Baja A2 dan Perlakuan Panas: Panduan Lengkap

Perlakuan panas bukan hanya sekedar langkah opsional untuk baja A2; perlu dikembangkan kombinasi khusus antara kekerasan tinggi, ketahanan aus, dan ketangguhan yang dibutuhkan untuk digunakan secara efektif sebagai material perkakas dan cetakan. Tanpa perlakuan panas yang tepat, baja A2 tidak akan memiliki kekuatan dan daya tahan untuk bekerja dengan andal di lingkungan manufaktur yang menuntut, yang menyebabkan kegagalan dini dan peningkatan biaya produksi. Oleh karena itu, mematuhi siklus perlakuan panas yang terdefinisi dengan baik dan terkontrol sangat penting untuk memaksimalkan masa pakai dan kinerja komponen yang terbuat dari baja perkakas A2.

A2 Sifat Mekanik dan Kinerja

Sifat mekanik baja A2 sangat bergantung pada kondisi perlakuan panasnya.

Kondisi Anil: Dapat Dimesin

Sebelum pengerasan, di dianil Dalam keadaan ini, A2 menawarkan kemampuan mesin yang baik. Nilainya sekitar 60% dibandingkan dengan baja perkakas karbon 1% (dengan nilai 100%). Hal ini memudahkan pembentukan awal dan fabrikasi perkakas. Baja perkakas yang dianil umumnya memiliki kekerasan dan kekuatan yang lebih rendah daripada keadaannya yang dikeraskan.

Kondisi Keras dan Temper: Keseimbangan Optimal

Performa A2 yang sebenarnya dicapai setelah pengerasan dan temperingProses ini mengembangkan kombinasi yang kuat dari:

• Ketahanan aus: A2 memberikan ketahanan yang sangat baik terhadap keausan, lebih unggul daripada baja tahan guncangan (seperti seri S).
• Kekerasan: Ini mempertahankan ketangguhan yang baik (ketahanan terhadap patah), lebih baik dari baja kromium tinggi, baja keausan tinggi seperti D2Kombinasi ini membuatnya tahan lama dalam aplikasi yang menghadapi keausan abrasif dan benturan sedang.
• Kekerasan: Kekerasan kerja yang khas dari 58-60 jam dapat dicapai setelah pengerasan (misalnya, dari 1775°F / 968°C) dan pendinginan udara. A2 dapat mengeras sepenuhnya melalui bagian-bagian hingga sekitar 4,5 inci (114 mm).
• Stabilitas Dimensi: Karena sifatnya yang mengeras di udara, A2 menunjukkan stabilitas dimensi yang baik selama perlakuan panas. Perubahan ukuran relatif kecil dan dapat diprediksi (sekitar +0,001 in./in. atau +0,10%), sehingga menyederhanakan proses pencapaian dimensi akhir alat.
• Keamanan dalam Pengerasan: A2 dikenal akan keandalan dan keamanannya selama proses pengerasan, meminimalkan risiko dibandingkan dengan metode pendinginan yang lebih menantang.

Pertimbangan Sifat Torsi

• Kekuatan & Kelenturan: Ketika dikeraskan, kekuatan torsi A2 umumnya melebihi Baja perkakas O1, mencapai puncaknya setelah tempering suhu rendah (sekitar 300°F / 150°C). Yang penting, tidak seperti O1, keuletan torsionalnya tidak turun secara signifikan pada suhu tempering rendah ini.
• Energi Dampak: Perhatikan bahwa energi impak torsional mungkin minimal saat ditempa pada suhu sekitar 500°F (260°C). Kisaran suhu ini mungkin dapat dihindari jika aplikasi melibatkan beban impak torsional yang signifikan. Namun, energi impak tanpa lekukan umumnya baik saat A2 ditempa untuk kekerasan tinggi.

Panduan Perlakuan Panas Baja Perkakas A2

Mencapai kinerja dan keawetan optimal dari baja perkakas A2 bergantung sepenuhnya pada perlakuan panas yang tepat dan benar. Sebagai spesialis baja perkakas dengan pengalaman penempaan lebih dari 20 tahun, Aobo Steel menyediakan panduan ini untuk menguraikan langkah-langkah penting dalam memproses baja A2 secara efektif. Mematuhi prosedur ini sangat penting untuk memperoleh kekerasan, ketangguhan, dan stabilitas dimensi yang diinginkan.

Pemanasan awal

Pemanasan awal merupakan langkah awal yang penting sebelum mengeraskan baja A2.

Tujuan:

• Minimalkan kejutan termal saat memasukkan baja ke suhu austenitisasi yang lebih tinggi. Hal ini terutama penting untuk komponen dengan variasi ketebalan yang signifikan.
• Kondisikan mikrostruktur baja untuk transformasi fase yang akan datang.
• Menghilangkan tegangan sisa yang timbul selama proses manufaktur atau pemesinan.

Prosedur:

• Panaskan baja A2 secara merata hingga kira-kira 1200°F (650°C).
• Pastikan seluruh bagian mencapai suhu ini sebelum melanjutkan ke langkah austenitisasi.

Austenitisasi (Pengerasan)

Tahap ini mengubah struktur baja menjadi austenit, melarutkan karbon dan unsur paduan utama ke dalam larutan, yang diperlukan untuk pengerasan.

Prosedur:

• Panaskan baja dari suhu pemanasan awal ke kisaran suhu pengerasan 1750°F hingga 1800°F (955°C hingga 980°C)Target umum adalah 1775°F (970°C).
• Waktu Perendaman: Tahan baja pada suhu austenitisasi yang dipilih untuk 1 jam per inci (25 mm) penampang paling tebal. Perendaman yang memadai sangat penting untuk transformasi yang lengkap.
• Kontrol Atmosfer: Untuk mencegah dekarburisasi permukaan (kehilangan karbon, yang menyebabkan berkurangnya kekerasan permukaan), lakukan austenitisasi dalam lingkungan yang terkendali. Pilihannya meliputi:
  • Tungku atmosfer netral
  • tungku vakum
  • Mandi garam netral
  • Membungkus bagian tersebut dengan aman dalam lapisan baja tahan karat juga merupakan metode perlindungan yang umum dan efektif.

Pendinginan

A2 adalah baja perkakas yang dikeraskan dengan udara. Ini berarti baja ini mencapai kekerasan dengan pendinginan di udara setelah austenitisasi.

Prosedur:

• Keluarkan baja dari tungku dan biarkan dingin di udara tenang ke suhu ruangan.
• Pendinginan mengubah austenit menjadi martensit, mikrostruktur keras yang bertanggung jawab atas ketahanan aus A2.
• Pastikan laju pendinginan cukup untuk menghindari pembentukan fase yang lebih lunak, terutama di inti bagian yang lebih besar.
• Hasil yang Diharapkan: Kekerasan yang dipadamkan biasanya mencapai ~64 jam per jamNamun, baja dalam kondisi ini sangat rapuh dan mengandung tekanan internal.
• Perubahan Dimensi: Harapkan ekspansi sekitar 0,001 inci/inci (0,001 mm/mm) selama pendinginan. Ketahuilah bahwa geometri yang rumit dapat menyebabkan beberapa distorsi.

Tempering

Tempering adalah wajib langkah segera setelah pendinginan. Ini mengurangi kerapuhan dan tekanan internal, sehingga meningkatkan ketangguhan baja secara signifikan.

Prosedur:

• Tempering Ganda: A tempering ganda Perlakuan sangat dianjurkan untuk baja A2. Hal ini memastikan pelepasan tegangan maksimum, stabilitas mikrostruktur, dan transformasi austenit yang tertahan (austenit yang tidak tertransformasi yang tersisa setelah pendinginan), yang sangat penting untuk stabilitas dimensi dalam penggunaan.
• Suhu: Pilih suhu tempering berdasarkan keseimbangan akhir kekerasan dan ketangguhan yang diinginkan, biasanya antara 375°F dan 1000°F (190°C hingga 540°C)Temperatur yang lebih rendah menghasilkan kekerasan yang lebih tinggi tetapi ketangguhan yang lebih rendah; temperatur yang lebih tinggi meningkatkan ketangguhan tetapi mengurangi kekerasan. Praktik umum melibatkan temper pertama sekitar 400°F (205°C) dan yang kedua sekitar 375°F (190°C), tetapi disesuaikan berdasarkan kebutuhan.
• Lamanya: Tahan baja pada suhu temper yang dipilih minimal 2 jam per inci (25 mm) dari bagian tertipis untuk setiap siklus tempering. Biarkan komponen mendingin sepenuhnya hingga mencapai suhu ruangan di antara tempering.

Penghilang Stres

Penghilang tegangan dapat diterapkan pada berbagai tahap untuk meminimalkan risiko distorsi dan retak.

Bahan Penghilang Stres yang Tidak Dikeraskan

• Jika diperlukan sebelum pengerasan (misalnya, setelah pemesinan berat), panaskan perlahan-lahan 1200°F–1250°F (649°C–677°C).
• Rendam selama 2 jam per inci ketebalan.
• Dinginkan secara perlahan, sebaiknya di dalam tungku, hingga mencapai suhu ruangan.

Bahan Keras Penghilang Stres

• Hal ini sangat disarankan setelah operasi pada bagian yang keras, seperti penggilingan berat, pengelasan, atau Electrical Discharge Machining (EDM).
• Panaskan bagian tersebut pada suhu sekitar 25°F hingga 50°F (14°C hingga 28°C) di bawah suhu tempering akhir yang digunakan sebelumnya.

Pertimbangan Penting

• Keamanan Pengerasan: Baja A2 menawarkan keamanan yang baik dalam pengerasan dan secara umum menunjukkan lebih sedikit distorsi daripada baja pengerasan minyak.
• Suasana: Menjaga atmosfer tungku yang benar selama austenitisasi sangat penting untuk mencegah efek merugikan oksidasi dan dekarburisasi.
• Austenit yang tertahan: Pendinginan yang tidak tepat atau tempering yang tidak memadai (terutama jika tempering kedua dihilangkan) dapat meninggalkan austenit yang tertahan, yang menyebabkan potensi ketidakstabilan dimensi di kemudian hari. Temping ganda secara efektif mengatasi hal ini.

Pengaruh perlakuan panas pada baja A2

Mengapa Perlakuan Panas Penting untuk Baja A2

Perlakuan panas merupakan proses mendasar untuk baja perkakas A2. Proses ini melibatkan siklus pemanasan dan pendinginan yang dikontrol dengan cermat. Mengapa kami melakukan ini? Untuk mengubah mikrostruktur internal baja. Perubahan yang terkontrol ini adalah cara kami memperoleh sifat mekanis tertentu – seperti kekerasan dan ketangguhan – yang dibutuhkan untuk aplikasi yang menuntut. Memahami proses ini adalah kunci untuk mendapatkan kinerja terbaik dari baja A2.

Mencapai Kekerasan

Cara utama untuk meningkatkan kekerasan baja A2 adalah melalui memadamkan.

• Prosesnya: Ini berarti memanaskan baja hingga suhu tertentu austenisasi suhu dan kemudian mendinginkannya dengan cepat. Untuk A2, yang merupakan baja yang dikeraskan dengan udara, pendinginan ini biasanya dilakukan di udara.
• Hasil: Pendinginan cepat mengubah struktur baja menjadi martensit, yang sangat keras. Kandungan karbon dalam baja A2 secara langsung memengaruhi kekerasan maksimum yang dapat dicapai.
• Tantangan: Meskipun keras, baja langsung setelah pendinginan (seperti yang sudah padam) sering kali terlalu rapuh untuk sebagian besar aplikasi perkakas. Perlu pemrosesan lebih lanjut.

Mengembangkan Ketangguhan

Kekerasan itu penting, tetapi peralatan juga memerlukan ketangguhan – kemampuan untuk menahan terkelupas atau pecah. Hal ini dicapai melalui pengerasan.

• Prosesnya: Setelah pendinginan, baja dipanaskan kembali hingga suhu yang tepat di bawah titik kritisnya, ditahan selama waktu tertentu, dan kemudian didinginkan.
• Hasil: Tempering memodifikasi struktur martensit yang rapuh, mengurangi kerapuhan dan meningkatkan ketangguhan secara signifikan.
• Keseimbangan: Ada trade-off langsung yang dikontrol oleh suhu temper.
  • Suhu tempering yang lebih rendah menghasilkan kekerasan lebih tinggi tetapi ketangguhan lebih rendah.
  • Suhu tempering yang lebih tinggi meningkatkan ketangguhan tetapi mengurangi kekerasan.
  • Pemilihan suhu yang tepat sangat penting untuk memenuhi tuntutan spesifik aplikasi alat. Dengan pengalaman kami, kami di Aobo Steel memahami betapa pentingnya keseimbangan ini.

Memastikan Stabilitas Dimensi

Perlakuan panas melibatkan perubahan suhu yang signifikan, yang dapat menyebabkan baja berubah bentuk atau ukuran. Pengendalian stabilitas dimensi sangatlah penting.

• Tantangan:
  • Pemanasan/Pendinginan Tidak Merata: Dapat menyebabkan lengkungan, distorsi, atau bahkan retak, terutama pada bagian dengan bentuk yang rumit atau bagian yang tebal.
  • Menghilangkan Stres: Pendinginan cepat dan perubahan struktur internal selama pendinginan menciptakan tekanan internal yang dapat menyebabkan perubahan dimensi.
• Solusinya:
  • Pemanasan Seragam: Langkah pemanasan awal yang tepat dapat membantu memastikan komponen memanas secara merata.Pendinginan Terkendali: Sifat pengerasan udara A2 membantu mengurangi guncangan termal dibandingkan dengan pendinginan minyak—atau air
  baja. Namun, aliran udara yang terkontrol mungkin diperlukan untuk bagian yang lebih besar.Tempering: Proses ini juga mengurangi beberapa
  • tekanan internal yang diperkenalkan selama pendinginan, meningkatkan stabilitas.
  • Teknik Lanjutan: Metode seperti perlakuan panas vakum dapat menawarkan kontrol dimensi yang unggul dengan menghilangkan reaksi permukaan seperti oksidasi dan dekarburisasi.

Ringkasan: Menyesuaikan Properti Baja A2

Singkatnya, perlakuan panas untuk baja perkakas A2 biasanya melibatkan:

1. Austenitisasi: Pemanasan hingga suhu yang tepat untuk mengubah struktur.
2. Pendinginan: Pendinginan udara untuk mencapai kekerasan tinggi dengan membentuk martensit.
3. Tempering: Pemanasan ulang untuk menyeimbangkan kekerasan dan ketangguhan serta menghilangkan stres.