S390 Bohell HSS Steel: Propriedades, Aplicações, Guia de fabricação

S390 Bohell HSS Steel (Aço de alta velocidade) é uma liga premium desenvolvida por Bohler, conhecido por seu excepcional alta dureza quente, Excelente resistência ao desgaste, e resistência equilibrada - traços conduzidos por seu otimizado Composição química (alto molibdênio e vanádio, Tungstênio moderado). Ao contrário do HSS padrão como M2, Sua mistura de liga única mantém dureza a temperaturas extremas (até 650 ° C.) e resiste à abrasão em corte de alta velocidade, tornando -o ideal para exigir aplicações no aeroespacial, Automotivo, e fabricação de ferramentas de precisão. Neste guia, Vamos quebrar suas características principais, Usos do mundo real, processos de fabricação, e como ele se compara a outros materiais, Ajudando você a selecioná -lo para projetos que exigem desempenho intransigente.

1. Propriedades do material -chave do S390 Bohler HSS Steel

O desempenho do S390 decorre de seu calibrado com precisão Composição química-especialmente molibdênio e vanádio-que aumentam sua resiliência de alta temperatura e resistência ao desgaste, diferenciando -o do HSS convencional.

Composição química

A fórmula do S390 prioriza o desempenho de corte de alta velocidade, com faixas fixas para elementos -chave:

• Teor de carbono: 0.60-0.70% (equilibra a formação de carboneto para resistência ao desgaste e resistência, Evitando a fragilidade no uso de alta temperatura)
• Conteúdo de cromo: 3.50-4.00% (forma carbonetos resistentes ao calor, aprimora a hardenabilidade, e garante resultados uniformes de tratamento térmico)
• Conteúdo de tungstênio: 1.00-1.50% (complementa o molibdênio para aumentar alta dureza quente, resistência ao amolecimento a 650 ° C+)
• Conteúdo de molibdênio: 5.00-5.50% (elemento central para dureza quente - mais alto que m2, permitindo que o S390 mantenha a nitidez no corte de alta velocidade)
• Conteúdo de vanádio: 1.50-2.00% (refina o tamanho do grão, melhora a resistência, e forma carbonetos de vanádio ultra-duro que amplificam resistência ao desgaste)
• Conteúdo de manganês: 0.20-0.40% (aumenta a hardenabilidade sem criar carbonetos grossos que enfraquecem o aço)
• Conteúdo de silício: 0.15-0.35% (Ajuda a desoxidação durante a fabricação e estabiliza o desempenho de alta temperatura)
• Teor de fósforo: ≤0,03% (estritamente controlado para evitar a fragilidade fria, crítico para ferramentas usadas em armazenamento de baixa temperatura)
• Teor de enxofre: ≤0,03% (Ultra-baixo para manter resistência e evite rachaduras durante a formação ou usinagem)

Propriedades físicas

Propriedades mecânicas

Após tratamento térmico padrão (recozimento + Tireização + temering), O S390 oferece desempenho líder do setor para aplicações de alta velocidade:

• Resistência à tracção: ~ 2200-2400 MPA (Ideal para operações de força de alto corte, como moagem de ligas duras ou ferro fundido)
• Força de escoamento: ~ 1800-2000 MPA (Garante que as ferramentas resistam à deformação permanente sob cargas pesadas de usinagem)
• Alongamento: ~ 10-15% (em 50 mm - ductilidade moderada, o suficiente para evitar rachaduras repentinas durante as vibrações de usinagem)
• Dureza (Rockwell C escala): 64-68 HRC (Após o tratamento térmico - ajustável: 64-65 HRC para ferramentas difíceis de formação, 67-68 HRC para ferramentas de corte resistentes ao desgaste)
• Força de fadiga: ~ 850-950 MPA (A 10 ⁷ Ciclos-perfeitos para ferramentas sob corte repetido de alta velocidade, como ferramentas de giro na linha de produção)
• Tenacidade de impacto: Moderado a alto (~ 40-50 J/cm² à temperatura ambiente)- mais alto que as ferramentas de cerâmica, Reduzindo o risco de lasca durante o contato acidental da peça de ferramenta.

Outras propriedades críticas

• Excelente resistência ao desgaste: Os carbonetos de vanádio e molibdênio resistem à abrasão 20-25% Melhor que M2 HSS, prolongando a vida útil da ferramenta (Por exemplo, 300,000+ Ciclos para matrizes de estampagem).
• Alta dureza quente: Retém ~ 62 HRC a 650 ° C (4 HRC maior que M2 a 600 ° C)-Crítico para corte extremo de alta velocidade (Por exemplo, 600+ m/min para ligas de alumínio ou 300+ m/min para aço suave).
• Boa resistência: Equilibrado com dureza, Portanto, o S390 suporta pequenos impactos (Por exemplo, Contato de peça de trabalho desalinhada) Sem quebrar-uma vantagem importante sobre aços de esgotamento quebradiço como D2.
• MACHINABILIDADE: Bom (antes do tratamento térmico)- S390 anunciado (dureza ~ 220-250 Brinell) é máquinável com ferramentas de carboneto; Evite usinagem após endurecer (64-68 HRC) Para evitar danos à ferramenta.
• Soldabilidade: Com cautela - o conteúdo de alta liga aumenta o risco de rachaduras; pré -aquecimento (350-400° c) e temperamento pós-soldado (500-550° c) são necessários para reparos de ferramentas.

2. Aplicações do mundo real do S390 Bohler HSS Steel

A alta dureza quente e resistência ao desgaste do S390 o torna ideal para indústrias que exigem velocidade, precisão, e durabilidade. Aqui estão seus usos mais comuns:

Ferramentas de corte

• Cortadores de moagem: Mills finais para usinagem de alta velocidade de ligas duras (Por exemplo, Inconel 718 ou titânio) Use S390—alta dureza quente mantém a nitidez 40% mais que m2, reduzindo a frequência de relevante e o tempo de inatividade.
• Turning Tools: Ferramentas de torno para eixos de manivela automotiva ou eixos de turbinas aeroespaciais usam S390 - alças de resistência de roupas 800+ peças por ferramenta (vs.. 500+ para m2), melhorando a eficiência da produção por 35%.
• Broaches: Brilhas internas para moldar engrenagens de alta resistência (Por exemplo, Engrenagens de turbina eólica) Use S390 - Toughness resiste a lascar, e dureza quente mantém precisão sobre 20,000+ Ciclos de froaching.
• Amerizadores: Reamadores de precisão para orifícios de tolerância apertada (± 0,0005 mm) Em dispositivos médicos ou componentes aeroespaciais, usam S390 - a resistência de roupas garante a qualidade consistente do buraco sobre 25,000+ resmas.

Exemplo de caso: Uma loja de usinagem aeroespacial usada M2 HSS para moer Inconel 718 lâminas de turbinas, mas enfrentaram a ferramenta entorpecendo depois 180 peças. Eles mudaram para S390, E os cortadores duraram 300 peças (67% mais longo)—Cutando tempo de relevante por 40% e salvando $36,000 anualmente em custos de trabalho e ferramenta.

Ferramentas de formação

• Socos: Punchos de alta velocidade para carimbar lençóis de metal grossos (Por exemplo, 10 MM Aço inoxidável para quadros automotivos) Use S390—Excelente resistência ao desgaste alças 250,000+ estampamentos (80,000 mais que m2).
• Morre: Matrizes de formação a frio para moldar os fixadores de alta resistência (Por exemplo, parafusos de titânio) Use S390 - Toughness resiste à pressão, e a resistência ao desgaste reduz as partes defeituosas por 70%.
• Ferramentas de estampagem: Ferramentas de estampagem fina para conectores eletrônicos (Por exemplo, 5G pinos de dispositivo) Use S390 - Hidade (67-68 HRC) Garante limpo, cortes livres de rebarbas, atendendo a tolerâncias estritas da indústria.

Aeroespacial, Automotivo & Engenharia Mecânica

• Indústria aeroespacial: Ferramentas de corte para usinar lâminas de turbinas de titânio ou moldes compostos usam S390—alta dureza quente suporta temperaturas de corte de 650 ° C, o que suavizaria M2 ou M35.
• Indústria automotiva: Ferramentas de corte de alta velocidade para usinar blocos de motor (ferro fundido) ou engrenagens de transmissão usam S390 - a resistência de roupas reduz a substituição da ferramenta por 40%, cortando custos de produção.
• Engenharia Mecânica: Engrenagens pesadas para compressores industriais ou equipamentos de mineração usam S390-Força da Fatiga (850-950 MPA) resiste ao estresse repetido, estendendo a vida útil do componente por 2,5x vs. Aços padrão.

3. Techliques de fabricação para S390 Bohler HSS Steel

A produção de S390 requer precisão para manter seu equilíbrio de liga-especialmente molibdênio e vanádio-para garantir um desempenho consistente de alta temperatura. Aqui está o processo detalhado:

1. Processos metalúrgicos (Controle de composição)

• Forno de arco elétrico (Eaf): Método primário - aço de arranhão, molibdênio, vanádio, tungstênio, e outras ligas são derretidas a 1.650-1.750 ° C. Monitor de sensores Composição química para manter o molibdênio (5.00-5.50%) e vanádio (1.50-2.00%) dentro do alcance - crítico para dureza quente e resistência ao desgaste.
• Forno de oxigênio básico (BOF): Para produção em larga escala-o ferro de soltamento é misturado com sucata de aço; Oxigênio ajusta o teor de carbono. Ligas (molibdênio, vanádio) são adicionados após o sopro para evitar a oxidação e garantir composição precisa.

2. Processos de rolamento

• Rolamento a quente: Liga fundida é lançada em lingotes, aquecido a 1.100-1.200 ° C., e rolou em barras, pratos, ou fio. O rolamento quente quebra carbonetos grandes e molda o material em espaços em branco da ferramenta (Por exemplo, 400×400 MM blocos para mover corpos).
• Rolamento frio: Usado para componentes de ferramentas finos (Por exemplo, Pequeno soco em branco)-Collado rolado à temperatura ambiente para melhorar o acabamento da superfície. Recozimento pós-rolamento (700-750° c) Restaura a usinabilidade suavizando o aço.

3. Tratamento térmico (Adaptado ao desempenho de alta velocidade)

O tratamento térmico do S390 é otimizado para desbloquear sua dureza quente e resistência ao desgaste:

• Recozimento: Aquecido a 850-900 ° C para 2-4 horas, resfriado lentamente (50° C/hora) a ~ 600 ° C.. Reduz a dureza para 220-250 Brinell, tornando -o máquinável e aliviando o estresse interno.
• Tireização: Aquecido a 1.220-1.260 ° C. (austenitizando) para 30-60 minutos (mais que M2 para dissolver carbonetos de molibdênio), extinto em óleo. Endurece para 67-68 HRC; A extinção do ar reduz a distorção, mas diminui a dureza para 64-65 HRC (ideal para grandes ferramentas).
• Temering: Reaquecido para 520-560 ° C para 1-2 horas, refrigerado a ar. Saldos alta dureza quente e resistência - crítica para ferramentas de corte; evita demais, o que reduziria a resistência ao desgaste.
• Recozimento do alívio do estresse: Obrigatório-com raio de 600-650 ° C para 1 hora após a usinagem para reduzir o estresse de corte, prevenindo a deformação da ferramenta durante a extinção.

4. Formação e tratamento de superfície

• Métodos de formação:
• Pressione formação: Imprensa hidráulica (5,000-10,000 toneladas) forma S390 placas em espaços em branco da ferramenta - varia antes do tratamento térmico.
• Usinagem: Mills CNC com ferramentas de carboneto cortam geometrias complexas (Por exemplo, dentes cortadores de moagem ou flautas de soluções) em S390 recozido - o refrigerador impede o superaquecimento e os danos causados ​​pelo carboneto.
• Moagem: Após o tratamento térmico, Rodas de diamante refinam as bordas da ferramenta para ± 0,0005 mm de tolerâncias - define nítidos, Superfícies de corte consistentes para aplicações de precisão.
• Tratamento de superfície:
• Nitretagem: Aquecido a 500-550 ° C em uma atmosfera de nitrogênio para formar um 5-10 Camada de nitreto de μM - Boosts Wear Resistência por 30% (ideal para ferramentas de corte de alto volume).
• Revestimento (PVD/CVD): Nitreto de alumínio de titânio (PVD) Os revestimentos são aplicados a ferramentas de corte - reduz o atrito, Estendendo a vida útil da ferramenta em 2,5x para usinagem de alta velocidade de ligas duras.
• Endurecimento: Tratamento térmico final (Tireização + temering) é suficiente para a maioria das aplicações - não é necessário endurecer a superfície adicional.

5. Controle de qualidade (Garantia de desempenho)

• Teste de dureza: Rockwell C Testes Verifique a dureza pós-temperamento (64-68 HRC) e dureza quente (≥62 HRC a 650 ° C)-Crítico para desempenho de alta velocidade.
• Análise de microestrutura: Confirma a distribuição uniforme de carboneto (nenhum grande molibdênio/vanádio carbonetos que causam lascas ou falha de borda).
• Inspeção dimensional: Coordenar máquinas de medição (Cmms) Verifique as dimensões da ferramenta para precisão (Por exemplo, Espaçamento de dentes de moagem ou diâmetro do orifício de revendedores).
• Teste de desgaste: Simula o corte de alta velocidade (Por exemplo, usinagem Inconel 718 no 550 m/meu) Para medir a vida da ferramenta - as preencher o S390 atende às expectativas de durabilidade.
• Teste de tração: Verifica a força de tração (2200-2400 MPA) e força de escoamento (1800-2000 MPA) Para atender às especificações do S390.

4. Estudo de caso: S390 BOHLER HSS AÇO em usinagem de engrenagem automotiva

Um importante fornecedor automotivo usado M35 HSS para engrenagens de transmissão de folhas (Aço endurecido, 58 HRC) Mas enfrentou dois problemas: Broach desgaste depois 12,000 peças e altos custos de relevante. Eles mudaram para S390, com os seguintes resultados:

• Vida da ferramenta: S390 Braaches durou 20,000 peças (67% mais que M35)- Reduzindo a substituição de broche por 40%.
• Custos de relevante: Menos regra salvos $18,000 anualmente em trabalho de parto e ferramenta.
• Economia de custos: Apesar dos S390 30% maior custo inicial, o fornecedor salvo $54,000 anualmente por meio de substituição e relevante reduzida de ferramentas-melhorando as margens de lucro na produção de equipamentos de alto volume.

5. S390 Bohell HSS Steel vs. Outros materiais

Como o S390 se compara a M2, M35, e outros aços de alto desempenho? Vamos quebrá -lo:

Adequação do aplicativo

• Usinagem de liga de alta velocidade: O S390 supera M2/M35 (Dresidade quente mais alta) Para Inconel/Titanium - ideal para peças aeroespaciais de turbinas ou componentes de dispositivos médicos.
• Ferramentas de corte de precisão: S390 equilibra o desempenho e o custo melhor que o M42 (mais fácil de máquina, 30% menor custo)- adequado para engrenagem automotiva ou usinagem por peça do motor.
• Ferramentas de formação: S390 é superior a D2 (melhor resistência) Para estampagem de alto volume-reduz lascas e estende a vida.
• Componentes mecânicos: A força de fadiga do S390 rivaliza com o M35 em 15% Custo mais baixo-ideal para engrenagens ou eixos de serviço pesado em máquinas industriais.