Thép S35VN, tính chất và cách nhiệt luyện

Cấu trúc tinh thể của S35VN

Việc giảm lượng vanadium xuống còn 3% và chỉ thêm vào 0.5% niobium có nghĩa rằng lượng MC carbide (Vanadium carbide + Niobium carbide) giảm so với S30V, điều này có nghĩa khả năng giữ cạnh và chống mài mòn cũng thấp hơn so với S30V.

Trong tài liệu của Crucible công bố, lượng MC carbide của S35VN là 3.5% so với 4% của S30V. Tuy nhiên, phần mềm Thermo-Calc dự đoán chỉ còn 2.6% với S35VN và 3.9% với S30V. MC carbide là loại carbide cứng nhất và góp phần lớn nhất vào khả năng chống mài mòn, dẫn đến việc mài, gia công, đánh bóng sẽ khó khăn hơn khi khả năng chống mài mòn tăng..

Mặc dù theo lí thuyết, lượng niobium được thêm vào giúp làm đồng đều hơn cấu trúc tinh thể của thép. Tuy nhiên khi so sánh giữa cấu trúc của S35VN và S30V cho thấy kích thước hạt carbide khá tương đồng( có lẽ do lượng niobium được thêm vào tương đối thấp 0.5%).

S30V tại 1093 độ C

S35VN taị 1080 độ C

Khả năng giữ cạnh của S35VN

Theo datasheet của Crucible thì khả năng giữ cạnh của S35VN và S30V đều ở mức 145% ( so với thép 440c ở độ cứng 58-59hrc) tuy nhiên đây chỉ là dự đoán dựa trên phản hồi của thị trường. Thí nghiệm CATRA của Bohler cho thấy khả năng giữ cạnh của S35VN thấp hơn, chỉ vào khoảng 132% so với 149% của S30V (tại 61hrc). Dựa trên dự đoán lượng MC carbide thấp của S35VN, thì giá trị 132% có vẻ gần chính xác đối với S35VN.

Khả năng chống gỉ

S35VN thể hiện khả năng chống gỉ khá tốt, ngang bằng so với s45vn (s45vn được thiết kế tăng khả năng chống gỉ). Tác giả đánh giá khả năng chống gỉ của S35VN là 7,8 (trên thang 10), tương đương với elmax (7,8), S45vn(8.4), M390(9.1) và Vanax là 10.

Khả năng tôi cứng

Tác giả tôi gió S35VN ở 2 mức nhiệt 1051 độ C ( 30ph) và 1065 độ C (15ph), sau đó tiếp tục được xử lí lạnh trong dung dịch nito lỏng, ram 2 lần mỗi lần 2 tiếng. Kết quả cho ra độ cứng tương đương với datasheet.

S35VN có khả năng đạt được độ cứng cao, ít nhất có thể đạt tới 64hrc. Điều này cung cấp cho các maker 1 dải độ cứng phong phú để lựa chọn.

Tối ưu hóa độ dẻo dai của S35VN

Độ cứng tăng dần khi tăng nhiệt độ tôi

Bảng dưới cho thấy tương quan giữa độ cứng và độ dẻo dai, có thể nói đường độ cứng- độ dẻo đi theo chiều ngang( độ cứng tăng nhưng độ dẻo dai không thay đổi nhiều, rõ rệt).

Phân tích biểu đồ trên cho ta thấy tại sao độ dẻo dai đi ngang( ít thay đổi khi độ cứng tăng). Lí do là việc tăng nhiệt độ tôi dẫn đến tăng độ cứng lẫn độ dẻo dai. Biểu hiện này cũng tương tự với thép s45vn khi cấu trúc hạt được làm mịn và đồng đều hơn.

Một mẫu thử được ram ở 260 độ C dẫn đến độ cứng lẫn độ dẻo dai đều giảm, điều này có thể do hiện tượng Carbide hạt mịn bị thay thế bởi Carbide hạt to dạng tấm dẫn đến cấu trúc không đồng đều và từ đó k khiến độ dẻo dai bị giảm mặc dù tăng nhiệt độ ram.

Vậy có thể kết luận rằng nhiệt độ tôi cao hơn dẫn đến tăng độ dẻo dai và ram ở dải nhiệt độ 150-204 độ C dẫn đến độ dẻo dai tốt nhất.

Nhiệt luyện S35VN

Tác giả đề xuất nên tôi gió S35VN ở nhiệt độ 1107 độ C ( giữ 15ph), sau đó sử dụng nito lỏng( ít nhất 30ph), ram ở dải nhiệt 150-204 độ 2 lần, mỗi lần 2 tiếng.

Chọn nhiệt độ ram tùy thuộc vào độ cứng mong muốn sau cùng.

Với chế độ nhiệt luyện trên, kết quả tốt nhất sẽ đạt được 60hrc với độ dẻo dai và chống gỉ tốt cùng với cấu trúc hạt mịn.

So sánh độ dẻo dai của S35VN với các thép khác

Tổng kết

S35VN là một bản nâng cấp của S30V, ra đời năm 2009 với mục đích đạt độ dẻo dai tốt hơn cùng với khả năng gia công dễ dàng. S35VN có tiềm năng đạt được dải độ cứng rộng, độ dẻo dai, giữ cạnh cũng như chống gỉ tốt.

Chế độ nhiệt luyện tối ưu cho S35VN sẽ là 1107 độ C với tôi lạnh sâu, ram ở khoảng 150-204 độ C.