فولاذ الأدوات D2 مقابل A2

فولاذ الأدوات D2 و فولاذ الأدوات A2 كلاهما فولاذ الأدوات للعمل البارد وهي مناسبة للاستخدام في درجات حرارة أقل من 200 درجة مئوية (390 درجة فهرنهايت). في حال استخدامها في درجات حرارة عالية، فقد تتعرض التلدين أو التشقق بسبب الصدمة الحرارية، مما يؤدي إلى فشل المواد.

في نظام تصنيف AISI، ينتمي A2 إلى مجموعة "التصلب الهوائي، سبيكة متوسطة" (المجموعة A)، بينما ينتمي D2 إلى مجموعة "الكربون العالي، الكروم العالي" (المجموعة D).

1. التركيب الكيميائي والبنية الدقيقة

فولاذ D2 هو فولاذ عالي الكربون والكروم. من منظور البنية المجهرية، تُشكّل هذه العناصر كمية كبيرة من الكربيدات، وخاصةً كربيدات M7C3 الغنية بالكروم. هذه الكربيدات هي التي تمنح D2 خواصه العالية. يرتدي المقاومة والصلابة. بعد الاستخدام المناسب المعالجة الحرارية، فإن الكسر الحجمي للكربيدات غير المذابة في البنية الدقيقة لـ D2 هو تقريبًا 13%، وهو أعلى بشكل ملحوظ من ذلك الموجود في A2.

يمنح محتوى الكروم البالغ حوالي 5% في فولاذ A2 مقاومةً للتليين في درجات الحرارة العالية. يتميز فولاذ A2 بمقاومة جيدة للتآكل بفضل بنيته الدقيقة، التي تتميز بتوزيع متساوٍ لهياكل مارتنسيت عالية الكربون وكربيدات. على الرغم من احتواء A2 على كربيدات السبائك، إلا أن حجم حبيباته أصغر من حجم فولاذ سلسلة D2.

المراجع: 1. JR Davis، دليل المعادن، الطبعة المكتبية، الطبعة الثانية، لجنة كتيبات ASM الدولية. 2. د. رافائيل أ. مسكيتا، فولاذ الأدوات الخصائص والأداء، دار نشر سي آر سي.

2. الصلابة ومقاومة التآكل

يتميز كلٌّ من فولاذ الأدوات D2 وفولاذ الأدوات A2 بمقاومة ممتازة للتآكل، حيث يوفر D2 مقاومة تآكل أعلى من A2. وقد شُرح سبب ذلك في الفقرة السابقة من منظور التركيب والبنية الدقيقة. بناءً على خبرتنا، يمكن تحسين مقاومة تآكل D2 بمقدار 30% إلى 40% مقارنةً بـ A2. بعد الخضوع لفحص مزدوج، التلطيف من خلال عملية المعالجة الحرارية، يمكن لـ D2 تحقيق صلابة روكويل تبلغ 58 HRC، مما يؤدي إلى تحسن في مقاومة التآكل بمقدار 25% إلى 30% مقارنة بعملية التلطيف التقليدية.

3. المتانة

يتميز الفولاذ ذو الأداة A2 بارتفاع صلابةبالمقارنة مع D2، يتميز فولاذ A2 بمتانة أعلى، بينما D2 أكثر هشاشة. ويرجع انخفاض متانة فولاذ D2 إلى محتواه العالي من الكربون، وهذه الكربيدات تحديدًا هي ما يمنح فولاذ D2 مقاومته الممتازة للتآكل. لذلك، لا يمكن الجمع بين مقاومة التآكل والمتانة في آن واحد.

4. قابلية التصلب والمعالجة الحرارية

4.1 التصلب الهوائي والتشويه

A2 و D2 كلاهما درجات فولاذية تستخدم الهواء بشكل أساسي إخماديشير التبريد الهوائي إلى عملية التبريد من درجة حرارة الأوستنيت إلى درجة حرارة الغرفة لتحقيق التصلب الكامل. ومن مزاياه الحد الأدنى من تشوه المادة وانخفاض خطر التشقق. وبالمقارنة مع الفولاذ المُبرَّد بالزيت أو الماء، يُظهر الفولاذان A2 وD2 تشوهًا أقل، وذلك لأن تغير درجة الحرارة أثناء التبريد الهوائي يكون بطيئًا جدًا.

يتميز كلٌّ من A2 وD2 بثبات أبعادي ممتاز أثناء التبريد. عند التبريد الهوائي عند درجة حرارة التبريد المناسبة، يتمدد A2 بمقدار 0.001 بوصة تقريبًا لكل بوصة. يحقق D2 ما يُسمى "التغير الصفري الأبعاد" من خلال التحكم الدقيق في التوازن بين الأوستينيت والمارتنسيت من خلال دورات تبريد متعددة. نود التأكيد على أن D2 يحتفظ بما يصل إلى 20% من بنيته الأوستينيتية بعد التبريد. إذا لم تتم معالجته بشكل صحيح من خلال التبريد اللاحق أو المعالجة في درجات حرارة منخفضة، فقد يؤدي ذلك إلى عدم استقرار أبعاده.

4.2 التلطيف

عادةً ما تكفي دورة تهدئة واحدة لـ A2، بينما تتطلب D2 دورة تهدئة معقدة. تبلغ درجة حرارة التهدئة الواحدة لـ A2 400 درجة فهرنهايت (205 درجة مئوية). عند الحاجة إلى دورة تهدئة ثانية، تنخفض درجة الحرارة قليلاً إلى 375 درجة فهرنهايت (190 درجة مئوية). الغرض من دورة التهدئة الثانية لـ A2 هو تحسين بنية الحبيبات. بعد دورة التهدئة الثانية، تُعدّ A2 مفيدة بشكل خاص للأجزاء ذات المقاطع العرضية المعقدة والزوايا الحادة، أو الأجزاء التي تتطلب عمرًا أطول للأداة ومتانة أفضل.

بالنسبة لفولاذ D2، تبلغ درجة حرارة التصلب الفردي 400 درجة فهرنهايت (205 درجات مئوية)، مما يُحقق صلابة تُقارب 62 HRC. ومع ذلك، فإن الطريقة الأكثر شيوعًا والموصى بها لفولاذ D2 هي التصلب المزدوج. تبدأ عملية التصلب المزدوج عند درجة حرارة 515 درجة مئوية (960 درجة فهرنهايت)، تليها عملية تصلب ثانية عند درجة حرارة 480 درجة مئوية (900 درجة فهرنهايت)، وتستمر كل عملية تصلب لمدة ساعتين لكل بوصة من المقطع العرضي. تُحسّن عملية التصلب المزدوج عالية الحرارة هذه بنية الحبيبات، مما يُعزز بشكل كبير مقاومة التآكل وتخفيف الإجهاد. بالنسبة لفولاذ D2، وهو فولاذ عالي الكربون والكروم، يُصلب بالهواء، نوصي بشدة بالتصلب المزدوج، وفي بعض الحالات بالتصلب الثلاثي، لتعزيز تحويل الأوستينيت المتبقي إلى مارتنسيت.

5. قابلية التشغيل والطحن

A2 سهل التشغيل والطحن، بينما D2 صعب التشغيل والطحن. إذا تم ضبط تشغيل وطحن فولاذ W1 على 100، فإن A2 يحصل على 60 نقطة وD2 يحصل على 45 نقطة. يوضح النص أعلاه سبب صعوبة تشغيل وطحن D2 من حيث التركيب والبنية الدقيقة. وهذا مثال آخر على وجهي عملة واحدة.

6. التطبيقات النموذجية

تطبيقات فولاذ الأدوات D2: D2 يستخدم على نطاق واسع ل يموت على المدى الطويلإن مقاومتها الاستثنائية للتآكل تجعلها مثالية لـ:

• قوالب القطع والتشكيل والرسم العميق: خاصة لعمليات الإنتاج الطويلة وقطع الرقائق ولف الخيوط.
• اللكمات والقوالب الثاقبة: بسبب مقاومته العالية للتآكل.
• سكاكين القص والتقطيع: لإنتاج عالي على مخزون رقيق أو متوسط السمك.
• المقاييس، أدوات التلميع، اللفائف، قوالب الطوب: حيث تكون مقاومة التآكل القصوى والاستقرار الأبعادي أمرًا بالغ الأهمية.
• التشذيب الساخن للمطروقات: على الرغم من أنه يُستخدم في المقام الأول للعمل البارد، إلا أنه يمكن استخدام D2 في التشذيب الساخن عندما تكون الصلابة أقل أهمية.

تطبيقات الفولاذ الأداة A2: يُعدّ A2 خيارًا متعدد الاستخدامات للأغراض العامة، يتميز بتوازنه بين مقاومة التآكل والمتانة، بالإضافة إلى الحد الأدنى من التشوه أثناء المعالجة الحرارية. تشمل تطبيقاته الشائعة ما يلي:

• قوالب وقوالب للأغراض العامة: للتقطيع والتشكيل والرسم، وخاصة حيث تكون هناك حاجة إلى مقاومة جيدة للتآكل وتحسين الصلابة.
• المحاور والقوالب الرئيسية: وخاصة بالنسبة للقوالب الصغيرة حيث يعتبر التآكل الجيد والاستقرار الأبعادي أمرًا مهمًا.
• شفرات القص: للقص البارد، يوفر مقاومة جيدة للتآكل.
• المناشير: إنها مادة متعددة الأغراض للعديد من تطبيقات المنشار.
• قوالب صلبة: غالبًا ما يتم تفضيله على D2 أو D3 لللكمات والقوالب الصلبة حيث لا يكون الطحن المكثف ممكنًا، لأن A2 يوفر توازنًا أفضل بين المتانة والقدرة على التصلب في الأقسام الأكبر.

7. اعتبارات الاختيار الاستراتيجي

عند الاختيار بين D2 وA2، ضع ما يلي في الاعتبار:

• حجم الإنتاج والتآكل:D2 مناسب لدورات الإنتاج الطويلة للغاية أو مواد قطع العمل شديدة الكشط، بينما A2 مناسب لدورات الإنتاج المتوسطة أو المواد منخفضة الكشط.
• مخاطر التحميل والتأثير والتقطيع: عند الحديث عن المواد المستخدمة في صناعة السكاكين، يتميز فولاذ A2 بمتانة ومرونة أعلى، مما يجعله أكثر ملاءمةً للسكاكين. أما فولاذ D2، فهو هشّ جدًا وعرضة للتشقق.
• تكاليف التصنيع: تعتبر مادة D2 أكثر صعوبة في التصنيع والطحن، وبالتالي فإن مادة A2 تتميز بتكاليف معالجة أقل.

باختصار، إذا كنت بحاجة إلى مادة ذات مقاومة تآكل أفضل، فإن D2 هو الخيار الأمثل. تكمن ميزة A2 في متانتها ومرونتها العالية. قد تتحول ميزة في حالة ما إلى عيب في حالة أخرى، لذا من المهم فهم خصائص كلتا المادتين جيدًا لاتخاذ القرار الصحيح.