M35 en acier à grande vitesse: Propriétés, Applications, Guide de fabrication

M35 en acier à grande vitesse (HSS) est un alliage premium réputé pour son exceptionnel dureté chaude élevée et une résistance améliorée - les traits élevés par son unique composition chimique (y compris 4.75-5.50% cobalt, Un ajout clé à sa base en acier M2). Contrairement à HSS standard, il conserve la dureté à des températures jusqu'à 650 ° C, En faire le premier choix pour les outils de coupe hautes performances, Dies de formation de précision, et composants critiques dans les industries aérospatiales et automobiles. Dans ce guide, Nous allons briser ses traits clés, Utilise du monde réel, processus de fabrication, Et comment il se compare à d'autres matériaux, vous aider à le sélectionner pour des projets qui exigent une durabilité extrême et une fiabilité à haute température.

1. Propriétés des matériaux clés de l'acier à grande vitesse M35

Les performances du M35 sont enracinées dans son étalonnage précisément composition chimique- en particulier le cobalt, qui amplifie ses capacités mécaniques et à haute température - en train de faire ses propriétés robustes.

Composition chimique

La formule de M35 s'appuie sur de l'acier M2 avec du cobalt pour augmenter les performances, avec des gammes fixes pour les éléments clés:

• Teneur en carbone: 0.85-1.00% (supérieur à M2, renforcement se résistance à l'usure En formant plus de carbures durs avec du tungstène / vanadium)
• Teneur en chrome: 3.75-4.25% (Forme des carbures résistants à la chaleur pour une résistance à l'usure supplémentaire et assure un traitement thermique uniforme)
• Contenu en tungstène: 5.50-6.75% (élément de base pour dureté chaude élevée—Forme les carbures qui résistent à l'adoucissement à 650 ° C +)
• Contenu molybdène: 4.75-5.50% (Fonctionne avec le tungstène pour stimuler la dureté chaude et réduire la fragilité)
• Contenu de vanadium: 1.75-2.25% (affine la taille des grains, Améliore la ténacité, et forme des carbures de vanadium pour une résistance à l'usure supérieure)
• Contenu en cobalt: 4.75-5.50% (Définition de l'élément: force la matrice en acier et augmente la dureté chaude, élever les performances au-dessus de m2)
• Contenu du manganèse: 0.20-0.40% (stimule la durabilité sans créer de carbures grossiers)
• Contenu en silicium: 0.15-0.35% (Aide la désoxydation pendant la fabrication et stabilise les performances à haute température)
• Contenu du phosphore: ≤0,03% (strictement contrôlé pour empêcher la fragilité froide, Critique pour le stockage d'outils à basse température)
• Teneur en soufre: ≤0,03% (ultra-faible à maintenir dureté et éviter de craquer pendant la formation ou l'usinage)

Propriétés physiques

Propriétés mécaniques

Après un traitement thermique standard (recuit + éteinte + tremper), M35 offre des performances de pointe:

• Résistance à la traction: ~ 2100-2600 MPA (100-150 MPA supérieur à M2, Idéal pour les opérations de force élevée comme les aciers en alliage dur)
• Limite d'élasticité: ~ 1700-2100 MPA (Assure que les outils résistent à la déformation permanente sous des charges lourdes)
• Élongation: ~ 10-15% (dans 50 mm - ductilité modérée, assez pour éviter la fissuration soudaine pendant les vibrations d'usinage)
• Dureté (Échelle Rockwell C): 63-69 HRC (Après un traitement thermique - réglable: 63-65 HRC pour des outils de formation difficiles, 67-69 HRC pour les outils de coupe résistants à l'usure)
• Force de fatigue: ~ 850-1050 MPA (à 10⁷ cycles - 50-100 MPa supérieur à M2, Parfait pour les outils sous des cycles de coupe répétés)
• Résistance à l'impact: Modéré à élevé (~ 38-48 J / cm² à température ambiante)- les outils plus solides que la céramique, Réduire le risque d'écaillage pendant l'utilisation

Autres propriétés critiques

• Excellente résistance à l'usure: Les carbures améliorés par le cobalt résistent à l'abrasion 15-20% Mieux que m2, Idéal pour l'usinage des métaux durs comme un inconvénient ou un acier à outils.
• Dureté chaude élevée: Conserve ~ 62 hrc à 650 ° C (2 HRC supérieur à M2 à 600 ° C)- Critique pour la coupe à grande vitesse (Par exemple, 600+ m / min pour les alliages en aluminium).
• Bonne ténacité: Équilibré avec la dureté, Il résiste donc aux impacts mineurs (Par exemple, Contact de la pièce d'outils) sans rupture.
• Machinabilité: Bien (Avant le traitement thermique)—Anède M35 (dureté ~ 220-250 Brinell) est machinable avec des outils en carbure; Évitez l'usinage après durcissement (63-69 HRC).
• Soudabilité: Avec prudence - une teneur élevée en carbone et en cobalt augmente le risque de fissuration; préchauffage (350-400° C) et la trempe post-soudage est requise pour les réparations d'outils.

2. Applications du monde réel de l'acier à grande vitesse M35

Les performances obstruées par le cobalt de M35 le rendent idéal pour les applications de coupe et de formation à haute demande. Voici ses utilisations les plus courantes:

Outils de coupe

• Frappeurs: Fin de usines pour l'usinage à grande vitesse des alliages durs (Par exemple, Décevoir 718) Utilisez M35—dureté chaude maintient la netteté à 600-650 ° C, surpassant M2 par 25% Dans la vie de l'outil.
• Outils de virage: Les outils de tour pour l'usinage des arbres de turbine aérospatiale utilisent M35 - la résistance aux vêtements réduit les modifications de l'outil, Amélioration de l'efficacité de la production par 45%.
• Broches: Broaches internes pour façonner, Et la dureté chaude maintient la précision 15,000+ parties.
• Alésus: RAMES DE PRÉCISION pour les trous de tolérance serrée (± 0,0005 mm) dans les pièces de transmission automobile utilisent M35 - la résistance aux vêtements garantit une qualité cohérente sur 20,000+ rafales.

Exemple de cas: Une boutique d'usinage aérospatiale a utilisé M2 pour mourir des lames de turbine Inconel. Les coupeurs M2 ont terminé après 150 parties. Ils sont passés à M35, Et les coupeurs ont duré 225 parties (50% plus long)- Réduire le temps de regring par 40% et sauvegarder $24,000 annuellement.

Outils de formation

• Coups de poing: Coups de poing à grande vitesse pour tamponner des feuilles de métal épaisses (Par exemple, 10 mm en acier) Utilisez M35—Excellente résistance à l'usure poignées 250,000+ tirettes (50,000 plus que m2).
• Décède: Dies de formation à froid pour façonner, et la résistance à l'usure réduit les pièces défectueuses par 70%.
• Outils d'estampage: Outils d'estampage fin pour les connecteurs électroniques Utilisez M35 - dureté (67-69 HRC) assure la propreté, coupes sans bavure.

Aérospatial & Industries automobiles

• Industrie aérospatiale: Les outils de coupe pour l'usinage des lames de turbine en titane utilisent M35 -dureté chaude élevée Traitement des températures de coupe 650 ° C, ce qui adoucirait M2.
• Industrie automobile: Outils de coupe à grande vitesse pour l'usinage des blocs moteurs (fonte) Utiliser M35 - La résistance aux vêtements réduit le remplacement de l'outil par 30%, Réduction des coûts de production.

Génie mécanique

• Engrenages: Les engrenages lourds pour les boîtes de vitesses d'éoliennes utilisent M35 - la résistance aux vêtements prolonge la durée de vie par 30% contre. M2, réduction de l'entretien.
• Arbres: Les arbres d'entraînement pour les compresseurs industriels utilisent le M35 - résistance à la tension (2100-2600 MPA) résiste à un couple élevé, et la force de fatigue résiste au stress répété.
• Roulements: Les roulements à chargement élevé pour l'équipement d'exploitation utilisent M35 - la résistance aux vêtements réduit la friction, abaisser la fréquence de maintenance par 55%.

3. Techniques de fabrication pour l'acier à grande vitesse M35

La production de M35 nécessite une précision pour maintenir l'équilibre du cobalt et optimiser les performances. Voici le processus détaillé:

1. Processus métallurgiques (Contrôle de la composition)

• Fournaise à arc électrique (EAF): Méthode primaire - acier de crap, tungstène, molybdène, vanadium, et le cobalt est fondu à 1 650-1,750 ° C. Moniteur des capteurs composition chimique Pour garder le cobalt (4.75-5.50%) et d'autres éléments à portée - critique pour la dureté chaude.
• Fournaise de base à l'oxygène (BOF): Pour la production à grande échelle - le fer moulé est mélangé avec de la ferraille en acier; L'oxygène ajuste la teneur en carbone. Le cobalt et d'autres alliages sont ajoutés après le soufflage pour éviter l'oxydation.

2. Procédés de roulement

• Roulement chaud: L'alliage fondu est jeté dans les lingots, chauffé à 1 100-1,200 ° C, et roulé dans des bars, assiettes, ou fil. Le roulement chaud décompose les grands carbures et formes des blancs d'outil (Par exemple, corps de coupe).
• Roulement froid: Utilisé pour les feuilles minces (Par exemple, petits blancs de punch)—Roudé à température ambiante pour améliorer la finition de surface. Recuit après le roulis (700-750° C) restaurer la machinabilité.

3. Traitement thermique (Critique pour les performances du cobalt)

• Recuit: Chauffé à 850-900 ° C pour 2-4 heures, refroidi lentement (50° C / heure) à ~ 600 ° C. Réduit la dureté à 220-250 Brinell, le rendre machinable.
• Éteinte: Chauffé à 1 220-1,270 ° C (10-20° C supérieur à M2) pour 30-60 minutes, éteint dans l'huile. Durcir 67-69 HRC; La trempe d'air réduit la distorsion mais abaisse la dureté 63-65 HRC.
• Tremper: Réchauffé à 520-570 ° C (20-50° C supérieur à M2) pour 1-2 heures, refroidi à l'air. Soldes dureté chaude et ténacité - critique pour la coupe des outils.
• Recuit de soulagement du stress: Obligatoire - chauffée à 600-650 ° C pour 1 heure après l'usinage pour réduire le stress, empêcher la fissuration pendant la trempe.

4. Formage et traitement de surface

• Méthodes de formation:
• Press Forming: Presses hydrauliques (5,000-10,000 tonnes) Formez des plaques M35 dans des blancs d'outils - sans traitement thermique avant.
• Affûtage: Après un traitement thermique, Les roues de diamant affinent les bords à ± 0,0005 mm de tolérances (Par exemple, Flâtries).
• Usinage: Les moulins CNC avec des outils en carbure de forme ont recuit le M35 dans la coupe des géométries - le refroidissement empêche la surchauffe.
• Traitement de surface:
• Nitrative: Chauffé à 500-550 ° C dans de l'azote pour former un 5-10 μm Couche de nitrure - les boosts portent une résistance 30%.
• Revêtement (PVD / CVD): Nitrure d'aluminium en titane (PVD) Les revêtements réduisent la friction, prolonger la durée de vie de l'outil par 2,5x.
• Durcissement: Traitement thermique final (éteinte + tremper) est suffisant pour la plupart des applications.

5. Contrôle de qualité (Assurance des performances)

• Test de dureté: Les tests Rockwell C vérifient la dureté après le tempérament (63-69 HRC) et dureté chaude (≥62 HRC à 650 ° C).
• Analyse de microstructure: Confirme la distribution de carbure uniforme (Pas de gros carbures qui provoquent l'écaillage).
• Inspection dimensionnelle: CMMS Vérifiez les dimensions de l'outil pour la précision (Par exemple, Tolérance au trou de l'alésoir).
• Tests d'usure: Simule la coupe à grande vitesse (Par exemple, Usinage gênant à 550 m / mon) Pour mesurer la vie de l'outil.
• Tests de traction: Vérifie la force de traction (2100-2600 MPA) et la limite d'élasticité (1700-2100 MPA).

4. Étude de cas: M35 ACTEUR À HAUTE SPEAU dans l'usinage de la lame de turbine aérospatiale

Un grand fabricant aérospatial a utilisé M2 pour l'usinage des lames de turbine en titane mais face 30% Échec de l'outil en raison d'une surchauffe. Ils sont passés à M35, avec les résultats suivants:

• Vie de l'outil: Les coupeurs M35 ont duré 200 lames (contre. 130 pour m2)—40% de durée de vie d'outil plus longue.
• Taux d'échec: La dureté chaude de M35 a réduit les échecs de surchauffe 8% (depuis 30%), économie $60,000 annuellement dans des matériaux gaspillés.
• Économies de coûts: Malgré les M35 30% coût initial plus élevé, Le fabricant a sauvé $190,000 annuellement via des changements et des déchets réduits.

5. M35 en acier à grande vitesse vs. Autres matériaux

Comment M35 se compare-t-il à M2 et à d'autres matériaux haute performance? Décomposons-le:

Adéabilité de l'application

• Usinage aérospatial: M35 surpasse M2 (dureté chaude plus élevée) pour le titane / inconvénient - co-bien que M42.
• Coupe à grande vitesse: M35 équilibre les performances et le coût que M42 - idéal pour l'usinage des moteurs automobiles.
• Formation de précision: M35 est supérieur à D2 (meilleure ténacité) pour l'estampage à volume élevé - réduit l'écaillage.

Vue de la technologie Yigu sur l'acier à grande vitesse M35

À la technologie Yigu, M35 se démarque comme une solution de grande valeur pour les besoins d'usinage extrêmes. Son cobalt amélioré dureté chaude et la résistance à l'usure le rend idéal pour l'aérospatiale, automobile, et clients d'ingénierie de précision. Nous recommandons M35 pour couper les alliages durs (Décevoir, titane) et applications à grande vitesse - où elle surpasse M2 (Vie à l'outil plus longue) et offre une meilleure valeur que M42. Bien que Costlier à l'avance, Sa durabilité réduit les coûts d'entretien et de remplacement, s'aligner sur notre objectif de durable, Solutions de fabrication haute performance.

FAQ

1. Est-ce que l'acier à grande vitesse M35 est meilleur que M2 pour l'usinage des alliages durs?

Oui - le contenu du cobalt de M35 augmente dureté chaude et porter une résistance, le faire 15-20% plus durable que M2 pour les alliages durs comme Inconel ou l'outil d'acier. C'est idéal si vous avez besoin d'une durée de vie d'outils plus longue pour l'usinage à forte demande.

2. Peut être utilisé pour l'usinage métallique non ferreux (Par exemple, aluminium)?

Oui, Mais c'est souvent trop spécifié. M35 fonctionne bien pour l'usinage en aluminium à grande vitesse, Mais M2 est moins cher et suffisant pour la plupart des applications non ferrumes. Réserver M35 pour les métaux durs afin de maximiser la rentabilité.

3. Comment M35 se compare-t-il à M42 à grande vitesse?

M42 a une dureté chaude légèrement plus élevée (~ 64 HRC à 650 ° C VS. M35 62 HRC) mais est 40% plus cher et plus difficile à machine. M35 offre une meilleure valeur pour la plupart des applications - choisissez seulement M42 pour les besoins extrêmes de 650 ° C + de coupe.