: Rockwell C-Tests überprüfen die Härte nach der Temperation (64-68 HRC) und heiße Härte (≥ 62 HRC bei 650 ° C)-kritisch für Hochgeschwindigkeitsleistung.
• Mikrostrukturanalyse: Bestätigt eine gleichmäßige Carbidverteilung (Kein groß).
• Dimensionale Inspektion: Koordinatenmessmaschinen (Cmm) Überprüfen Sie die Werkzeugabmessungen auf Präzision (Z.B., Mahlschneiderzahnabstand oder Reibbeahlenlochdurchmesser).
• Tragen Sie Tests: Simuliert Hochgeschwindigkeitsschnitte (Z.B., Bearbeitung von Inkonsum 718 bei 550 m/my) Um die Lebensdauer des Werkzeugs zu messen - erfüllt S390 die Erwartungen der Haltbarkeit.
• Zugprüfung: Überprüft die Zugfestigkeit (2200-2400 MPA) und Ertragsfestigkeit (1800-2000 MPA) Um S390 -Spezifikationen zu erfüllen.

4. Fallstudie: S390 Bohler HSS Steel in Automobilgetriebebearbeitung

Ein großer Automobillieferant verwendete M35 HSS für die Räume für Getriebegetriebe (Ausgehärteter Stahl, 58 HRC) aber mit zwei Problemen konfrontiert: Danach 12,000 Teile und hohe Kostenkosten. Sie wechselten zu S390, mit den folgenden Ergebnissen:

• Werkzeugleben: S390 Broaches dauerten 20,000 Teile (67% länger als M35)- Reduzieren Sie den Ersatz für den Rodeln durch 40%.
• Kosten beruhigen: Weniger Regrinds gespeichert $18,000 Jährlich in der Arbeit und der Werkzeugreparatur.
• Kosteneinsparungen: Trotz S390er 30% höhere Voraussetzungen, Der Lieferant spart $54,000 Jährlich über reduzierte Tool-Austausch und -reglerung-Verbesserung der Gewinnmargen bei der Produktion von Hochvolumen-Getriebe.

5. S390 Bohell HSS Steel vs. Andere Materialien

Wie vergleichen sich S390 mit M2?, M35, und andere Hochleistungsstähle? Lassen Sie es uns aufschlüsseln:

Anwendungseignung

• Hochgeschwindigkeitslegierung: S390 übertrifft M2/M35 (höhere heiße Härte) Für Inconel/Titanium - ideal für Luft- und Raumfahrtturbinen -Teile oder Komponenten für medizinische Geräte.
• Präzisionsschneidwerkzeuge: S390 gleicht die Leistung aus und die Kosten besser als M42 (einfacher zu maschine, 30% niedrigere Kosten)- für die Bearbeitung von Automobilzellen oder Motorpartei.
• Werkzeuge bilden: S390 ist D2 überlegen (Bessere Zähigkeit) Für das Stempeln von Hochvolumen reduziert-reduziert das Ab Chloch und verlängert das Leben.
• Mechanische Komponenten: S390s Müdigkeitsstärke -Konkurrenten M35 bei 15% niedrigere Kosten-ideal für Hochleistungs Zahnräder oder Wellen in Industriemaschinen.