Ocel D2: Aplikace při výrobě nástrojů

Jako profesionální dodavatel nástrojové oceli vám poskytneme podrobný úvod do specifických vlastností Nástrojová ocel D2 a jeho aplikace ve výrobě nástrojů. Je to nejběžnější typ vysoce uhlíkového, vysoce chromového nástrojová ocel pro tváření za studenaZe všech nástrojových ocelí, které dodáváme, má D2 největší objem dodávek, včetně za tepla válcovaných a kovaných kulatých a plochých tyčí D2. Je primárně vhodná pro použití při pokojové teplotě. „D“ v D2 původně znamenalo „určené pro vysokorychlostní řezání“, ale později se zjistilo, že si mimořádně dobře vede jako zápustková ocel pro tváření za studena. Dnes je tato ocel široce uznávána pro svou vynikající odolnost proti opotřebení a rozměrovou stabilitu během procesu kalení. Vzhledem k široké škále použití ji všechny nástrojové oceli pro tváření za studena používají jako referenční standard.

Chemické složení

Složení do značné míry určuje jeho výkon.

• Uhlík (C): přibližně 1,55%. Tento vysoký obsah uhlíku tvoří tvrdé karbidy, čímž se dosahuje vysoké tvrdosti.
• Chrom (Cr): přibližně 11,50% až 12,05%. Vysoký obsah chromu výrazně zlepšuje jeho odolnost proti opotřebení a poskytuje určitý stupeň odolnosti proti korozi, i když tato odolnost proti korozi není tak dobrá jako u nerezové oceli. Vysoký obsah chromu jí také dává vysokou kalitelnost.
• Molybden (Mo): Typicky 0,70% až 1,10%. Molybden zlepšuje kalitelnost, pevnost za vysokých teplot a odolnost proti měknutí.
• Vanad (V): Typicky 0,20% až 0,92%. Vanad pomáhá tvořit tvrdé karbidy, čímž výrazně zlepšuje odolnost proti opotřebení a udržuje jemnozrnnou strukturu.
• Mangan (Mn): Přibližně 0,341 TP3T až 0,351 TP3T. Mangan zlepšuje kalitelnost a deoxidaci.
• Křemík (Si): Kolem 0,30% až 0,31%. Křemík také zlepšuje kalitelnost a může zlepšit houževnatost.

Klíčové vlastnosti relevantní pro výrobu nástrojů

• Vysoký TvrdostPo tepelné zpracování, tento materiál může dosáhnout tvrdosti 60 až 62 HRC. V kaleném stavu je rozsah tvrdosti 60-64 HRC a po temperování, tvrdost je 60-61 HRC. V reálné výrobě využíváme této vysoké tvrdosti.
• Vysoká odolnost proti opotřebení a oděruMá vynikající nosit odolnost. Je to proto, že obsahuje velké množství karbidů s vysokou tvrdostí, zejména karbidů bohatých na chrom.
• Střední houževnatostPřestože má tato ocel vynikající odolnost proti opotřebení, její houževnatost je mnohem horší než u jiných nástrojových ocelí, jako je řada S nebo A, jako například S7 a A2. V reálné výrobě, při použití pro nástroje pro tváření za studena, i když je houževnatost stejně důležitá, může být tento materiál stále vhodnou volbou. Navíc na základě našich praktických zkušeností vykazuje za tepla válcovaný materiál D2 lepší houževnatost než kovaná velkoformátová ocel D2. Analyzujeme, že je to proto, že karbidy ve válcovaném materiálu jsou menší a rovnoměrněji rozložené.
• Rozměrová stabilitaMinimální deformace během tepelného zpracování, díky čemuž je ideální pro výrobu přesných nástrojů a forem. Kalení na vzduchu také minimalizuje riziko praskání a deformace. Při kalení na vzduchu při vhodné teplotě kalení je roztažnost nebo smrštění pouze 0,0005 palce na palec.
• ObrobitelnostMá vynikající odolnost proti opotřebení, ale to také velmi ztěžuje jeho obrobitelnost. Pokud je stupeň obrobitelnosti pro ocel s obsahem uhlíku 1% stanoven na 100, pak je stupeň obrobitelnosti pro ocel D2 45.
• Leštitelnost a leptatelnostMá dobrou leštitelnost, díky čemuž je vhodný pro plastové formy a další nástroje, které vyžadují vysokou povrchovou úpravu.
• SvařitelnostSvařování konvenčními metodami není snadné.

Specifické aplikace pro výrobu nástrojů

V níže uvedené tabulce jsem uvedl hlavní použití oceli D2 a vlastnosti, které se v těchto případech používají. Tato použití se nacházejí nejen v některých referenčních materiálech, ale také shrnují vzorce, které jsme pozorovali v naší výrobní praxi. Uvítáme čtenáře, kteří se s námi podělí o své názory.

Aplikace	Důvod / Podrobnosti
Vyřezávací matrice a razníky	Vynikající odolnost proti opotřebení, vhodná pro hromadnou výrobu, zejména u za tepla válcované, nemořené oceli.
Zápustky pro tváření za studena	Vynikající odolnost proti opotřebení a deformaci. Používá se pro tažné nástroje (dráty, tyče, desky) a hluboké tažné nástroje (razníky, prstencové matrice).
Závitové válcovací nástroje	Vysoká odolnost proti opotřebení je vhodná pro dlouhodobé použití v kruhových i plochých závitořezných nástrojích.
Stříhací a řezací nože	Ideální pro stříhání za studena tenkých až středně silných plechů v hromadné výrobě. Lze jej použít i pro ořezávání za tepla, ale H11 je lepší na odolnost.
Válce a tvarovací válce	Vynikající odolnost proti opotřebení. Používá se pro válce válcované za studena, zejména pro závitové válce a víceválcové tratě.
Měřidla a přesné nástroje	Díky své inherentní rozměrové stabilitě je vhodný pro vysoce přesné nástroje.
Prorážecí razníky a matrice	Vynikající odolnost proti opotřebení.
Razicí razidla	Lze použít pro razicí nástroje a malé hliníkové díly. Pro hluboké dutiny náchylné k praskání. O1, S5/S6 nebo A2 jsou lepší alternativy.
Nástroje pro vytlačování za studena	Doporučeno pro razníky a matrice pro studenou lisovací hlavice. Lze použít s nástrojovou ocelí M2 pro lisování oceli.
Plastové formy/vložky	Vysoká odolnost proti opotřebení umožňuje jeho použití pro zapuštěné dutiny, ale není to primární aplikace. P20 nebo H13 jsou častější u větších nebo složitých dutin.1

V podstatě díky vynikající odolnosti proti opotřebení a rozměrové stálosti je tento materiál volbou pro velkoobjemové a dlouhodobé aplikace. Jeho vynikající odolnost proti opotřebení však také ztěžuje jeho zpracování a je relativně křehký. Při výběru materiálů je třeba zvážit různé faktory.

1. Použitá literatura: Totten, George E. a kol., editoři. Příručka pro návrh mechanických slitinMarcel Dekker, 2003. ↩︎