Vlastnosti a použití nástrojové oceli D2

Co je nástrojová ocel D2? Jedná se o vysoce uhlíkový, vysoce chromový, nástrojová ocel pro tváření za studena. Vyznačuje se zejména dobrou odolností proti opotřebení a schopností hlubokého vytvrzení. Když budeme diskutovat o specifikacích oceli D2, budeme hovořit o Složení oceli D2, tepelné zpracování a tvrdost, aplikace a výkon, srovnání ocelí D2 s jinými ocelimi řady D, běžné situace, kdy je třeba zvážit náhradu oceli D2a nevýhody oceli D2.

1. D2 Nástrojová ocel Chemické složení

2. Tepelné zpracování A Tvrdost Specifikace nástrojové oceli D2

2.1 Předehřívání

Předehřev je rozhodující pro oceli s vysokým obsahem chromu, jako je D2, kvůli jejich nižší tepelné vodivosti. Tento krok zabraňuje praskání během hlavní fáze ohřevu tím, že zajišťuje rovnoměrné rozložení teploty a uvolňuje vnitřní pnutí.

• Doporučená teplota: Zahřívejte pomalu a rovnoměrně na 1200 °F (650 °C). Rozsah 1200–1250 °F (649–677 °C) se někdy používá k odlehčení nevytvrzeného materiálu.
• Doba namáčení: Udržujte při teplotě přibližně 10-15 minut pro 3″ (75 mm) část. Větší části vyžadují delší namáčení. Pro odlehčení pnutí je doporučeno 2 hodiny na palec (4,7 min/mm) tloušťky, po kterém následuje pomalé chlazení pece.

2.2 Austenitizace (tvrzení)

Austenitizační přeměňuje mikrostrukturu oceli na austenit a rozpouští slitinové karbidy, které jsou nezbytné pro kalení.

• Teplota kalení: Ocel D2 zahřejte na 1850 °F (1010 °C).
• Doba namáčení: Udržujte při austenitizační teplotě po dobu 1 hodiny na palec (25 mm) průřezu, aby byla zajištěna úplná a rovnoměrná transformace.
• Ovládání atmosféry: Aby se zabránilo oduhličení (ztrátě povrchového uhlíku), austenitizace se provádí v řízené neutrální atmosféře, vakuu nebo neutrální solné peci. Případně díl bezpečně zabalte do fólie z nerezové oceli (Typ 309, 0,002 palce/0,05 mm silný je vhodný pro teploty až 2240 °F / 1227 °C).

2.3 Kalení

D2 je vzduchem kalitelná ocel, která zjednodušuje kalení a minimalizuje zkreslení ve srovnání s metodami kalení do oleje nebo vody.

• Metoda: Po vyjmutí z pece ocel ochlaďte na vzduchu.
• Cílová teplota: Před temperováním nechte ocel vychladnout na přibližně 150 °F (65 °C).
• Narovnání: V případě potřeby lze rovnání provést poté, co se ocel ochladí na asi 1050 °F (565 °C), ale předtím, než se přemění na martenzit (kolem 400 °F / 205 °C). Abyste předešli napětí a deformaci, vyhněte se rychlému nebo nerovnoměrnému ochlazování pod tímto bodem transformace.

2.4 Temperování

Temperování je nezbytný pro snížení křehkosti vlastní kalené oceli, zmírnění pnutí a zvýšení houževnatosti při zachování potřebné tvrdosti. Pro ocel D2 se doporučuje dvojité popouštění.

• První temperování: Zahřejte na 960 °F (515 °C). Držte 2 hodiny na palec (25 mm) průřezu.
• Chlazení: Po prvním temperování nechte součást zcela vychladnout na pokojovou teplotu.
• Druhé temperování: Znovu zahřejte na 900 °F (480 °C). Držte 2 hodiny na palec (25 mm) průřezu.
• Očekávaná tvrdost: Po druhém popouštění a ochlazení je dosaženo typické tvrdosti 58 HRC. Tento proces dvojitého temperování zjemňuje strukturu zrna a potenciálně zlepšuje odolnost proti opotřebení.
• Alternativa (Single Temper): Jednoduché popouštění kolem 400 °F (205 °C) poskytuje vyšší tvrdost (přibližně 62 HRC), ale obecně nabízí nižší houževnatost a odolnost proti opotřebení ve srovnání s dvojitým popouštěním.

2.5 Úleva od stresu (po vytvrzení)

Pokud je kalená ocel D2 podrobena značnému broušení, svařování nebo elektroerozivnímu obrábění (EDM), důrazně se doporučuje temperování s odlehčením od pnutí, aby se zabránilo praskání nebo selhání způsobenému zbytkovým napětím.

• Teplota: Pomalu zahřívejte na teplotu 25 až 50 °F (14 až 28 °C) níže použitá konečná temperovací teplota. Alternativní přístup k obecnému uvolnění stresu zahrnuje zahřátí na 1200–1250 °F (649–677 °C).
• Doba namáčení: Držte 1–2 hodiny na palec (25,4 mm) tloušťky.
• Chlazení: Pomalu ochlaďte v peci na pokojovou teplotu.

2.6 Důležité pokyny pro tepelné zpracování D2

• Zkreslení: Zatímco D2 nabízí dobrou stabilitu, může dojít ke zkreslení v důsledku nerovnoměrného zahřívání nebo chlazení nebo složité geometrie součásti. Pečlivé předehřívání, rovnoměrná austenitizace a řízené chlazení vzduchem toto riziko minimalizují.
• Zadržený austenit: Část austenitu může po kalení zůstat netransformovaná. Dvojité temperování pomáhá přeměnit tento zadržený austenit na martenzit, čímž se zlepšuje rozměrová stabilita. Subzero (kryogenní) úpravy mohou dále snížit zadržený austenit pro náročné aplikace.
• Dekarbonizace: Ochrana ocelového povrchu během ohřevu pomocí řízené atmosféry nebo fólie je zásadní pro zabránění měkké vnější vrstvy a zachování plné tvrdosti.

3. Specifikace aplikací a výkonu nástrojové oceli D2

Za prvé, jak jsme zmínili, ocel D2 je ocel s vysokým obsahem uhlíku a vysokým obsahem chromu. Tyto legované prvky činí ocel D2 vysoce tvrdou a odolnou proti opotřebení.

Za druhé, vysoký obsah chrómu zlepšuje prokalitelnost oceli D2. Kalitelnost se týká schopnosti oceli být vytvrzena tepelným zpracováním. Toto rovnoměrné hluboké kalení poskytuje odolnost proti opotřebení a deformaci v náročných aplikacích.

Na základě těchto vlastností je ocel D2 široce používána v aplikacích pro tváření za studena.

3.1 Zaslepovací nástroje

Ocel D2 je známá svou mimořádnou odolností proti opotřebení a tvrdostí, díky čemuž je ideální pro zápustky, které vyřezávají nebo děrují tvary z plechů. Děrovačka pro různé materiály od tenčích materiálů (t≤3 mm) až po tlustší plechy. Kromě toho je zvláště vhodný pro vysekávací nástroje používané s abrazivními materiály, jako jsou plechy z křemíkové oceli a hliníkové plechy.

3.2 Propichovací nástroje

Stejně jako vysekávání je ocel D2 díky vysoké tvrdosti a odolnosti proti opotřebení dobrou volbou pro děrování otvorů v plechu.

3.3 Zápustky pro tváření za studena

Díky schopnosti oceli D2 odolávat vysokému tlaku v tlaku a opotřebení je vhodná pro operace tváření za studena při pokojové teplotě. To zahrnuje aplikace, jako je vytlačování za studena a řezání za studena, které vyžadují zachování jejich tvaru a odolnost proti opotřebení pod vysokým tlakem.

3.4 Tažící nástroje

Zápustky se účastní procesu tažení plechu. Ocel D2 je vhodná k tomu, aby odolala opotřebení spojenému s třením během tažení.

3.5 Závitové válcovací nástroje

Zápustky se účastní procesu tažení plechu a ocel D2 se dobře hodí k tomu, aby odolávala opotřebení spojenému s třením, ke kterému dochází během tažení.

3.6 Tvarovací válce

Při válcovacích operacích, kde je kov tvarován průchodem, tvrdost oceli D2 zajišťuje, že si válce udrží svůj profil a odolávají opotřebení během dlouhodobé výroby

3.7 Měřidla

Při použití měřicích nástrojů je rozměrová stabilita oceli D2 po tepelném zpracování spolu s její vysokou odolností proti opotřebení zásadní pro udržení přesnosti po dlouhou dobu.

3.8 Řezačky a nůžky

Ostré hrany řezných a střižných nástrojů vyrobených z oceli D2 si zachovávají svou ostrost po dlouhou dobu díky vysoké tvrdosti materiálu a odolnosti proti opotřebení. To platí pro různé tloušťky materiálů, ale u silnějších materiálů musíme vzít v úvahu vyváženost a houževnatost.

Musíme si pamatovat, že zatímco ocel D2 nabízí vynikající odolnost proti opotřebení a tvrdost pro práci za studena, její houževnatost by měla být brána v úvahu pro aplikace zahrnující velmi vysoké rázové zatížení nebo značné namáhání v ohybu.