S5 Werkzeugstahl: Eigenschaften, Anwendungen, und Fertigungshandbuch

S5 Tool Steel ist eine vielseitige Kaltarbeitslegierung, die für seine ausgewogene Mischung von gefeiert wurde hohe Zähigkeit, Guter Verschleißfestigkeit, und ausgezeichnet Stoßlastwiderstand—Ante durch seine maßgeschneiderten Chemische Zusammensetzung (mittelschwerer Kohlenstoff, Chrom, und Vanadium -Ergänzungen). Im Gegensatz zu S1- oder S2-Werkzeugstählen unter den unteren Gradgrade, Die optimierte Legierungsmischung von S5 erhöht ihre Stärke und Haltbarkeit, Es ist ideal für mittel- bis hohe Stressanwendungen wie Schneidwerkzeuge, stirbend bilden, und Präzisionskomponenten in der Luft- und Raumfahrt, Automobil, und plastische Injektionsformindustrien. 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 Zuverlässigkeit und Belastbarkeit erfordern.

1. Schlüsselmaterialeigenschaften von S5 -Werkzeugstahl

Die Leistung von S5 ergibt sich aus seiner präzise kalibrierten Chemische Zusammensetzung- insbesondere Vanadium, die die Korngröße verfeinert und sowohl den Verschleißfestigkeit als auch die Stoßfestigkeit stärkt und sie von grundlegenden Kaltarbeitsstählen abhebt.

Chemische Zusammensetzung

Die Formel von S5 priorisiert die Zähigkeit, Resistenz tragen, und Schockresilienz, mit festen Bereichen für Schlüsselelemente:

• Kohlenstoffgehalt: 0.50-0.60% (gleicht die Carbid -Formation für aus Guter Verschleißfestigkeit und Duktilität für hohe Zähigkeit, Vermeiden Sie Brödeln in der Kälteformung)
• Chromgehalt: 0.50-0.80% (verstärkt die Verhinderbarkeit und eine leichte Korrosionsresistenz, Gewährleistung einer gleichmäßigen Wärmebehandlungsergebnisse)
• Manganinhalt: 0.60-0.90% (Steigert die Zugfestigkeit und Härtbarkeit, Stützende Hochleistungsbearbeitungslasten)
• 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 in Umgebungen mit niedriger Temperatur verwendet werden)
• Schwefelgehalt: ≤ 0,03% (Ultra-niedrig, um die Zähigkeit aufrechtzuerhalten und das Knacken während der Bildung oder Bearbeitung zu vermeiden)
• Vanadiuminhalt: 0.10-0.20% (Definieren von Addition - kreire die Getreidegröße auf, verbessert Resistenz tragen, und verbessert sich Stoßlastwiderstand vs. S1/S2)

Physische Eigenschaften

Mechanische Eigenschaften

Nach Standard -Wärmebehandlung (Glühen + Quenching + Temperieren), S5 liefert eine zuverlässige Leistung für mittel- bis hohe Stressaufgaben:

• Zugfestigkeit: ~ 1200-1400 MPa (Ideal zum Schneiden von harten Kunststoffen oder Weichstahl, und dünne Metallblätter bilden)
• Ertragsfestigkeit: ~ 800-1000 MPa (stellt sicher)
• Verlängerung: ~ 15-20% (In 50 MM - Hoch Duktilität, Machen Sie es einfach, komplexe Formen wie Schimmelpilzhöhlen zu maschinen, ohne zu knacken)
• Härte (Rockwell C -Skala): 52-56 HRC (Nach Wärmebehandlung - einstellbar: 52-53 HRC für harte Formstirme, 55-56 HRC für Verschleiß-resistente Schneidwerkzeuge)
• Ermüdungsstärke: ~ 550-650 MPa (Bei 10⁷-Zyklen-perfekt für hochvolumige Werkzeuge wie Produktionslinienstempelstempel oder Reibahnen)
• Aufprallzählung: Moderat bis hoch (~ 50-60 J/cm² bei Raumtemperatur)- hochherzig als S2 oder A2, Es resistent gegen plötzliche Auswirkungen (Z.B., Fehlgerichteter Werkstückkontakt).

Andere kritische Eigenschaften

• Guter Verschleißfestigkeit: Vanadium und Kohlenstoffcarbide widerstehen Abrieb 15-20% Besser als S2 -Werkzeugstahl, Werkzeuglebensdauer verlängern (Z.B., 180,000+ Zyklen für Stempelstirme).
• Hohe Zähigkeit: Seine Zusammensetzung mit niedriger Alloy behält die Duktilität bei, Also hält S5 kaltem Formdruck stand (bis zu 7,000 KN für mittlere Sterben) Ohne Chipping.
• Guter Widerstand gegen Stoßlasten: Vanadium-refinierte Körner absorbieren plötzliche Auswirkungen (Z.B., Zufälliges Werkzeug Tropfen oder Fehlausrichtung der Werkstücksstücke) Ohne zu brechen - ein wichtiger Vorteil gegenüber spröden Stählen wie D2.
• Verarbeitbarkeit: Gut (Vor Wärmebehandlung)–Aniged S5 (Härte ~ 190-230 Brinell) ist maschinell mit Carbid oder Hochgeschwindigkeitsstahl (HSS) Werkzeuge; Das Schleifen nach der Hitzebehandlung ist für Präzisionskanten unkompliziert.
• Schweißbarkeit: Mit Vorsicht - der modierliche Kohlenstoffgehalt erfordert Vorheizen (250-300° C) und Temperierung nach dem Schweigen (450-500° C) Um das Knacken zu vermeiden, Dadurch reparierbar für Werkzeugänderungen.

2. Reale Anwendungen von S5 Tool Steel

S5's Gleichgewicht der Stärke, Zähigkeit, Und Schockfestigkeit macht es ideal für Branchen, die die Haltbarkeit bei Aufgaben mit mittlerer Stress fordern. Hier sind seine häufigsten Verwendungszwecke:

Schneidwerkzeuge

• Fräser: Kleine bis mittelschwere Endmühlen zur Bearbeitung von Weichstahl oder harten Kunststoffen (Z.B., Nylon) Verwenden Sie S5 -Guter Verschleißfestigkeit Schärfe beibehält 900+ Teile (vs. 600+ Für S2), Reduzierung der Reglerzeit.
• Drehwerkzeuge: Semi-automatic lathe tools for brass or aluminum components (Z.B., automotive fittings) Verwenden Sie S5 -Stoßwiderstand widersteht versehentlich Werkzeug-Arbeitskollisionen, lowering failure rates by 30%.
• Ränen: Innenbroaches zur Gestaltung weicher Stahlteile (Z.B., gear teeth for household appliances) use S5—machinability creates precise broach teeth, und Tragenwiderstandsgriffe 18,000+ Teile.
• Reibahlen: Mittel-Toleranz-Reibahlen (± 0,008 mm) Für Metallbearbeitung (Z.B., electrical junction box holes) use S5—edge retention ensures consistent hole quality over 15,000+ Reichen.

Fallbeispiel: Ein kleiner Bearbeitungsgeschäft benutzte S2 für Aluminium -Drehwerkzeuge, wurde jedoch mitgewirkt 12% Werkzeugbruch vom Schock. Sie wechselten zu S5, und der Bruch fiel auf 3% - untersparen $5,000 jährlich im Werkzeugersatz, Während die Lebensdauer der Lebensdauer von erstreckten 600 Zu 900 Teile.

Werkzeuge bilden

• Schläge: Mittelkaltpolchende Werkzeuge für Bleche (Z.B., Erstellen von Löchern in Stahlhalterungen für Möbel) Verwenden Sie S5 -Stoßwiderstand stand der Handbuch oder halbautomatischen Stanzen stand, und Tragenwiderstandsgriffe 180,000+ Schläge (vs. 120,000+ Für S2).
• Stirbt: Stempeln stirbt für dünne Stahlblätter (Z.B., HLK -Kanalkomponenten) Verwenden Sie S5 - Teighess vermeidet das Knacken während der Matrizenbaugruppe, und Verschleißfestigkeit sorgt für saubere Kanten 150,000 Stempel.
• Stempelwerkzeuge: Small-Batch-Stempelwerkzeuge für die Innenausstattung von Automobilen Verwenden Sie S5., und Schockfestigkeit widersteht der Fehlausrichtung beim Stempeln.

Plastikspritzformung

• Formen für Kunststoffteile: Formen für kleine Kunststoffkomponenten (Z.B., Spielzeugräder oder elektrische Stecker) Verwenden Sie S5 -Resistenz tragen Griffe 250,000+ Zyklen, und Zähigkeit stand den Schimmelpackdruck (bis zu 8,000 KN).
• Kern- und Hohlraumkomponenten: Präzisionsformkerne für Kunststoffteile (Z.B., Laptop -Ladegeräte) Verwenden Sie S5 - Dimensionale Stabilität sorgt für die Teilkonsistenz, und die Verarbeitbarkeit ermöglicht komplizierte Kernformen.

Luft- und Raumfahrt, Automobil & Maschinenbau

• Luft- und Raumfahrtindustrie: Kleine nichtladende Komponenten (Z.B., Flugzeugkabinenbefestigungselemente oder Sensorhalterungen) Verwenden Sie S5 -Zugfestigkeit Unterstützt leichte strukturelle Belastungen, und Stoßwiderstand stand den Turbulenzen induzierten Vibrationen.
• Automobilindustrie: Mittlere Stresskomponenten (Z.B., Plastik -Trimmform -Einsätze oder kleine Zahnradzähne für Windschutzscheibenwischer) Verwenden, und Verschleißfestigkeit reduziert den Abbau des Komponenten.
• Maschinenbau: Zahnräder und Wellen für mittelladende Maschinen (Z.B., Fördersysteme für Verpackungsleitungen) Verwenden Sie S5 - Fatigue -Stärke widersetzt sich wiederholte Stress, und Stoßwiderstand verhandelt plötzliche Förderstacken.

3. Herstellungstechniken für S5 -Werkzeugstahl

Die Herstellung von S5 erfordert Präzision, um seine vanadiumverstärkte Zusammensetzung aufrechtzuerhalten und einen konstanten Schockfest zu gewährleisten.. Hier ist der detaillierte Prozess:

1. Metallurgische Prozesse (Kompositionskontrolle)

• Elektrischer Lichtbogenofen (EAF): Primärmethode - STAELSCHRAFT, Kohlenstoff, Chrom, und Vanadium werden mit 1.600-1.700 ° C geschmolzen. Sensoren Monitor Chemische Zusammensetzung Elemente in den S5 -Bereichen aufbewahren (Z.B., 0.10-0.20% Vanadium), kritisch für Stoßfestigkeit und Verschleißfestigkeit.
• Basis -Sauerstoffofen (Bof): Für groß an; Sauerstoff passt den Kohlenstoffgehalt ein. Vanadium und Chrom werden nach dem Blowing zugesetzt, um Oxidation zu vermeiden und eine präzise Zusammensetzung zu gewährleisten.

2. Rollprozesse

• Heißes Rollen: Geschmolzene Legierung wird ingots geworfen, erhitzt auf 1.050-1.150 ° C., und rollte in Stangen, Teller, oder Draht. Heißes Rollen bricht große Carbide ab und formt das Material in Werkzeugblanks (Z.B., 300×300 MM -Blöcke für mittelgroße Sterben).
• Kaltes Rollen: Wird für dünne Werkzeugkomponenten verwendet (Z.B., Stanztipps oder Schimmelpilzeinsätze)-Schnalte mit Raumtemperatur, um die Oberflächenbeschaffung zu verbessern. Nach dem Rollenglühen (650-700° C) macht den Stahl für die nachfolgende Bearbeitung weicher.

3. Wärmebehandlung (Auf Stoßfestigkeit zugeschnitten)

Die Wärmebehandlung von S5 priorisiert Zähigkeit und Stoßfestigkeit, Beim Steigerung des Verschleißfeststands über unteren Stähle unter den Stählen der unteren Grenze:

• Glühen: Erhitzt auf 750-800 ° C für 2-3 Std., langsam auf ~ 600 ° C abgekühlt. Reduziert die Härte zu 190-230 Brinell, Machenschaft machen und interne Stress lindern.
• Quenching: Erhitzt auf 840-880 ° C. (Austenitisierung) für 20-30 Minuten, in Öl gelöscht. Verhärtet den Stahl an 58-60 HRC - SCHLEISEN LÖSUNG (vs. D2) Beibehält von Vanadium refinierte Körner zur Schockfestigkeit.
• Temperieren: Auf 280-330 ° C erhitzt für 1-2 Std., luftgekühlt. Reduziert die Härte zu 52-56 HRC - Balance -Verschleißfestigkeit und Stoßfestigkeit; höhere Temperaturtemperaturen (350-400° C) kann für zusätzliche Duktilität bei der Bildung von Störungen verwendet werden.
• Stressabbau Glühen: Nach der Bearbeitung aufgetragen-auf 550-600 ° C erhitzt für 1 Stunde, um Schnittstress zu reduzieren, Verhinderung des Werkzeugverzirks während der endgültigen Wärmebehandlung.

4. Bildung und Oberflächenbehandlung

• Formenmethoden:
• Drücken Sie die Formung: Mittlere hydraulische Pressen (3,000-6,000 Tonnen) Formen Sie S5 in die Sterbe- oder Werkzeugkurs - vor der Wärmebehandlung.
• Bearbeitung: CNC-Mühlen oder halbautomatische Drehstäbe schneiden S5 in Werkzeugformen (Z.B., Reamerflöten oder Stanztipps)- HSS -Tools funktionieren für getemperte S5, Reduzierung der Bearbeitungskosten vs. Nur-Carbide-Stähle.
• Schleifen: Nach Wärmebehandlung, Aluminiumoxidräder verfeinern Werkzeugkanten zu RA 0.1 μm Rauheit-Säuglinge für Mittel-Toleranz-Anwendungen wie Plastikschimmelkerne.
• Oberflächenbehandlung:
• Nitriding: Erhitzt auf 480-520 ° C in einer Stickstoffatmosphäre, um a zu bilden 3-5 μm Nitridschicht - steigt den Verschleiß Widerstand durch 25% (Ideal für Stempelstempel oder Schneidwerkzeuge mit hohem Volumen).
• Beschichtung (PVD/CVD): Dünner Titannitrid (PVD) Beschichtungen sind optional zum Schneiden von Werkzeugen - reduziert die Reibung, Verlängerung der Werkzeuglebensdauer um 1,8x für Weichstahlbearbeitung.
• 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 (52-56 HRC)- Vermittelt Konsistenz für die Werkzeugleistung.
• Mikrostrukturanalyse: Untersucht die Legierung unter einem Mikroskop, um die Verfeinerung der Vanadiumkorn und eine gleichmäßige Verteilung der Carbid zu bestätigen (Keine großen Carbide, die den Stoßfestigkeit reduzieren).
• Dimensionale Inspektion: Koordinatenmessmaschinen (Cmm) Überprüfen Sie die Werkzeugabmessungen auf ± 0,005 mm-kritisch für mitteltoleranze Anwendungen wie Kunststoff-Teilenformen.
• Schocktest: Simuliert den plötzlichen Einfluss (Z.B., Ablassen eines Werkzeugs von 1 Meter) Um den Widerstand gegen Bruch zu überprüfen - erfüllt S5 die Schocklastanforderungen.
• Zugprüfung: Überprüft die Zugfestigkeit (1200-1400 MPA) und Ertragsfestigkeit (800-1000 MPA) S5 Spezifikationen erfüllen.

4. Fallstudie: S5 -Werkzeugstahl in Kunststoffeinspritzformkernen

Ein kleiner Kunststoffteilehersteller verwendete S2 für Schimmelpilzkerne für Elektrobonneen (200,000 Teile/Jahr) aber mit zwei Problemen konfrontiert: Kernverschleiß danach 150,000 Zyklen und gelegentlicher Bruch vom Schockschock (10% Ausfallrate). Sie wechselten zu S5, mit den folgenden Ergebnissen:

• Kernleben: S5s Verschleißfestigkeit verlängerte die Kernlebensdauer auf 250,000 Zyklen (67% länger als S2)- Kernersatzkosten durch $8,000 jährlich.
• Stoßwiderstand: Die Fehlerquote sank auf 2% - untersparend $5,000 Jährlich in verschwendeten Formen und Produktionsausfallzeiten.
• Kosteneinsparungen: Trotz 20% höhere Vorabmaterialkosten, Der Hersteller spart $12,000 jährlich-erhebliche Gewinnmargen für die Produktion mit mittlerer Volumen.

5. S5 Werkzeugstahl vs. Andere Materialien

Wie ist S5 im Vergleich zu Stäheln und anderen Werkzeugstählen unter niedrigeren Qualität für Anwendungen mit mittlerer Stress?? Lassen Sie es uns aufschlüsseln:

Anwendungseignung

• Schneidwerkzeuge mit mittlerer Stress: S5s Verschleißfestigkeit und Stoßfestigkeit übertreffen S2 (längeres Leben, weniger Pausen) und sind kostengünstiger als A2-ideal für kleine bis mittlere Bearbeitungsgeschäfte.
• Stirsche forming forming forming: Der hohe Schockfestigkeit von S5 macht es besser als A2/D2 für manuelle oder halbautomatische Stempeln-Vermeidung des kostspieligen Stempels.
• Kunststoffeinspritzkerne: S5 Balances tragen Widerstand und Zähigkeit besser als S2 (längeres Zyklusleben) und ist billiger als 420 Edelstahl-ist für mittelgiebige Kunststoffteile betrieben.
• Mechanische Komponenten: S5's Zugfestigkeit und Müdigkeitsresistenzrivale 420 Edelstahl bei 20% niedrigere Kosten-ideal für mittelladende Zahnräder oder Wellen.

Ansicht von Yigu Technology auf S5 Tool Steel

Bei Yigu Technology, S5 zeichnet sich als zuverlässiges Upgrade von Stäheln mit niedrigerer Klasse für Aufgaben mit mittlerer Stress aus. Sein Vanadium verstärkt Stoßwiderstand, Resistenz tragen, und Zähigkeit macht es ideal für kleine bis mittler. Wir empfehlen S5 für Kunststoffschimmelkerne, Medium Stempel stirbt, und schockanfällige Schneidwerkzeuge-wo es S2 übertrifft (längeres Leben) und bietet einen besseren Wert als A2/D2. Während es extremer Verschleißfestigkeit fehlt, Seine Vielseitigkeit richtet sich an unser Ziel des zugänglichen Ziels über, Hochleistungslösungen für leistungsstarke Herstellungslösungen.

FAQ

1. Ist S5-Werkzeugstahl besser als S2 für schockanfällige Anwendungen?

Ja - Vanadium Addition verfeinert die Korngröße, Machen Sie es 2-3x resistenter gegen plötzliche Auswirkungen (Z.B., Werkzeugtropfen oder falsch ausgerichtete Stempeln) als S2. Wählen Sie S5, wenn Ihre Anwendung gelegentliche Stoßlasten beinhaltet, um den Werkzeugbruch zu vermeiden.