خصائص وتطبيقات فولاذ الأدوات D2

ما هو فولاذ الأدوات D2؟ إنه فولاذ عالي الكربون والكروم، فولاذ الأدوات للعمل البارديُعرف هذا الفولاذ بمقاومته الجيدة للتآكل وقدرته على التصلب العميق. عند مناقشة مواصفات الفولاذ D2، سنتحدث عن تركيبة الفولاذ D2, المعالجة الحرارية والصلابة, التطبيقات والأداء, مقارنة بين فولاذ D2 وأنواع فولاذ سلسلة D الأخرى, المواقف الشائعة التي تتطلب النظر في استبدال الفولاذ D2، و عيوب الفولاذ D2.

1. التركيب الكيميائي لفولاذ الأدوات D2

العنصر	الكربون (C)	الكروم (Cr)	الموليبدينوم (Mo)	الفاناديوم (V)	المنجنيز (Mn)	السيليكون (Si)	الفوسفور (P)	الكبريت (S)
النسبة المئوية (%)	1.40 – 1.60	11.00 – 13.00	0.70 – 1.20	0.50 – 1.10	0.20 – 0.60	0.10 – 0.60	≤ 0.03	≤ 0.03

2. المعالجة الحرارية والصلابة مواصفات فولاذ الأدوات D2

2.1 التسخين المسبق

يُعد التسخين المسبق أمرًا بالغ الأهمية للفولاذ عالي الكروم، مثل D2، نظرًا لانخفاض موصليته الحرارية. تمنع هذه الخطوة التشقق أثناء مرحلة التسخين الرئيسية من خلال ضمان توزيع متساوٍ للحرارة وتخفيف الضغوط الداخلية.

درجة الحرارة الموصى بها: سخّن ببطء وبشكل متساوٍ حتى 650 درجة مئوية (1200 درجة فهرنهايت). يُستخدم أحيانًا نطاق من 649 إلى 677 درجة مئوية (1200-1250 درجة فهرنهايت) لتخفيف الضغط عن المواد غير المتصلبة.
وقت النقع: اتركه في درجة الحرارة المناسبة لمدة ١٠-١٥ دقيقة تقريبًا لقطعة سمكها ٧٥ مم (٣ بوصات). تتطلب القطع الأكبر نقعًا أطول. لتخفيف الضغط، يُنصح بنقع القطعة لمدة ساعتين لكل بوصة (٤.٧ دقيقة/مم) من السُمك، يليها تبريد بطيء في الفرن.

2.2 التصلب (الأوستنيتي)

الأوستنيت يقوم بتحويل البنية الدقيقة للفولاذ إلى أوستينيت ويذيب كربيدات السبائك، وهو أمر ضروري للتصلب.

درجة حرارة التصلب: قم بتسخين الفولاذ D2 إلى 1850 درجة فهرنهايت (1010 درجة مئوية).
وقت النقع: امسكها عند درجة حرارة الأوستنيت لمدة ساعة لكل بوصة (25 مم) من المقطع العرضي لضمان تحول كامل وموحد.
التحكم في الغلاف الجوي: لمنع إزالة الكربون (فقدان الكربون السطحي)، تُجرى عملية الأوستنيت في جو مُحكم، أو في فراغ، أو في فرن ملح مُحايد. كبديل، يُغلَّف الجزء بإحكام بورق من الفولاذ المقاوم للصدأ (النوع 309، بسمك 0.002 بوصة/0.05 مم، مناسب لدرجات حرارة تصل إلى 1227 درجة مئوية/2240 درجة فهرنهايت).

2.3 إخماد

D2 هو فولاذ متصلب بالهواء، مما يبسط عملية التبريد ويقلل التشوه مقارنة بطرق التبريد بالزيت أو الماء.

طريقة: قم بتبريد الفولاذ في الهواء الساكن بعد إزالته من الفرن.
درجة الحرارة المستهدفة: اترك الفولاذ ليبرد إلى حوالي 150 درجة فهرنهايت (65 درجة مئوية) قبل التلطيف.
تقويم: إذا لزم الأمر، يُمكن إجراء عملية تقويم بعد أن يبرد الفولاذ إلى حوالي 1050 درجة فهرنهايت (565 درجة مئوية)، ولكن قبل أن يتحول إلى مارتنسيت (حوالي 400 درجة فهرنهايت / 205 درجة مئوية). لمنع الإجهاد والتشوه، تجنب التبريد السريع أو غير المنتظم تحت نقطة التحول هذه.

2.4 التقسية

التقسية يُعدّ ضروريًا لتقليل الهشاشة الكامنة في الفولاذ المُخمّد، وتخفيف الضغوط، وزيادة المتانة مع الحفاظ على الصلابة اللازمة. يُنصح بالمعالجة الحرارية المزدوجة للفولاذ D2.

المزاج الأول: سخّنه حتى 960 درجة فهرنهايت (515 درجة مئوية). اتركه لمدة ساعتين لكل بوصة (25 مم) من المقطع العرضي.
تبريد: اترك الجزء ليبرد تمامًا إلى درجة حرارة الغرفة بعد المعالجة الأولى.
المزاج الثاني: أعد تسخينه إلى 900 درجة فهرنهايت (480 درجة مئوية). اتركه لمدة ساعتين لكل بوصة (25 مم) من المقطع العرضي.
الصلابة المتوقعة: بعد عملية التصلب والتبريد الثانية، تصل صلابة المعدن النموذجية إلى 58 HRC. تُحسّن عملية التصلب المزدوج هذه بنية الحبيبات، مما قد يُحسّن مقاومة التآكل.
البديل (مزاج واحد): يؤدي التلطيف الفردي عند حوالي 400 درجة فهرنهايت (205 درجة مئوية) إلى صلابة أعلى (حوالي 62 HRC) ولكنه يوفر عمومًا صلابة أقل ومقاومة للتآكل مقارنة بالتلطيف المزدوج.

2.5 تخفيف التوتر (بعد التصلب)

إذا خضع الفولاذ D2 المقسى لعملية طحن أو لحام أو تشغيل بالتفريغ الكهربائي (EDM) كبيرة، فمن المستحسن بشدة إجراء عملية تخفيف الإجهاد لمنع التشقق أو الفشل الناجم عن الضغوط المتبقية.

درجة حرارة: سخنيها ببطء حتى تصل إلى درجة حرارة تتراوح بين 25 إلى 50 درجة فهرنهايت (14 إلى 28 درجة مئوية) أقل درجة حرارة التهدئة النهائية المستخدمة. هناك طريقة بديلة لتخفيف الضغط العام، وهي التسخين إلى ١٢٠٠-١٢٥٠ درجة فهرنهايت (٦٤٩-٦٧٧ درجة مئوية).
وقت النقع: امسكها لمدة 1-2 ساعة لكل بوصة (25.4 ملم) من السمك.
تبريد: برديه ببطء في الفرن حتى يصل إلى درجة حرارة الغرفة.

2.6 اعتبارات مهمة للمعالجة الحرارية لـ D2

تشويه: على الرغم من أن D2 يوفر ثباتًا جيدًا، إلا أن التشوهات قد تحدث بسبب التسخين أو التبريد غير المتساوي أو هندسة الأجزاء المعقدة. يُقلل التسخين المسبق الدقيق، والمعالجة الأوستنيتية المنتظمة، والتبريد الهوائي المُتحكم به من هذا الخطر.
الأوستينيت المحتفظ به: قد يبقى بعض الأوستينيت دون تحول بعد التبريد. يساعد التطبيع المزدوج على تحويل هذا الأوستينيت المحتجز إلى مارتنسيت، مما يُحسّن ثبات الأبعاد. يمكن للمعالجات تحت الصفر (التبريد العميق) أن تُقلل بشكل أكبر من الأوستينيت المحتجز في التطبيقات الصعبة.
إزالة الكربون: إن حماية سطح الفولاذ أثناء التسخين، باستخدام جو متحكم فيه أو غلاف من الرقائق المعدنية، أمر حيوي لمنع تكون طبقة خارجية ناعمة والحفاظ على الصلابة الكاملة.

3. مواصفات تطبيقات وأداء فولاذ الأدوات D2

أولاً، كما ذكرنا، فولاذ D2 هو فولاذ عالي الكربون والكروم. هذه العناصر السبائكية تجعل فولاذ D2 شديد الصلابة ومقاومًا للتآكل.

ثانيًا، يُحسّن محتوى الكروم العالي قابلية تصلب فولاذ D2. تُشير قابلية التصلب إلى قابلية الفولاذ للتصلب من خلال المعالجة الحرارية. يوفر هذا التصلب العميق والموحد مقاومة للتآكل والتشوه في التطبيقات الصعبة.

وبناءً على هذه الخصائص، يتم استخدام الفولاذ D2 على نطاق واسع في تطبيقات أدوات العمل الباردة.

3.1 قوالب التقطيع

يشتهر فولاذ D2 بمقاومته الفائقة للتآكل وصلابته، مما يجعله مثاليًا لقوالب تقطيع أو ثقب الأشكال من الصفائح المعدنية. يُستخدم قالب القطع لمواد مختلفة، من المواد ذات القياس الرقيق (t≤3 مم) إلى الصفائح الأكثر سمكًا. علاوة على ذلك، فهو مناسب بشكل خاص لقوالب القطع المستخدمة مع المواد الكاشطة، مثل صفائح الفولاذ السيليكوني وصفائح الألومنيوم.

3.2 قوالب الثقب

مثل القطع، فإن صلابة الفولاذ D2 العالية ومقاومته للتآكل تجعله خيارًا جيدًا لثقب الثقوب في الصفائح المعدنية.

3.3 قوالب التشكيل البارد

قدرة فولاذ D2 على تحمل إجهادات الضغط العالية ومقاومة التآكل تجعله مناسبًا لعمليات التشكيل البارد في درجة حرارة الغرفة. ويشمل ذلك تطبيقات مثل البثق البارد والتشكيل البارد، والتي تتطلب الحفاظ على شكلها ومقاومة التآكل تحت ضغط عالٍ.

3.4 قوالب الرسم

تُستخدم القوالب في عملية سحب الصفائح المعدنية. يتميز الفولاذ D2 بمقاومته العالية للتآكل الناتج عن الاحتكاك أثناء السحب.

3.5 قوالب لف الخيوط

تشارك القوالب في عملية سحب الصفائح المعدنية، ويتميز الفولاذ D2 بقدرته على مقاومة التآكل المرتبط بالاحتكاك الذي يحدث أثناء السحب.

3.6 تشكيل الأسطوانات

في عمليات الدرفلة حيث يتم تشكيل المعدن عن طريق المرور، تضمن صلابة الفولاذ D2 أن تحافظ اللفائف على شكلها وتقاوم التآكل على مدار الإنتاج الطويل

3.7 مقاييس

عند استخدام أدوات القياس، فإن الاستقرار الأبعادي لفولاذ D2 بعد المعالجة الحرارية، إلى جانب قدراته العالية على مقاومة التآكل، أمر بالغ الأهمية للحفاظ على الدقة لفترة طويلة.

3.8 ماكينات التقطيع وشفرات القص

تحافظ الحواف الحادة لأدوات القطع والقص المصنوعة من فولاذ D2 على حدتها لفترات طويلة بفضل صلابتها العالية ومقاومتها للتآكل. ينطبق هذا على مختلف سماكات المواد، ولكن يجب مراعاة التوازن والمتانة للمواد الأكثر سماكة.

يجب أن نتذكر أنه في حين أن الفولاذ D2 يوفر مقاومة ممتازة للتآكل وصلابة للعمل البارد، إلا أنه يجب أخذ صلابته في الاعتبار للتطبيقات التي تنطوي على أحمال تأثير عالية جدًا أو إجهادات انحناء كبيرة.

4. مقارنة بين فولاذ D2 وأنواع فولاذ سلسلة D الأخرى

د3:أعلى مقاومة للتآكل بفضل ارتفاع نسبة الكربون، ولكنه أكثر هشاشةً بشكل ملحوظ. مثالي للتطبيقات المعرضة للتآكل مع أقل قدر من التأثير.
د4:مقاومة عالية للتآكل وقابلية للتصلب، مع اختلافات محتملة بناءً على التركيب المحدد.
د6: مقاومة عالية للتآكل، ربما أفضل بقليل من D2 نظرًا لارتفاع نسبة الفاناديوم فيه. صلابة المعدن عمومًا مماثلة لصلابة D2 أو أقل منها بقليل.
د7:مقاومة فائقة للتآكل بفضل محتواها العالي جدًا من الفاناديوم، ولكنها الأقل صلابةً بين سلسلة D الشائعة. هذا مُصمم لتطبيقات التآكل الشديد حيث يُمكن التحكم في التشقق.

5. المواقف الشائعة التي تتطلب النظر في استبدال الفولاذ D2

على الرغم من أن الفولاذ D2 هو فولاذ أداة العمل الباردة عالي الكفاءة ومتعدد الاستخدامات، إلا أنه قد يتم استبداله بأنواع أخرى من فولاذ الأداة عندما:

يجب تعظيم مقاومة التآكل على حساب المتانة (د3، د7).
تعتبر المتانة العالية ومقاومة الصدمات أمرًا بالغ الأهمية (سلسلة S، الفولاذ عالي الكربون المعدل المستخدم في العمل الساخن).
إن تحسين القدرة على التصنيع مطلوب للتصميمات المعقدة أو خفض التكلفة (سلسلة O، فولاذ 8% Cr).
آلية التآكل الأساسية هي الالتصاق أو التآكل (درجات PM، فولاذ 8%Cr).
يمكن للفولاذ الأكثر فعالية من حيث التكلفة تلبية متطلبات التطبيق (سلسلة W، سلسلة O).
تعتبر مقاومة التآكل شرطًا مهمًا للصلب المقاوم للتآكل.

6. عيوب الفولاذ D2

صلابة منخفضةيُعرف فولاذ D2 عمومًا بمقاومته العالية للتآكل، إلا أن ذلك يأتي على حساب متانة أقل من أنواع فولاذ الأدوات الأخرى، مثل تلك المقاومة للصدمات. ونظرًا لمتانته المنخفضة، فقد لا يكون مناسبًا للتطبيقات التي تنطوي على أحمال عالية التأثير. أما بالنسبة للتطبيقات التي تتطلب متانة عالية، فقد يُفضل استخدام أنواع أخرى من الفولاذ.
هشاشة:فولاذ D2 هش للغاية، مما يزيد من قابليته للتشقق تحت الضغط.
حساسية الشقوق أثناء اللحام:يعتبر الفولاذ D2 حساسًا جدًا للتشقق ويجب لحامه بحذر، وغالبًا ما يتطلب درجات حرارة تسخين مسبقة أقل من درجات الحرارة القياسية.
التغيرات الأبعادية في التصلب:قد يتعرض الفولاذ D2 لتغيرات في الأبعاد أثناء عملية التصلب، الأمر الذي قد يؤثر على القوالب والأدوات المعقدة.
قابلية التلميع العادلة:يتمتع الفولاذ D2 بقدرة تلميع جيدة مقارنة بأنواع الفولاذ الأخرى، مما يجعله أقل مثالية للتطبيقات التي تتطلب تشطيبًا مرآويًا.
صعوبة في التصنيع:على الرغم من أن الفولاذ D2 يوفر مقاومة ممتازة للتآكل، إلا أن صلابته العالية ومحتواه من الكربيد قد يجعلان من الصعب تشغيله.

كتالوج المنتجات

عرض لفترة محدودة: احصل على خدمة قطع مجانية + شحن سريع على طلبك الأول من الفولاذ D2!

✔ فولاذ الأدوات D2 الممتاز - مقاومة عالية للتآكل والمتانة
✔ خدمة القطع المخصصة - احصل على الحجم الدقيق الذي تحتاجه مجانًا
✔ الشحن العالمي السريع - تم التسليم في الوقت المحدد، في كل مرة

📩 اطلب عرض الأسعار اليوم واحصل على عرضك!