S2ツールスチール: プロパティ, アプリケーション, および製造ガイド

S2ツールスチールは、そのユニークなブレンドのために祝われる高性能低合金のコールドワークスチールです 高いタフネス, 良い耐摩耗性, 優れた衝撃負荷抵抗 - 調整された特性 化学組成 (中程度の炭素, クロム, およびバナジウムの追加). 対応するS1ツールスチールとは異なります, S2はバナジウムを追加して強度を高め、耐摩耗性を高めます, 中程度のストレス切断ツールに最適です, 形成ダイ, 航空宇宙の精密成分, 自動車, プラスチック射出成形産業. このガイドで, その重要な特性を分解します, 実世界の使用, 製造プロセス, そして、それが他の素材とどのように比較されますか, 耐久性と衝撃耐性を要求するプロジェクトのために選択するのを手伝う.

1. S2ツールスチールの主要な材料特性

S2のパフォーマンスは最適化されています 化学組成 - 特にバナジウムの追加 - その機械的強度を高めます, 耐摩耗性, ショック負荷に耐える能力.

化学組成

S2のフォーミュラは、靭性を優先します, 強さ, そして衝撃耐性, 重要な要素の固定範囲付き:

炭素含有量: 0.45-0.55% (S1よりも高い, より多くの炭化物を形成します 良い耐摩耗性 維持中 高いタフネス)
クロム含有量: 0.60-0.90% (S1よりも高い, 加工性を低下させることなく、硬化性と軽度の腐食抵抗を高める)
マンガンの内容: 0.60-0.90% (引張強度と硬化性を高めます, 均一な熱処理結果を確保します)
シリコンコンテンツ: 0.15-0.35% (製造中の脱酸化の援助と機械的特性を安定させます)
リン含有量: ≤0.03％ (冷たい脆性を防ぐために厳密に制御されます, 低温環境で使用されるツールにとって重要です)
硫黄含有量: ≤0.03％ (靭性を維持し、機械加工中や形成中の亀裂を避けるための超低)
バナジウム含有量: 0.10-0.20% (追加と定義の定義. S1—粒のサイズを繰り返します, 耐摩耗性を高めます, そして改善します 衝撃負荷に対する抵抗)

物理的特性

財産	S2ツールスチールの典型的な値を修正しました
密度	〜7.85 g/cm³ (標準ツールとコンポーネントの設計と互換性があります)
熱伝導率	〜35 w/(M・k) (20°Cで - 切断中の効率的な熱散逸を可能にします, ツールの過熱を減らす)
比熱容量	〜0.48 kj/(kg・k) (20°Cで)
熱膨張係数	〜11 x10⁻⁶/°C (20-500°C-精密ツールの次元の変化を最小化します, 一貫した部分品質を確保します)
磁気特性	強磁性 (すべての熱処理された状態で磁気を保持します, コールドワークツール鋼と一致しています)

機械的特性

標準的な熱処理後 (アニーリング + 消光 + 焼き戻し), S2は、中程度のストレスアプリケーションのパフォーマンスを強化します:

抗張力: 〜1200-1400 MPa (200-300 S1よりも高いMPA, 中荷重の切削工具や形成ダイに適しています)
降伏強度: 〜800-1000 MPa (ツールは、冷たい形成圧力または中程度の切断荷重の下で永久的な変形に抵抗することを保証します)
伸長: 〜15-20％ (で 50 MM-複雑な形状の機械加工中に割れを避けるのに十分な高さ, S1の延性に一致します)
硬度 (ロックウェルCスケール): 52-56 HRC (熱処理後 - S1よりも2〜4 HRC, 耐摩耗性と靭性のバランス; A2よりも柔らかいですが、より衝撃的です)
疲労強度: 〜550-650 MPa (10サイクルで、S1より50〜100 MPa高くなります, 使用される大量のツールにとって重要です 80,000+ 時代, プラスチック射出金型コアのように)
衝撃の靭性: 中程度から高 (室温で〜55-65 j/cm²) - S1より高くなっています, A2, またはD2, 突然のショックに耐えるツールに理想的にします (例えば。, 手動スタッピングツール).

その他の重要なプロパティ

良い耐摩耗性: バナジウム, 炭素, クロム炭化物は摩耗に耐えます 15-20% S1よりも優れています, ツールの寿命を延ばします (例えば。, 150,000+ 小さなスタンピングダイのサイクル).
高いタフネス: その低合金組成は延性を保持します, したがって、S2は冷たい形成の圧力に耐えます (まで 6,000 中程度のダイのkn) チッピングなし.
衝撃負荷に対する良好な抵抗: バナジウムの洗練により、粒度が縮小します, S2が突然の衝撃を吸収できるようにします (例えば。, 偶発的なツールドロップまたは誤った調整スタンピング) 壊れることなく - S1よりも重要な利点.
加工性: 良い (熱処理の前) - 発生したS2 (硬度〜190-230ブリネル) 高速スチールで簡単に機械加工できます (HSS) またはカーバイドツール; 加熱後の粉砕は、精密なエッジの場合は簡単です.
溶接性: 注意すると、炭素炭素含有量は予熱する必要があります (250-300°C) ひび割れを避けるために、歓迎後の気性, ツールの変更のために修理可能にします.

2. S2ツールスチールの実際のアプリケーション

S2の強度, 衝撃耐性, 耐摩耗性は、中程度のストレスタスクで信頼性を要求する産業に最適です. ここに最も一般的な用途があります:

切削工具

ミリングカッター: 軟鋼またはアルミニウム合金を機械加工するための中型エンドミルはS2を使用します - 良い耐摩耗性 の鋭さを維持します 800+ 部品 (vs. 500+ S1の場合), 調節時間の短縮.
ターニングツール: 小バッチメタルワーク用の半自動旋盤ツール (例えば。, 真鍮製のフィッティング) S2を使用します - 衝撃耐性 偶発的なツールワークピースの衝突に抵抗します, ツール交換率の低下.
ブローチ: 柔らかい鋼またはプラスチック部品を形作るための内部ブローチ (例えば。, 自動車センサーハウジング) S2を使用してください, 抵抗ハンドルを摩耗させます 15,000+ 部品.
リーマー: 中耐性リーマー (±0.008 mm) メタルワーク用 (例えば。, エンジンコンポーネントホール) S2-エッジ保持により、頻繁に再塗り直すことなく一貫した穴の品質が保証されます.

ケースの例: アルミニウムターニングツールにS1を使用した小さな自動車部品店は、時折ショックからのツールの破損に直面しました (15% 故障率). 彼らはS2に切り替えました, 故障率は3％に低下しました $6,000 ツール交換コストで毎年, ツールの寿命が延びている間 500 に 800 部品.

ツールの形成

パンチ: 板金用の中程度のコールドパンチツール (例えば。, スチールブラケットに穴を作成します) S2を使用します - 衝撃耐性 マニュアルまたは半自動パンチングに耐えます, 抵抗ハンドルを摩耗させます 120,000+ パンチ (vs. 80,000+ S1の場合).
死ぬ: 薄い鋼板のためにスタンピングが死にます (例えば。, アプライアンスコントロールパネル) S2を使用してください。ダイアセンブリ中に亀裂を避けます, 耐摩耗性により、きれいなパネルの端が保証されます 100,000 スタンピング.
スタンピングツール: 自動車のインテリア部品のための小さなバッチスタンピングツールはS2を使用します - 手頃な可能性は中程度のプロダクションのニーズに合っています, 衝撃耐性は、スタンピング中の不整合に抵抗します.

プラスチック射出成形

プラスチック部品の型: 小さなプラスチックコンポーネント用の金型 (例えば。, 電気コネクタ) S2を使用します - 耐摩耗性 ハンドル 200,000+ サイクル, 靭性は、カビのクランプ圧力に耐えます (まで 7,000 kn).
コアおよびキャビティコンポーネント: プラスチック部品の精密金型コア (例えば。, スマートフォン充電ポート) S2を使用します。次元の安定性により、一部の一貫性が保証されます, 耐摩耗性は、樹脂の流れからのコアの劣化を避けます.

航空宇宙, 自動車 & 機械工学

航空宇宙産業: 小さな負荷を含むコンポーネント (例えば。, 航空機のキャビンファスナー) S2を使用します - 抗張力 構造負荷をサポートします, 衝撃耐性は乱流誘発性振動に耐えます.
自動車産業: 中間ストレス成分 (例えば。, プラスチックトリム金型インサートまたは小さなギアの歯) S2-コスト効率性を使用する大量生産に適しています, 耐摩耗性は成分の劣化を減らします.
機械工学: 中荷重機械用のギアとシャフト (例えば。, 産業用コンベア) S2-脂肪強度を使用して、繰り返されるストレスに抵抗します, 衝撃耐性は突然のコンベア衝動を処理します.

3. S2ツールスチールの製造技術

S2を生産するには、バナジウム強化組成を維持し、一貫した衝撃耐性を確保するために精度が必要です。. 詳細なプロセスは次のとおりです:

1. 冶金プロセス (組成制御)

電気弧炉 (EAF): 主要な方法 - 鉄鋼のscrap, 炭素, クロム, バナジウムは1,600〜1,700°Cで溶けます. センサーモニター 化学組成 S2の範囲内に要素を維持するため (例えば。, 0.10-0.20% バナジウム), 衝撃耐性と耐摩耗性に重要です.
基本的な酸素炉 (bof): 大規模な生産のために - 爆風炉からのモルテン鉄はスクラップスチールと混合されています; 酸素は炭素含有量を調整します. 酸化を避け、正確な組成を確保するために、バナジウムとクロムが爆発後に追加されます.

2. ローリングプロセス

ホットローリング: 溶融合金はインゴットに投げ込まれます, 1,050-1,150°Cに加熱, バーに転がります, プレート, またはワイヤー. ホットローリングは大きな炭化物を分解し、材料をツールブランクに形作ります (例えば。, 250×250 中ダイ用のMMブロック).
コールドローリング: 薄いツールコンポーネントに使用されます (例えば。, パンチのヒントまたは金型インサート) - 表面仕上げを改善するために、室温でコールドロールします. ロール後アニーリング (650-700°C) その後の機械加工のために鋼を柔らかくします.

3. 熱処理 (衝撃抵抗に合わせて調整されました)

S2の熱処理は、靭性と衝撃耐性を優先します, ブーストしている間、S1にわたって耐摩耗性:

アニーリング: 750-800°Cに加熱されます 2-3 時間, ゆっくりと約600°Cまで冷却します. 硬度を低下させます 190-230 ブリネル, 機械加工可能にし、内部ストレスを緩和します.
消光: 830-870°Cに加熱 (オーステナイト化) のために 20-30 分, オイルで消光されました. スチールを硬化させます 58-60 HRC-服の消光 (vs. D2) バナジウムから穀物の洗練を保持します.
焼き戻し: 270-320°Cに再加熱されました 1-2 時間, 空冷. 硬度を低下させます 52-56 HRC-耐摩耗性と耐衝撃性のバランス; 高温の温度 (350-400°C) 余分な延性に使用できます.
ストレス緩和アニーリング: 機械加工後に適用されます - 550〜600°Cに加えて 1 切断ストレスを減らす時間, 最終熱処理中のツールワーピングの防止.

4. 形成と表面処理

形成方法:
フォーミングを押します: 中程度の油圧プレス (3,000-5,000 トン) S2ブランクをダイやツールの輪郭に形作る - 熱処理の前に.
機械加工: CNCミルまたは半自動旋盤はS2をツール形状にカットします (例えば。, リーマーフルートまたはパンチのヒント)—HSSツールは、アニールされたS2で動作します, 加工コストの削減.
研削: 熱処理後, アルミニウム酸化物のホイールは、ツールのエッジをRAに改良します 0.1 μM粗さ - プラスチックカビコアなどの中耐性アプリケーションに適しています.
表面処理:
ニトリッド: 窒素雰囲気で480-520°Cに加熱して、 3-5 μM窒化物層 - ブースト耐摩耗性 25% (大量のスタンピングダイまたはカビのコアに最適です).
コーティング (PVD/CVD): 薄窒化薄いチタン (PVD) コーティングは、切削工具でオプションであり、摩擦を減らします, 軟鋼加工のためにツール寿命を1.8倍延長します (vs. 1.5S1のX).
硬化: 最終熱処理 (消光 + 焼き戻し) ほとんどのアプリケーションでは十分です。追加の表面硬化は必要ありません.

5. 品質管理 (パフォーマンスと衝撃耐性保証)

硬度テスト: Rockwell Cテストは、拡張後の硬度を検証します (52-56 HRC) - ツールのパフォーマンスのための保存の一貫性.
微細構造分析: 顕微鏡下で合金を調べて、バナジウムの穀物の洗練と均一なカーバイド分布を確認します (衝撃耐性を低下させる大きな炭化物はありません).
寸法検査: キャリパーまたは調整測定機 (CMMS) ±0.005 mmのツール寸法を確認してください - プラスチック部品型のような中耐性アプリケーションのために批判.
ショックテスト: 突然の影響をシミュレートします (例えば。, からツールをドロップします 1 メーター) 破損に対する抵抗を検証するために - 保存S2は衝撃負荷要件を満たしています.
引張試験: 引張強度を検証します (1200-1400 MPA) そして、降伏強度 (800-1000 MPA) S2仕様を満たすため.

4. ケーススタディ: プラスチック射出金型コアのS2ツールスチール

小さなプラスチック製の部品メーカーは、電気コネクタ用の金型コアにS1を使用しました (150,000 部品/年) しかし、2つの問題に直面しました: 後のコアウェア 120,000 金型クランプショックからのサイクルと時折の破損 (8% 故障率). 彼らはS2に切り替えました, 次の結果があります:

コアライフ: S2の耐摩耗性はコアライフを拡大しました 200,000 サイクル (67% S1より長い) - コア交換コストをカットします $7,000 毎年.
衝撃耐性: 故障率は2％に低下しました $4,000 毎年無駄な金型と生産のダウンタイムで.
コスト削減: にもかかわらず 15% より高い前払い材料コスト, メーカーは保存しました $10,000 毎年 - 中容量の生産マージンについては批判的です.

5. S2ツールスチールvs. その他の材料

S2は、中程度のストレスアプリケーションのためのS1およびその他のツール鋼と比較してどうですか? それを分解しましょう:

材料	料金 (vs. S2)	硬度 (HRC)	耐摩耗性	衝撃耐性	タフネス	加工性
S2ツールスチール	ベース (100%)	52-56	良い	高い	高い	良い
S1ツールスチール	85%	50-55	公平	適度	高い	良い
A2ツールスチール	125%	52-60	とても良い	適度	適度	良い
D2ツールスチール	155%	60-62	素晴らしい	低い	低い	難しい
420 ステンレス鋼	135%	50-55	良い	適度	適度	良い

アプリケーションの適合性

中程度のストレス切削工具: S2の耐摩耗性と衝撃耐性はS1を上回ります (長寿命, 休憩が少ない) A2よりも費用対効果が高く、小規模なショップにとっては現実的です.
衝撃を受けやすい形成は死にます: S2の高い衝撃耐性により、手動または半自動スタンピングの場合、A2/D2よりも優れています。.
プラスチック射出金型コア: S2バランスは、S1よりも耐摩耗性と靭性が優れています (より長いサイクル寿命) より安い 420 ステンレス鋼 - 中容量のプラスチック部品に適しています.
機械コンポーネント: S2の引張強度と疲労抵抗のライバル 420 ステンレス鋼 20% 低コスト - 中程度の荷重またはシャフト用のideal.

S2ツールスチールに関するYiguテクノロジーの見解

Yiguテクノロジーで, S2は、中程度のストレスタスクのS1からのステップアップとして際立っています. そのバナジウムが強化されています 衝撃耐性, 耐摩耗性, 強さは、高合金の鋼のコストなしで耐久性を必要とする小規模メーカーに最適です. プラスチック型コアにはS2をお勧めします, 中程度のスタンピングが死にます, ショックを受けやすい切削工具 - S1よりも優れている場所 (長寿命, 休憩が少ない) A2/D2よりも優れた価値を提供します. 極度の耐摩耗性がありませんが, その汎用性と費用対効果は、信頼できるという目標と一致しています, アクセス可能な製造ソリューション.