S390ボヘルHSSスチール: プロパティ, アプリケーション, 製造ガイド

S390ボヘルHSSスチール (高速スチール) ボーラーによって開発されたプレミアム合金です, その例外的なことで有名です 高い暑さ, 優れた耐摩耗性, バランスの取れた靭性 - 最適化された特徴 化学組成 (高モリブデンとバナジウム, 中程度のタングステン). M2のような標準HSSとは異なります, そのユニークな合金ブレンドは、極端な温度で硬度を保持します (最大650°C) 高速切断で摩耗に抵抗します, 航空宇宙でのアプリケーションを要求するのに理想的です, 自動車, および精密ツール製造. 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, 妥協のないパフォーマンスを要求するプロジェクトに選択するのを手伝う.

1. S390ボーラーHSSスチールの主要な材料特性

S390のパフォーマンスは、その正確に調整されたものに起因します 化学組成 - 特に高モリブデンとバナジウム - それが高温の回復力と耐摩耗性を高めます, 従来のHSSとは別に設定します.

化学組成

S390のフォーミュラは、高速切断性能を優先します, 重要な要素の固定範囲付き:

• 炭素含有量: 0.60-0.70% (バランスカーバイドフォーメーション 耐摩耗性 とタフネス, 高温の使用における脆性を回避します)
• クロム含有量: 3.50-4.00% (熱耐性炭化物を形成します, 硬化性が向上します, 均一な熱処理結果を確保します)
• タングステンコンテンツ: 1.00-1.50% (モリブデンを補完してブーストします 高い暑さ, 650°C+での軟化に抵抗します)
• モリブデンの内容: 5.00-5.50% (ホットハードのコア要素 - M2より高くなっています, S390が高速切削でシャープネスを保持できるようにします)
• バナジウム含有量: 1.50-2.00% (粒サイズを洗練します, タフネスを改善します, そして、増幅するウルトラハードバナジウム炭化物を形成します 耐摩耗性)
• マンガンの内容: 0.20-0.40% (鋼を弱める粗い炭化物を作成せずに硬化性を高める)
• シリコンコンテンツ: 0.15-0.35% (製造中の酸化療法と高温性能を安定させます)
• 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, 低温ストレージで使用されるツールにとって重要です)
• 硫黄含有量: ≤0.03％ (維持するための超低 タフネス 形成中や機械加工中にひび割れを避けてください)

物理的特性

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), S390は、高速アプリケーションに業界をリードするパフォーマンスを提供します:

• 抗張力: 〜2200-2400 MPa (硬い合金や鋳鉄の製粉などの高カットフォース操作に最適)
• 降伏強度: 〜1800-2000 MPa (ツールは、重い機械加工荷重の下で永続的な変形に抵抗することを保証します)
• 伸長: 〜10-15％ (で 50 MM - モデレート延性, 機械加工振動中の突然の亀裂を避けるのに十分)
• 硬度 (ロックウェルCスケール): 64-68 HRC (熱処理後 - 調整可能: 64-65 厳しい形成ツールのHRC, 67-68 耐摩耗性の切削工具用のHRC)
• 疲労強度: 〜850-950 MPa (10℃のサイクルで - 高速切削の繰り返しの下でのツールに最適, 生産ラインターニングツールのように)
• 衝撃の靭性: 中程度から高 (室温で〜40-50 j/cm²) - セラミックツールよりも高くなっています, 偶発的なツールワークピース接触中のチッピングリスクの減少.

その他の重要なプロパティ

• 優れた耐摩耗性: バナジウムとモリブデン炭化物は摩耗に耐えます 20-25% M2 HSSよりも優れています, ツールの寿命を延ばします (例えば。, 300,000+ スタンピングダイのサイクル).
• 高い暑さ: 650°Cで〜62 HRCを保持します (4 600°CでM2よりも高いHRC) - 極端な高速切断のために批判的 (例えば。, 600+ アルミニウム合金のm/minまたは 300+ 軟鋼のm/min).
• 良いタフネス: 硬さとバランスが取れています, したがって、S390は小さな影響に耐えます (例えば。, ワークピースの誤った連絡先) 壊れることなく - D2のような脆いハイウェア鋼に対する重要な利点.
• 加工性: 良い (熱処理の前)—Nealed S390 (硬度〜220-250ブリネル) 炭化物ツールで機械加工可能です; 硬化後の機械加工は避けてください (64-68 HRC) ツールの損傷を防ぐため.
• 溶接性: 注意して - 高合金含有量は亀裂リスクを増加させます; 予熱 (350-400°C) 溶けた後の気性 (500-550°C) ツールの修理には必要です.

2. S390ボーラーHSSスチールの実世界のアプリケーション

S390の高いホットハードと耐摩耗性は、速度を需要する産業に最適です, 精度, および耐久性. 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: 硬い合金の高速加工のためのエンドミル (例えば。, インコネル 718 またはチタン) S390を使用します - 高い暑さ シャープネスを維持します 40% M2より長い, 再結合周波数とダウンタイムの削減.
• ターニングツール: 自動車クランクシャフトまたは航空宇宙タービンシャフト用の旋盤ツールS390を使用します - 服装抵抗ハンドル 800+ ツールごとの部品 (vs. 500+ M2の場合), 生産効率の向上 35%.
• ブローチ: 高強度ギアを形作るための内部ブローチ (例えば。, 風力タービンギア) S390を使用します, そして、熱い硬さは精度を維持します 20,000+ ブローチサイクル.
• リーマー: タイトトレランスホールの精度リーマー (±0.0005 mm) 医療機器または航空宇宙コンポーネントではS390を使用しています。 25,000+ リーム.

ケースの例: M2 HSSを使用してインコールを粉砕する航空宇宙機械工場 718 タービンブレードですが、その後鈍いツールに直面しました 180 部品. 彼らはS390に切り替えました, そして、カッターは続きました 300 部品 (67% 長い) - カットの再編成時間 40% と節約 $36,000 労働とツールのコストで毎年.

ツールの形成

• パンチ: 厚い金属シートをスタンプするための高速パンチ (例えば。, 10 自動車フレーム用のMMステンレス鋼) S390を使用します - 優れた耐摩耗性 ハンドル 250,000+ スタンピング (80,000 M2以上).
• 死ぬ: 高強度のファスナーを形作るためにコールドフォーミングダイが死にます (例えば。, チタンボルト) S390を使用します, 耐摩耗性は欠陥のある部品を減らします 70%.
• スタンピングツール: エレクトロニクスコネクタ用の細かいスタンピングツール (例えば。, 5Gデバイスピン) S390—ハードを使用します (67-68 HRC) きれいに保証します, バーフリーカット, 厳格な業界の許容範囲を満たす.

航空宇宙, 自動車 & 機械工学

• 航空宇宙産業: タイタニウムタービンブレードまたは複合型を加工するための切削工具S390を使用します - 高い暑さ 650°Cの削減温度に耐えます, M2またはM35を柔らかくします.
• 自動車産業: エンジンブロックを加工するための高速切削工具 (鋳鉄) またはトランスミッションギアはS390を使用します - ウェア抵抗はツールの交換を減らします 40%, 生産コストの削減.
• 機械工学: 工業用コンプレッサーまたはマイニング機器用の頑丈なギアはS390を使用します - 疲労強度 (850-950 MPA) 繰り返されるストレスに抵抗します, コンポーネントの寿命を2.5倍対拡張します. 標準鋼.

3. S390ボーラーHSSスチール用の製造技術装置

S390を生産するには、一貫した高温性能を確保するために、合金バランス、特にモリブデンとバナジウムを維持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, モリブデン, バナジウム, タングステン, 他の合金は1,650〜1,750°Cで溶けます. センサーモニター 化学組成 モリブデンを維持します (5.00-5.50%) とバナジウム (1.50-2.00%) 範囲内 - 熱い硬さと耐摩耗性のために批判的です.
• 基本的な酸素炉 (bof): 大規模な生産のために、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. 合金 (モリブデン, バナジウム) 酸化を避け、正確な組成を確実にするために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, 1,100〜1,200°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。, 400×400 カッターボディを製粉するための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。, 小さなパンチブランク) - 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 (700-750°C) 鋼を柔らかくすることにより、機械加工性を回復します.

3. 熱処理 (高速性能に合わせて調整されています)

S390の熱処理は、その熱い硬さと耐摩耗性のロックを解除するために最適化されています:

• アニーリング: 850-900°Cに加熱されます 2-4 時間, ゆっくりと冷却されました (50°C/時間) 〜600°Cまで. 硬度を低下させます 220-250 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: 1,220-1,260°Cに加熱 (オーステナイト化) のために 30-60 分 (モリブデン炭化物を溶解するために、M2よりも長い), オイルで消光されました. 硬化します 67-68 HRC; 空気消光は歪みを減らしますが、硬度を低下させます 64-65 HRC (大きなツールに最適です).
• 焼き戻し: 520-560°Cに再加熱 1-2 時間, 空冷. バランス 高い暑さ およびタフネス - 切削工具のためにクリティカル; 過剰な気分を避けます, 耐摩耗性を減らすでしょう.
• ストレス緩和アニーリング: 必須 - 600〜650°Cに加えて 1 切断ストレスを減らすために機械加工の1時間, 消光中のツールワインの防止.

4. 形成と表面処理

• 形成方法:
• フォーミングを押します: 油圧プレス (5,000-10,000 トン) S390プレートをツールブランクに形作ります。熱処理の前に.
• 機械加工: 炭化物ツールを備えたCNCミルは、複雑なジオメトリをカットします (例えば。, ミリングカッターの歯またはリーマーフルート) アニールされたS390に - クーリントは、過熱や炭化物の損傷を防ぎます.
• 研削: 熱処理後, ダイヤモンドホイールは、ツールのエッジを±0.0005 mmの許容範囲に洗練します - 急激な維持, 精密アプリケーション用の一貫した切断面.
• 表面処理:
• ニトリッド: 窒素雰囲気で500〜550°Cに加熱されて、 5-10 μM窒化物層 - ブースト耐摩耗性 30% (大量の切削工具に最適です).
• コーティング (PVD/CVD): チタンアルミニウム窒化物 (PVD) コーティングは、切削工具に適用され、摩擦を減らします, ハード合金の高速加工のために2.5倍のツール寿命を延長する.
• 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 (64-68 HRC) そして暑さ (650°Cで62 HRC以上) - 高速パフォーマンスのために批判的.
• 微細構造分析: 均一な炭化物分布を確認します (チッピングまたはエッジの故障を引き起こす大きなモリブデン/バナジウム炭化物はありません).
• 寸法検査: 測定機を調整します (CMMS) ツールの寸法を正確に確認してください (例えば。, ミリングカッター歯の間隔またはリーマーホールの直径).
• テストを着用してください: 高速切削をシミュレートします (例えば。, インコネルの機械加工 718 で 550 m/my) ツールの寿命を測定するために、S390の維持は耐久性の期待を満たします.
• 引張試験: 引張強度を検証します (2200-2400 MPA) そして、降伏強度 (1800-2000 MPA) S390仕様を満たすため.

4. ケーススタディ: S390自動車用品機械加工のS390ボーラーHSSスチール

ブローチトランスミッションギアにM35 HSSを使用した主要な自動車サプライヤー (硬化した鋼, 58 HRC) しかし、2つの問題に直面しました: その後のブローチウェア 12,000 部品と高い再導入コスト. 彼らはS390に切り替えました, 次の結果があります:

• ツールライフ: S390ブローチが続きました 20,000 部品 (67% M35より長い) - ブローチの交換を削減します 40%.
• 再編成コスト: 節約された再成形が少なくなります $18,000 毎年労働とツールの修理.
• コスト削減: S390にもかかわらず 30% より高い前払いコスト, サプライヤーが保存しました $54,000 ツールの交換と再編成の削減による毎年 - 大量のギア生産の利益率を改善する.

5. S390 Bohell HSS Steel Vs. その他の材料

S390はM2とどのように比較されますか, M35, その他の高性能鋼? それを分解しましょう:

アプリケーションの適合性

• 高速合金加工: S390はM2/M35を上回ります (より高い暑さ) インコルエル/チタンの場合 - 航空宇宙タービン部品または医療機器コンポーネント用のideal.
• 精密切削工具: S390は、パフォーマンスのバランスとM42よりも優れています (機械加工が簡単です, 30% 低コスト) - 自動車用品またはエンジン部品の機械加工に適しています.
• ツールの形成: S390はD2よりも優れています (より良いタフネス) 大量のスタンピングの場合、チッピングを減らして死ぬ寿命を延ばします.
• 機械コンポーネント: S390の疲労強度はM35に匹敵します 15% 低コスト - 産業機械の頑丈なギアやシャフト用のideal.