S390 Bohell HSS Steel: Propiedades, Aplicaciones, Guía de fabricación

S390 Bohell HSS Steel (acero de alta velocidad) es una aleación premium desarrollada por Bohler, reconocido por su excepcional Alta dureza caliente, Excelente resistencia al desgaste, y dureza equilibrada: tratos impulsados ​​por su optimizado composición química (Alto molibdeno y vanadio, tungsteno moderado). A diferencia de HSS estándar como M2, Su mezcla de aleación única conserva la dureza a temperaturas extremas (hasta 650 ° C) y resiste la abrasión en el corte de alta velocidad, haciéndolo ideal para exigentes aplicaciones en el aeroespacio, automotor, y fabricación de herramientas de precisión. En esta guía, Desglosaremos sus rasgos clave, Usos del mundo real, procesos de fabricación, y cómo se compara con otros materiales, ayudándole a seleccionarlo para proyectos que exigan un rendimiento intransigente.

1. Propiedades de material clave del acero S390 Bohler HSS

El rendimiento del S390 proviene de su calibrado con precisión composición química—Pecialmente altos molibdeno y vanadio, lo que mejora su resiliencia y resistencia al desgaste de alta temperatura, Darlo aparte del HSS convencional.

Composición química

La fórmula de S390 prioriza el rendimiento de corte de alta velocidad, con rangos fijos para elementos clave:

• Contenido de carbono: 0.60-0.70% (Balances la formación de carburo para resistencia al desgaste y dureza, Evitar la fragilidad en uso de alta temperatura)
• Contenido de cromo: 3.50-4.00% (Forma carburos resistentes al calor, Mejora la enduribilidad, y asegura resultados de tratamiento térmico uniforme)
• Contenido de tungsteno: 1.00-1.50% (complementa el molibdeno para impulsar Alta dureza caliente, resistir el ablandamiento a 650 ° C+)
• Contenido de molibdeno: 5.00-5.50% (Elemento central para la dureza caliente, más grande que M2, habilitar S390 para retener la nitidez en el corte de alta velocidad)
• Contenido de vanadio: 1.50-2.00% (refina el tamaño del grano, mejora la dureza, y forma carburos de vanadio ultra hardos que se amplifican resistencia al desgaste)
• Contenido de manganeso: 0.20-0.40% (aumenta la enduribilidad sin crear carburos gruesos que debiliten el acero)
• Contenido de silicio: 0.15-0.35% (La desoxidación del SIDA durante la fabricación y estabiliza el rendimiento de alta temperatura)
• Contenido de fósforo: ≤0.03% (estrictamente controlado para evitar la fragilidad fría, crítico para las herramientas utilizadas en el almacenamiento de baja temperatura)
• Contenido de azufre: ≤0.03% (ultra bajo para mantener tenacidad y evite agrietarse durante la formación o mecanizado)

Propiedades físicas

Propiedades mecánicas

Después del tratamiento térmico estándar (recocido + temple + templado), S390 ofrece un rendimiento líder en la industria para aplicaciones de alta velocidad:

• Resistencia a la tracción: ~ 2200-2400 MPA (Ideal para operaciones de alta fuerza como aleaciones duras o hierro fundido)
• Fuerza de rendimiento: ~ 1800-2000 MPA (asegura que las herramientas resisten la deformación permanente bajo cargas de mecanizado pesados)
• Alargamiento: ~ 10-15% (en 50 MM: ductilidad moderada, Suficiente para evitar grietas repentinas durante las vibraciones de mecanizado)
• Dureza (Escala de Rockwell C): 64-68 CDH (Después del tratamiento térmico, ajustable: 64-65 HRC para herramientas de formación difíciles, 67-68 HRC para herramientas de corte resistentes al desgaste)
• Fatiga: ~ 850-950 MPA (a 10⁷ ciclos: perfecto para herramientas bajo corte de alta velocidad repetido, como herramientas de giro de línea de producción)
• Dureza de impacto: Moderado a alto (~ 40-50 j/cm² a temperatura ambiente)—La herramientas de cerámica más grande que la de cerámica, Reducir el riesgo de chipp durante el contacto accidental de la pieza de trabajo de la herramienta.

Otras propiedades críticas

• Excelente resistencia al desgaste: Los carburos de vanadio y molibdeno se resisten a la abrasión 20-25% mejor que m2 hss, Extender la vida útil de la herramienta (P.EJ., 300,000+ ciclos para troqueles de estampado).
• Alta dureza caliente: Retiene ~ 62 hrc a 650 ° C (4 HRC superior a m2 a 600 ° C)—Crítico para corte extremo de alta velocidad (P.EJ., 600+ m/min para aleaciones de aluminio o 300+ m/min para acero suave).
• Buena dureza: Equilibrado con dureza, Entonces S390 soporta impactos menores (P.EJ., Contacto de pie de trabajo desalineado) Sin romperse, una ventaja clave sobre los aceros de ropa alta quebradizan como D2.
• Maquinabilidad: Bien (Antes del tratamiento térmico)—Enealizado S390 (Dureza ~ 220-250 Brinell) es maquinable con herramientas de carburo; Evite el mecanizado después de endurecer (64-68 CDH) Para evitar el daño de la herramienta.
• Soldadura: Con precaución: el contenido de altos aleación aumenta el riesgo de agrietamiento; precalentamiento (350-400° C) y templado posterior a la soldado (500-550° C) son necesarios para reparaciones de herramientas.

2. Aplicaciones del mundo real de S390 Bohler HSS Steel

La alta dureza y la resistencia al desgaste de S390 lo hacen ideal para industrias que exigen velocidad, precisión, y durabilidad. Aquí están sus usos más comunes:

Herramientas de corte

• Cortadores de fresadoras: Formas finales para mecanizado de alta velocidad de aleaciones duras (P.EJ., Incomparar 718 o titanio) Use S390—Alta dureza caliente Mantiene la nitidez 40% más largo que m2, Reducción de la frecuencia de regreso y tiempo de inactividad.
• Herramientas de giro: Las herramientas de torno para cigüeñales automotrices o ejes de turbinas aeroespaciales usan S390 - Manijas de resistencia de ropa 800+ Partes por herramienta (VS. 500+ para m2), Mejora de la eficiencia de producción por 35%.
• Broches: Broches internos para dar forma a engranajes de alta resistencia (P.EJ., engranajes de turbina eólica) Use S390: la tosta resiste el chipp, y la dureza caliente mantiene la precisión sobre 20,000+ ciclos de broche.
• Escariadores: Reamers de precisión para agujeros de tolerancia estrecha (± 0.0005 mm) En dispositivos médicos o componentes aeroespaciales, use S390: la resistencia a la ropa garantiza una calidad constante de agujeros sobre 25,000+ reams.

Ejemplo de caso: Una tienda de mecanizado aeroespacial usó M2 HSS para molienda Inconel 718 Housas de turbina pero la herramienta enfrentada opacando después 180 regiones. Cambiaron a S390, Y los cortadores duraron 300 regiones (67% más extenso)—Encontar el tiempo de regreso de 40% y salvar $36,000 anualmente en costos de mano de obra y herramientas.

Herramientas de formación

• Golpes: Golpes de alta velocidad para estampar sábanas de metal gruesas (P.EJ., 10 acero inoxidable mm para marcos automotrices) Use S390—Excelente resistencia al desgaste mangos 250,000+ estampillas (80,000 Más de M2).
• Matrices: Dies de formación de frío para dar forma a los sujetadores de alta resistencia (P.EJ., pernos de titanio) Use S390: la tosta resiste la presión, y la resistencia al desgaste reduce las partes defectuosas por 70%.
• Herramientas de estampado: Herramientas de estampado fino para conectores electrónicos (P.EJ., 5Pins de dispositivo G) Use S390 - Hardness (67-68 CDH) Asegura limpio, cortes sin rebabas, Reunión de tolerancias estrictas de la industria.

Aeroespacial, Automotor & Ingeniería Mecánica

• Industria aeroespacial: Herramientas de corte para mecanizar las cuchillas de turbina de titanio o los moldes compuestos usan S390—Alta dureza caliente soporta temperaturas de corte de 650 ° C, que suavizaría M2 o M35.
• Industria automotriz: Herramientas de corte de alta velocidad para mecanizar bloques de motor (hierro fundido) o los engranajes de transmisión usan S390: la resistencia a la ropa reduce el reemplazo de la herramienta por 40%, Reducir los costos de producción.
• Ingeniería Mecánica: Engranajes de servicio pesado para compresores industriales o equipos de minería Use S390-resistencia a la fatiga (850-950 MPA) resiste el estrés repetido, Extender la vida útil del componente por 2.5x vs. aceros estándar.

3. Techliques de fabricación para S390 Bohler HSS Steel

La producción de S390 requiere precisión para mantener su equilibrio de aleación, especialmente el molibdeno y el vanadio, para garantizar un rendimiento constante de alta temperatura. Aquí está el proceso detallado:

1. Procesos metalúrgicos (Control de composición)

• Horno de arco eléctrico (EAF): Método primario: acero de cáscara, molibdeno, vanadio, tungsteno, y otras aleaciones se derriten a 1.650-1,750 ° C. Monitor de sensores composición química para mantener el molibdeno (5.00-5.50%) y vanadio (1.50-2.00%) dentro del rango: crítico para la dureza caliente y la resistencia al desgaste.
• Horno de oxígeno básico (Bof): Para la producción a gran escala: el hierro Molten se mezcla con acero de chatarra; El oxígeno ajusta el contenido de carbono. Aleaciones (molibdeno, vanadio) se agregan después del soplo para evitar la oxidación y garantizar una composición precisa.

2. Procesos de rodadura

• Rodillo caliente: La aleación fundida se arroja a lingotes, Calentado a 1.100-1,200 ° C, y rodé en barras, platos, o alambre. El rodillo caliente descompone grandes carburos y da forma al material en blanco de la herramienta (P.EJ., 400×400 Bloques de mm para los cuerpos de los cortadores de fresado).
• Rodando en frío: Utilizado para componentes de herramientas delgadas (P.EJ., Pequeño punzonado en blanco)—El a la mano a la mano a temperatura ambiente para mejorar el acabado de la superficie. Recocido posterior a la rodilla (700-750° C) restaura la maquinabilidad suavizando el acero.

3. Tratamiento térmico (Administrado a rendimiento de alta velocidad)

El tratamiento térmico de S390 está optimizado para desbloquear su dureza caliente y resistencia al desgaste:

• Recocido: Calentado a 850-900 ° C para 2-4 horas, enfriado lentamente (50° C/hora) a ~ 600 ° C. Reduce la dureza a 220-250 Brinell, haciéndolo maquinable y aliviando el estrés interno.
• Temple: Calentado a 1.220-1,260 ° C (austenitizar) para 30-60 minutos (Más largo que M2 para disolver los carburos de molibdeno), apagado en aceite. Se endurece 67-68 CDH; El enfriamiento de aire reduce la distorsión pero reduce la dureza para 64-65 CDH (Ideal para grandes herramientas).
• Templado: Recalentado a 520-560 ° C para 1-2 horas, refrigerado por aire. Saldos Alta dureza caliente y dureza: crítica para las herramientas de corte; Evita el exceso de temperatura, que reduciría la resistencia al desgaste.
• Recocido para alivio del estrés: Obligatorio: calentado a 600-650 ° C para 1 hora después del mecanizado para reducir el estrés de corte, prevenir la deformación de las herramientas durante el enfriamiento.

4. Formación y tratamiento de superficie

• Métodos de formación:
• Formación de prensa: Prensas hidráulicas (5,000-10,000 montones) Forma placas S390 en blancos de herramientas: no haya sido antes del tratamiento térmico.
• Mecanizado: Molinos CNC con herramientas de carburo cortadas geometrías complejas (P.EJ., dientes dientes cortadores o flautas de alero) En el S390 recocido: el trabajo evita el sobrecalentamiento y el daño por el carburo.
• Molienda: Después del tratamiento térmico, Diamond Wheels Refine la herramienta Bordes a ± 0.0005 mm de tolerancias: fijaciones afiladas, superficies de corte consistentes para aplicaciones de precisión.
• Tratamiento superficial:
• Nitrurro: Calentado a 500-550 ° C en una atmósfera de nitrógeno para formar un 5-10 μm de capa de nitruro: boosts resistencia al desgaste por 30% (Ideal para herramientas de corte de alto volumen).
• Revestimiento (PVD/CVD): Nitruro de aluminio de titanio (Pvd) Los recubrimientos se aplican a las herramientas de corte: reduce la fricción, Extender la vida útil de la herramienta por 2.5x para mecanizado de alta velocidad de aleaciones duras.
• Endurecimiento: Tratamiento térmico final (temple + templado) es suficiente para la mayoría de las aplicaciones, no se necesita endurecimiento de superficie adicional.

5. Control de calidad (Garantía de rendimiento)

• Prueba de dureza: Las pruebas de Rockwell C verifican la dureza posterior a la temperatura (64-68 CDH) y dureza caliente (≥62 hrc a 650 ° C)—Crítico para un rendimiento de alta velocidad.
• Análisis de microestructura: Confirma la distribución uniforme de carburo (No hay grandes carburos de molibdeno/vanadio que causen astillas o falla de borde).
• Inspección dimensional: Coordinar máquinas de medición (CMMS) Verifique las dimensiones de la herramienta para obtener precisión (P.EJ., Espaciado del diente del cortador de fresador o diámetro del orificio del alero).
• Prueba de desgaste: Simula el corte de alta velocidad (P.EJ., Mecanizado Inconel 718 en 550 m/mi) Para medir la vida de la herramienta: las funciones S390 cumplen con las expectativas de durabilidad.
• Prueba de tracción: Verifica la resistencia a la tracción (2200-2400 MPA) y fuerza de rendimiento (1800-2000 MPA) Para cumplir con las especificaciones de S390.

4. Estudio de caso: S390 Bohler HSS Steel en mecanizado de engranajes automotrices

Un importante proveedor automotriz usó M35 HSS para engranajes de transmisión de broching (acero endurecido, 58 CDH) pero enfrentó dos problemas: Broach Wear después 12,000 piezas y altos costos de anhelamiento. Cambiaron a S390, Con los siguientes resultados:

• Vida de herramientas: S390 Broaches duraron 20,000 regiones (67% más largo que m35)—Deducir el reemplazo de broches por 40%.
• Costos de alquilar: Menos aluminios guardados $18,000 anualmente en trabajo de trabajo y herramientas.
• Ahorro de costos: A pesar de los s390 30% mayor costo inicial, el proveedor guardado $54,000 anualmente a través de un reemplazo y regreso de herramientas reducido: mejoran los márgenes de ganancias en la producción de engranajes de alto volumen.

5. S390 Bohell HSS Steel vs. Otros materiales

¿Cómo se compara S390 con M2?, M35, y otros aceros de alto rendimiento? Vamos a desglosar:

Idoneidad de la aplicación

• Mecanizado de aleación de alta velocidad: S390 supera a M2/M35 (mayor dureza caliente) Para Inconel/Titanium: ideal para piezas de turbina aeroespacial o componentes de dispositivos médicos.
• Herramientas de corte de precisión: S390 equilibra el rendimiento y el costo mejor que M42 (más fácil de mecanizar, 30% costo más bajo)—Asuitable para el engranaje automotriz o el mecanizado de la parte del motor.
• Herramientas de formación: S390 es superior a D2 (mejor dureza) Para estampado de alto volumen, reduce el astillado y extiende la vida útil.
• Componentes mecánicos: La fuerza de fatiga del S390 rivaliza con 15% menor costo: ideal para engranajes o ejes de servicio pesado en maquinaria industrial.