فولاذ D2 مقابل فولاذ 1095: ما هو الفرق؟

فولاذ الأدوات D2 الفولاذ الكربوني 1095 والفولاذ الكربوني 1095 مادتان متميزتان بتركيبات وخصائص وتطبيقات مختلفة، مما يجعلهما مناسبين لأغراض متنوعة للغاية. يكمن الاختلاف الرئيسي في كون D2 فولاذ أدوات عالي السبائك مصمم لمقاومة التآكل وثبات الأبعاد. في الوقت نفسه، يُعد الفولاذ الكربوني 1095 فولاذًا عاديًا عالي الكربون، ويُستخدم غالبًا لصلابته بعد المعالجة الحرارية. سنقدم نوعين من الفولاذ بشكل منفصل، ثم نقارن بينهما.

مقدمة عن الفولاذ D2

التصنيف والتكوين

الفولاذ D2 هو فولاذ عالي الكربون وعالي الكروم فولاذ الأدوات للعمل البارديُعرف أيضًا باسم فولاذ التصليد الهوائي. تتراوح تركيبته النموذجية بين 1.40 و1.60% من الكربون، و11.00 و13.00% من الكروم، و0.70 و1.20% من الموليبدينوم، و0.50 و1.10% من الفاناديوم.

ملكيات

1. مقاومة التآكل: يحتوي الفولاذ D2 على كمية كبيرة من الكربيدات الصلبة الغنية بالكروم من نوع M7C3، والتي توفر له أداءً ممتازًا يرتدي المقاومة. فولاذ سلسلة D عالي الكربون، مثل فولاذ الأدوات D3 أو D6 (مشابه لـ D3)، يحتوي على نسبة كربيد أعلى، مما يوفر مقاومة أفضل للتآكل من D2.
2. صلابة. صلابة الفولاذ D2 يمكن تحقيق ذلك عند 58-64 HRC بعد المعالجة الحرارية.
3. صلابة. بالمقارنة مع أنواع الفولاذ الأخرى، مثل فولاذ الأدوات A2 أو فولاذ مقاوم للصدمات من سلسلة S، يتميز فولاذ D2 بمقاومة تآكل أقل. ومع ذلك، عند الاستخدام الفعلي، تُعتبر مقاومة فولاذ D2 للتآكل جيدة أيضًا. كما أن الكمية الكبيرة من الكربيدات التي تساهم في مقاومة التآكل تُقلل من المتانة.
4. ثبات الأبعاديتميز فولاذ D2 بثبات أبعاد ممتاز أثناء المعالجة الحرارية. يمكن أن يصل معدل التمدد أو الانكماش إلى حوالي 0.0005 بوصة لكل بوصة (0.0005 مم/مم) عند إخماده بالهواء من درجات حرارة التصلب المناسبة.
5. قابلية التشغيل والطحنيصعب تشغيل وطحن الفولاذ D2، ويرجع ذلك أساسًا إلى محتواه العالي من الكروم ونطاقه الكربوني. تبلغ درجة قابليته للتشغيل 45، مقارنةً بالفولاذ الكربوني 1% الذي تبلغ درجة قابليته 100.
6. قابلية اللحام. من الصعب لحام الفولاذ D2 أو لا يمكن لحامه بالطرق التقليدية بسبب محتواه العالي من الكربون وكمية كبيرة من الكربيدات.
7. سلوك الكسر: تحت تأثير الشد، عادةً ما يُظهر فولاذ D2 عدم ترقق يُذكر قبل الكسر (انخفاض في المساحة بحوالي 1.3%) ويُظهر سطح كسر مسطح. يميل شكل الكسر السطحي إلى أن يكون أكثر خشونة مع وجود فراغات دقيقة أكبر مقارنةً بفولاذ O1.

فولاذ الأدوات D2 المعالجة الحرارية

D2 هو فولاذ يُصلب بالهواء. تتراوح درجة حرارة التصلب النموذجية بين 1010 و1095 درجة مئوية (1850-2000 درجة فهرنهايت)، يليها إخماد بالهواء. غالبًا ما تُجرى عملية التطبيع على دورتين أو حتى ثلاث دورات، عادةً في نطاق 205-540 درجة مئوية (400-1000 درجة فهرنهايت)، مع توصيات محددة تتراوح بين 480 و515 درجة مئوية (900-960 درجة فهرنهايت) لتحسين بنية الحبيبات وتحسين مقاومة التآكل وتخفيف الإجهاد. قد يؤدي ارتفاع درجة الحرارة أثناء التصلب إلى زيادة الأوستينيت المحتفظ به، مما قد يقلل من الصلابة المطلوبة. لمزيد من المعلومات حول هذا الموضوع، يُرجى قراءة كيفية المعالجة الحرارية الصحيحة لفولاذ D2.

التطبيقات

يُستخدم فولاذ D2 على نطاق واسع في تطبيقات الختم طويلة المدى، وفي عمليات القطع والتشكيل البارد، وفي عمليات ثقب وتشكيل القوالب، وفي عمليات التشكيل، وفي أدوات التشذيب. كما يُستخدم كحشوة في أغلفة الفولاذ الأكثر صلابة للقوالب. للمزيد من المعلومات، يُرجى زيارة: تطبيقات الفولاذ D2 في صناعة الأدوات.

مقدمة عن فولاذ 1095

التصنيف والتكوين

فولاذ 1095 هو فولاذ بسيط عالي الكربون. يتكون عادةً من 0.90-1.03% كربون و0.30-0.50% منجنيز.

ملكيات

1. صلابة. يتمتع الفولاذ 1095 بالقدرة على تحقيق صلابة عالية بعد الإطفاء، على سبيل المثال، صلابة Rockwell C تبلغ 42 بعد الإطفاء والسحب.
2. قوة المردودتختلف قوة خضوع فولاذ 1095 تبعًا لعوامل مثل سُمك القضبان وشدة التبريد. عادةً ما تتمتع القضبان الأصغر حجمًا، وتلك التي تُخمد بسرعة أكبر نتيجةً لدرجة حرارة الأوستنيت، بقوة خضوع أعلى.
3. اللدونة والصلابة. يتأثر اللدونة بالصلابة، وعادة ما تتناقص مع زيادة الصلابة. يمكن للفولاذ 1095 تحقيق لدونة محسنة عند صلابة معينة مقارنة بالفولاذ الكربوني العادي، مثل 1060، عند السبائك.
4. مقاومة الاحتكاك. مقاومتها للتآكل منخفضة جدًا (<1) عند مقارنتها بحديد الزهر ذي الهياكل الجرافيتية المختلفة (1.11 إلى >1.45).
5. مقاومة التآكل: تعتبر الفولاذ الكربوني العادي، مثل 1095، أكثر عرضة للتآكل مقارنة بالفولاذ المقاوم للعوامل الجوية مثل Cor-Ten.

المعالجة الحرارية

يمكن تبريد فولاذ 1095 بالزيت، أو بالغاز (باستخدام الهواء القسري)، أو بالتبريد في الهواء الساكن (باستخدام التطبيع) من درجات حرارة الأوستنيت (مثل 900 درجة مئوية/1650 درجة فهرنهايت) لتحقيق مستويات صلابة مختلفة. على سبيل المثال، يمكن تبريد فولاذ 1095 بالماء من 1000 درجة مئوية (1830 درجة فهرنهايت) لتشكيل هيكل إبري. يمكن زيادة معدل تبريد فولاذ 1095 باستخدام مقياس خفيف جدًا (0.08 مم/0.003 بوصة)، ولكن مقياسًا ثقيلًا (0.13 مم/0.005 بوصة) يؤخر ذلك.

التطبيقات

فولاذ 1095 هو فولاذ بسيط عالي الكربون، وهو مادة مناسبة للتروس.

مقارنة مباشرة: فولاذ D2 مقابل فولاذ 1095

ميزة	فولاذ الأدوات D2	فولاذ كربوني 1095
النوع/الفئة	فولاذ الأدوات المستخدم في العمل البارد عالي الكربون وعالي الكروم؛ يصلب بالهواء.	فولاذ بسيط عالي الكربون.
تعبير	محتوى عالي من السبائك (1.5% C، 12% Cr، 0.8% Mo، 0.9% V) لتكوين الكربيد والتصلب.	نسبة عالية من الكربون (0.90-1.03% C) مع إضافات سبيكة منخفضة أو معدومة، وعادة ما تكون 0.30-0.50% Mn.
آلية القوة الأساسية	تعتمد على حجم كبير من كربيدات السبائك الصلبة (M7C3) والتصلب الثانوي من خلال التلطيف.	يسمح محتوى الكربون بالحصول على صلابة عالية من خلال التحول المارتنسيتي عند الإطفاء، ولكن بدون تصلب ثانوي كبير.
مقاومة التآكل	مقاومة ممتازة للتآكل، بمستوى عالٍ جدًا. تتفوق على 1095 بفضل كربيدات السبائك المستقرة.	مناسب للتطبيقات الأساسية بعد التصلب، ولكنه أقل بكثير من D2. تزداد مقاومة التآكل مع زيادة كمية/حجم جزيئات الكربيد، مما يؤدي إلى انخفاض كبير في مقاومة التآكل.
صلابة	عالية (58-64 HRC).	عالية بعد الإخماد (مثل 42 HRC)، ولكنها قد تختلف. أقل من D2 في التطبيقات عالية التآكل.
الصلابة	معتدل إلى جيد.	يمكن أن يحقق صلابة معقولة لفئته، ولكنها أقل عمومًا من الفولاذ المسبوك بمستويات صلابة مماثلة. يتمتع بمقاومة أقل للكسر الهش مقارنةً بالفولاذ متوسط السبائك المعالج بالحرارة.
ثبات الأبعاد	ممتاز، تشويه الحد الأدنى	نظرًا لأن إخماد الماء يستخدم غالبًا لإخماد كامل، فإن استقراره الداخلي ضعيف نسبيًا.
قابلية التصنيع	من الصعب تشغيلها وطحنها.	من الصعب أو غير قابل للحام بالطرق التقليدية.
قابلية اللحام	من الصعب أو غير قابل للحام بالطرق التقليدية.	يمكن لحامها، ولكنها تتطلب معالجة دقيقة لمنع التشقق المحتمل بمساعدة الهيدروجين.
سلوك الكسر	إخماد الماء أو الزيت أو الغاز بدرجات حرارة الأوستنيت (مثل 900 درجة مئوية/1650 درجة فهرنهايت). المعالجة الحرارية لتحقيق التوازن المطلوب بين الصلابة والمتانة.	عادةً ما تظهر الفولاذ عالي الكربون كسرًا أقل قابلية للسحب من الفولاذ منخفض الكربون.
المعالجة الحرارية	التصلب الهوائي من 1010 إلى 1095 درجة مئوية (1850 إلى 2000 درجة فهرنهايت)، وعادة ما يتم تقسية مزدوجة أو ثلاثية بين 205 إلى 540 درجة مئوية (400 إلى 1000 درجة فهرنهايت).	إخماد الماء أو الزيت أو الغاز بدرجات حرارة الأوستنيت (مثل 900 درجة مئوية/1650 درجة فهرنهايت). المعالجة الحرارية لتحقيق التوازن المطلوب بين الصلابة والمتانة.
يكلف	تكلفة أعلى	قوالب التشغيل الطويلة، وقوالب التقطيع والتشكيل البارد، وأدوات التشذيب، وقوالب الثقب.
التطبيقات النموذجية	يمكن أن يحقق صلابة معقولة لفئته، ولكنها أقل عمومًا من الفولاذ المسبوك بمستويات صلابة مماثلة. كما أن مقاومته للكسر الهش أقل مقارنةً بالفولاذ متوسط السبائك المعالج بالحرارة.	التروس، والمكونات العامة ذات الصلابة العالية، أو عندما يكون المعالجة الحرارية البسيطة مفضلة.

ملخص

تم تصميم الفولاذ D2 ليكون مقاومًا للغاية للتآكل واستقرارًا أبعاديًا في تطبيقات الأدوات عالية الأداء، مما يجعله مناسبًا لعمليات الإنتاج الطويلة حيث تساهم مادة الأداة بشكل كبير في التكاليف الإجمالية في القوالب الكبيرة. من ناحية أخرى، يعد الفولاذ 1095 فولاذًا عالي الكربون أبسط وأكثر اقتصادا تم اختياره للتطبيقات التي تتطلب صلابة وقوة عالية بشكل عام، دون الحاجة إلى خصائص التآكل الفائقة لـ D2 أو إضافات السبائك المعقدة.