Nástrojová ocel D2 vs. A2

Nástrojová ocel D2 a Nástrojová ocel A2 jsou oba nástrojové oceli pro tváření za studena a jsou vhodné pro použití v podmínkách pod 200 °C (390 °F). Při použití ve vysokých teplotách mohou podléhat žíhání nebo praskání v důsledku tepelného šoku, což má za následek selhání materiálu.

V klasifikačním systému AISI patří A2 do skupiny „kalitelných na vzduchu, středně legovaných“ (skupina A), zatímco D2 patří do skupiny „s vysokým obsahem uhlíku a vysokým obsahem chromu“ (skupina D).

1. Chemické složení a mikrostruktura

Ocel D2 je ocel s vysokým obsahem uhlíku a chromu. Z mikrostrukturálního hlediska tyto prvky tvoří velké množství karbidů, zejména karbidy M7C3 bohaté na chrom. Právě tyto karbidy dávají oceli D2 její vysokou nosit odolnost a tvrdost. Po vhodném tepelné zpracováníObjemový podíl nerozpuštěných karbidů v mikrostruktuře D2 je přibližně 13%, což je výrazně více než u A2.

Obsah chromu přibližně 5% v oceli A2 jí propůjčuje odolnost proti měknutí za vysokých teplot. A2 vykazuje dobrou odolnost proti opotřebení díky své mikrostruktuře, která se vyznačuje rovnoměrně rozloženými strukturami martenzitu s vysokým obsahem uhlíku a karbidy. Ačkoli A2 obsahuje legované karbidy, její velikost zrna je menší než u ocelí řady D2.

Použitá literatura: 1. JR Davis, Příručka o kovech, stolní vydání, 2. vydání, ASM International Handbook Committee. 2. Dr. Rafael A. Mesquita, Vlastnosti a výkonnost nástrojových ocelí, Nakladatelství CRC.

2. Tvrdost a odolnost proti opotřebení

Nástrojová ocel D2 i nástrojová ocel A2 vykazují vynikající odolnost proti opotřebení, přičemž D2 nabízí vyšší odolnost proti opotřebení než A2. Důvody jsou vysvětleny v předchozím odstavci z hlediska složení a mikrostruktury. Na základě našich zkušeností lze odolnost proti opotřebení oceli D2 zlepšit u oceli 30% na 40% ve srovnání s ocelí A2. Po dvojnásobném testování... temperování Procesem tepelného zpracování může D2 dosáhnout tvrdosti podle Rockwella 58 HRC, což má za následek zlepšení odolnosti proti opotřebení u oceli 25% až 30% ve srovnání s tradičním procesem popouštění.

3. Houževnatost

Nástrojová ocel A2 se vyznačuje vysokou houževnatostVe srovnání s ocelí D2 má ocel A2 vyšší houževnatost, zatímco ocel D2 je křehčí. Nižší houževnatost oceli D2 je způsobena jejím vysokým obsahem uhlíku a právě tyto karbidy dávají oceli D2 vynikající odolnost proti opotřebení. Proto nelze dosáhnout odolnosti proti opotřebení a houževnatosti současně.

4. Kalitelnost a tepelné zpracování

4.1 Zpevnění a deformace vzduchem

A2 a D2 jsou obě třídy oceli, které primárně využívají vzduch kaleníKalení na vzduchu označuje proces ochlazování z austenitizační teploty na pokojovou teplotu za účelem dosažení úplného vytvrzení. Mezi jeho výhody patří minimální deformace materiálu a nízké riziko praskání. Ve srovnání s ocelí kalenou v oleji nebo ve vodě vykazují oceli A2 a D2 menší deformaci, a to právě proto, že změna teploty během kalení na vzduchu je velmi pomalá.

Jak A2, tak D2 vykazují vynikající rozměrovou stabilitu během kalení. Při kalení na vzduchu za vhodné teploty kalení se A2 roztahuje přibližně o 0,001 palce na palec. D2 dosahuje tzv. „nulové rozměrové změny“ přesnou regulací rovnováhy mezi austenitem a martenzitem během několika cyklů popouštění. Rádi bychom zdůraznili, že D2 si po kalení zachovává až 20% své austenitické struktury. Pokud není správně ošetřena následným popouštěním nebo nízkoteplotním zpracováním, může to vést k rozměrové nestabilitě.

4.2 Popouštění

Pro A2 obvykle postačuje jeden popouštěcí cyklus, zatímco D2 vyžaduje komplexní popouštěcí cyklus. Jednoduchá popouštěcí teplota pro A2 je 205 °C. Pokud je nutný druhý popouštěcí cyklus, teplota se mírně sníží na 190 °C. Účelem druhého popouštěcího cyklu pro A2 je zjemnění struktury zrn. Po druhém popouštěcím cyklu je A2 obzvláště výhodný pro díly se složitými průřezy, ostrými úhly nebo díly vyžadující delší životnost nástroje a lepší houževnatost.

Pro ocel D2 je teplota jednoduchého popouštění 205 °C (400 °F), čímž lze dosáhnout tvrdosti přibližně 62 HRC. Doporučenější a běžnější metodou pro D2 je však dvojité popouštění. První teplota popouštění v procesu dvojitého popouštění je 515 °C (960 °F), následovaná druhým popouštěním při 480 °C (900 °F), přičemž každé popouštění trvá 2 hodiny na palec průřezu. Tento proces dvojitého popouštění za vysoké teploty zjemňuje strukturu zrna, čímž výrazně zvyšuje odolnost proti opotřebení a odlehčení pnutí. U oceli D2, která je vysoce uhlíková a vysoce chromová ocel kalitelná na vzduchu, důrazně doporučujeme dvojité popouštění a v některých případech i trojité popouštění, aby se podpořila přeměna zbytkového austenitu na martenzit.

5. Obrobitelnost a brousitelnost

Ocel A2 se snadno obrábí a brousí, zatímco ocel D2 se obtížně obrábí a brousí. Pokud je obrábění a broušení oceli W1 nastaveno na 100, pak A2 dosáhne skóre 60 a D2 skóre 45. Výše uvedený text vysvětluje, proč je ocel D2 obtížně obrábětelná a brousí z hlediska složení a mikrostruktury. Toto je další příklad dvou stran téže mince.

6. Typické aplikace

Použití nástrojové oceli D2: D2 se široce používá pro dlouhodobé smrtiDíky své výjimečné odolnosti proti opotřebení je ideální pro:

• Vyřezávací, tvářecí a hlubokotažné lisovací nástroje: Zejména pro dlouhé výrobní série, řezání laminací a válcování závitů.
• Prorážecí razníky a matrice: Díky své vysoké odolnosti proti opotřebení.
• Stříhací a řezací nože: Pro vysokou produkci na tenkém nebo středně silném materiálu.
• Měrky, nástroje na leštění, válce, formy na cihly: Kde je maximální odolnost proti oděru a rozměrová stabilita prvořadá.
• Horké ořezávání výkovků: Ačkoli je D2 primárně určen pro práci za studena, lze jej použít i pro třískové obrábění za tepla, když houževnatost není tak důležitá.

Použití nástrojové oceli A2: A2 je všestranná volba pro všeobecné použití, ceněná pro svou rovnováhu mezi odolností proti oděru a houževnatostí a minimální deformací při tepelném zpracování. Mezi běžné aplikace patří:

• Univerzální matrice a razníky: Pro řezání, tváření a tažení, zejména tam, kde je vyžadována dobrá odolnost proti oděru a zvýšená houževnatost.
• Hlavní náboje a formy: Zejména pro malé formy, kde je důležitá dobrá odolnost proti opotřebení a rozměrová stabilita.
• Stříhací čepele: Pro střih za studena, nabízí dobrou odolnost proti opotřebení.
• Pily: Je to univerzální materiál pro mnoho aplikací v pilách.
• Pevné matrice: Často se dává přednost před D2 nebo D3 pro plné razníky a matrice, kde není proveditelné rozsáhlé broušení, protože A2 nabízí lepší rovnováhu mezi houževnatostí a prokalitelností ve větších průřezech.

7. Úvahy o strategickém výběru

Při výběru mezi D2 a A2 zvažte následující:

• Objem výroby a abrazivitaD2 je vhodná pro extrémně dlouhé výrobní cykly nebo vysoce abrazivní obrobky, zatímco A2 je vhodná pro střední výrobní cykly nebo málo abrazivní materiály.
• Riziko nárazového zatížení a odštípnutí: Pokud jde o materiály používané k výrobě nožů, ocel A2 má vyšší houževnatost a tvárnost, díky čemuž je vhodnější pro nože. Ocel D2 je naopak příliš křehká a náchylná k odštípnutí.
• Náklady na výrobu: Materiál D2 se obtížněji obrábí a brousí, takže materiál A2 má nižší náklady na zpracování.

Stručně řečeno, pokud potřebujete materiál s lepší odolností proti opotřebení, je lepší volbou D2. Výhoda A2 spočívá v jeho lepší houževnatosti a tažnosti. Výhoda v jedné situaci se může stát nevýhodou v jiné, proto je důležité plně porozumět vlastnostem obou materiálů, abyste mohli učinit správnou volbu.