فولاذ الأدوات D2 مقابل D3

عند اختيار الفولاذ المناسب لمشروعك، قد تصادف د2 و د3 فولاذ الأدوات. كلا النوعين من فولاذ الأدوات غنيان بالكربون والكروم، ويُستخدمان على نطاق واسع في صناعة الأدوات والقوالب لأدوات العمل الباردة، مثل أدوات القطع والقوالب والمثاقب. يُصنفان ضمن الفئة D في نظام تصنيف AISI، وقد طُوّرا في الأصل كبدائل محتملة للفولاذ عالي السرعة (HSS)، ولكنهما لم يُستخدما على نطاق واسع في درجات الحرارة العالية نظرًا لضعف صلابتهما وهشاشتهما عند التشغيل. مع ذلك، يتميز فولاذا الأدوات D2 وD3 بمقاومة ممتازة للتآكل في تطبيقات العمل الباردة، وذلك بفضل النسبة الكبيرة من الكربيدات الأسمنتية المتكونة من نسبة عالية من الكربون والكروم. في هذه المقالة، سنلقي نظرة فاحصة على الاختلافات بين هاتين المادتين لمساعدتك في اختيار فولاذ الأدوات الأنسب لاحتياجات مشروعك.

مقارنة التركيب الكيميائي

يُعدّ محتوى الكربون والكروم في فولاذ D2 وD3 بالغ الأهمية لأداءهما. وكما هو موضح في الجدول أدناه، يحتوي فولاذ D2 على نسبة كربون تتراوح بين 1.40 و1.60%، ونسبة كروم تتراوح بين 11.00 و13.00%، بينما يحتوي فولاذ D3 على نسبة كربون أعلى تتراوح بين 2.00 و2.35%، ونسبة كروم مماثلة تتراوح بين 11.00 و13.50%. يُعزز هذا المحتوى العالي من الكروم مقاومتهما الجيدة للتآكل، بينما يُعزز محتوى الكربون صلابتهما ومقاومتهما للتآكل بفضل تكوين الكربيدات. تجدر الإشارة إلى أن أيًا منهما ليس من الفولاذ المقاوم للصدأ.

نوع AISI	رقم UNS	ج (%)	منجنيز (%)	سي (%)	الكروم (%)	ني (%)	مو (%)	الخامس (%)
د2	T30402	1.40-1.60	0.60 كحد أقصى	0.60 كحد أقصى	11.00-13.00	0.30 كحد أقصى	0.70-1.20	1.10 الحد الأقصى
د3	T30403	2.00-2.35	0.60 كحد أقصى	0.60 كحد أقصى	11.00-13.50	0.30 كحد أقصى	…	…

مقارنة العوامل الرئيسية

يُقارن الجدول بين D2 وD3 من حيث الصلابة والمتانة ومقاومة التآكل. يُقيّم كل رقم من 10. يتضح من الجدول أن كلاً من D2 وD3 يتمتعان بمقاومة ممتازة للتآكل وصلابة متوسطة في درجات الحرارة المرتفعة، لكنهما أقل صلابة.

مقارنة عوامل التصنيع

قارن بين D2 وD3 من حيث توافرهما وتكلفتهما وسهولة تصنيعهما. يُظهر المحور الرأسي تقييمهما لهذا العنصر من ١٠.

مقارنة بين فولاذ الأدوات D2 وD3 من حيث المعلمات الأخرى

تتأثر خصائص فولاذ D2 وD3 بشكل كبير بالمعالجة الحرارية، وخاصةً عمليتي التصلب والتهوية، مما يُحسّن صلابتها ومتانتها. يُقارن الجدول أدناه مختلف المعايير المتعلقة بالمعالجة الحرارية والخصائص الناتجة.

عامل	د2	د3
صلابة العمل المعتادة، HRC	58-64	58-64
عمق التصلب	د	د
أفضل حجم حبيبات عند الصلابة الكاملة، معيار الراعي	7 1/2	7 1/2
صلابة السطح بعد الإخماد، HRC	61-64	64-66
صلابة القلب (قطر دائري 25 مم أو 1 بوصة)، HRC	61-64	64-66
وسط الإطفاء	أ	ا
درجة حرارة التصلب، درجة مئوية (درجة فهرنهايت)	980-1025 (1800-1875)	925-980 (1700-1800)
التغير في الأبعاد عند التصلب	ل	ل
السلامة في التصلب	ح	م
قابلية إزالة الكربون	ح	ح
الصلابة التقريبية بعد الدرفلة أو التشكيل، HB	550	400
صلابة مُلبّسة، HB	217-255	217-255
درجة حرارة التلدين، درجة مئوية (درجة فهرنهايت)	870-900 (1600-1650)	870-900 (1600-1650)
نطاق التلطيف، درجة مئوية (°فهرنهايت)	205-540 (400-1000)	205-540 (400-1000)
درجة حرارة التشكيل، درجة مئوية (درجة فهرنهايت)	1010-1095 (1850-2000)	1010-1095 (1850-2000)

قوى الضغط لفولاذ الأدوات D2 وD3 بعد التصلب إلى أقصى صلابة والتلطيف عند درجات الحرارة المذكورة

قوة الضغط لـ فولاذ الأدوات D2 وD3 يختلف مع المعالجة الحرارية، على وجه التحديد درجة حرارة التلطيف، كما هو موضح في الجدول أدناه.

الفولاذ	درجة حرارة التقسية (درجة مئوية)	درجة حرارة التقسية (درجة فهرنهايت)	الصلابة (HRC)	قوة الضغط القصوى (ميجا باسكال)	قوة الضغط القصوى (ksi)
د2	175	350	61.5	3841	557
د2	230	450	59.5	3641	528
د3	175	350	63.5	3634	527
د3	230	450	61.5	3290	477

---

---

مقارنة التطبيقات

تُقسّم فولاذات النوع D عالية الكربون والكروم إلى مجموعتين وفقًا لمحتوى الكربون. يُوفّر فولاذ D3 أعلى مقاومة للتآكل ولكن بمتانة منخفضة، وينتمي إلى الفولاذ عالي الكربون (بما في ذلك D4 وD7). ينتمي D2 إلى الفولاذ منخفض الكربون (بما في ذلك D5)، والذي يتميز بمقاومة تآكل عالية نسبيًا ومتانة أعلى قليلاً من فولاذات النوع D التي تحتوي على نسبة كربون تبلغ 2% أو أكثر. يمكن اختيار الفولاذ عالي الكربون بدلاً من D2 إذا كانت دورة الإنتاج أطول. ومع ذلك، فإن الفولاذ عالي الكربون أصعب في المعالجة. يُستخدم فولاذ D2 أحيانًا في التشذيب الساخن للمطروقات، ولكن يُستخدم الفولاذ عالي الكربون والكروم بشكل أساسي في أدوات العمل الباردة في صناعة الأدوات والقوالب، مثل أدوات قطع الصفائح المعدنية، حيث تكون مقاومة التآكل الممتازة ضرورية.