Perlakuan Panas Baja Perkakas M2

Panduan ini, yang memanfaatkan pengetahuan mendalam kami, bertujuan untuk memberi Anda informasi langsung dan praktis tentang Baja perkakas M2 perawatan panas proses. Unduhan gratis PDF perlakuan panas baja perkakas M2 tersedia di bagian bawah halaman.

1. Mengapa Perlakuan Panas yang Tepat pada Baja M2 Sangat Penting

Tujuan dari kontrol yang cermat Perlakuan panas baja perkakas M2 adalah untuk mengembangkan mikrostruktur akhir dari martensit temper yang dikombinasikan dengan dispersi halus karbida "pengerasan sekunder" yang keras dan kompleks. Struktur khusus inilah yang memberikan baja perkakas M2 kombinasi terkenal dari kekerasan tinggi, ketahanan aus yang sangat baik, dan kemampuan untuk mempertahankan sifat-sifat ini pada suhu tinggi. Untuk sifat-sifat M2 yang terperinci, silakan baca Properti baja perkakas M2.

2. Empat Tahapan Utama Perlakuan Panas Baja Perkakas M2

Perjalanan untuk membuka potensi penuh baja M2 melibatkan empat tahap termal yang berbeda, namun saling berhubungan: pemanasan awal, austenisasi, memadamkan, Dan pengerasan. 

2.1 Pemanasan awal

Meskipun pemanasan awal tidak secara langsung mengeraskan baja, ini adalah langkah persiapan yang penting dalam Perlakuan panas baja perkakas M2 proses. Fungsi utamanya meliputi:

• Mengurangi Guncangan Termal: Meminimalkan risiko distorsi atau retak saat peralatan dingin bertemu dengan tungku panas.
• Penghilang Stres: Membantu meringankan beberapa tekanan internal dari pemesinan atau pembentukan sebelumnya.
• Meningkatkan Produktivitas: Dapat mempersingkat waktu yang dibutuhkan dalam tungku austenitisasi panas tinggi.
• Perlindungan Permukaan: Pada tungku tanpa atmosfer yang benar-benar netral, pemanasan awal mengurangi potensi karburisasi atau dekarburisasi.

Praktik Pemanasan Awal yang Direkomendasikan untuk Baja M2:

Untuk baja kecepatan tinggi seperti M2, pemanasan awal dua langkah sering digunakan, terutama dalam pengerasan rendaman garam komersial:

• Pemanasan awal pertama: 650–760°C (1200–1400°F).
• Pemanasan awal kedua: 815-900°C (1500-1650°F).

Dalam perlakuan panas atmosfer atau vakum, pemanasan awal tunggal antara 790-845°C (1450-1550°F) adalah hal yang umum. Khusus untuk M2, suhu pemanasan awal yang umum adalah 650°C (1200°F) atau 815°C (1500°F).

Durasi pemanasan awal harus cukup untuk memastikan seluruh penampang bagian mencapai suhu yang seragam; untuk M2, ini biasanya 10 hingga 12 menit. Tidak seperti baja D2 yang diuntungkan dari pemanasan awal yang lambat, M2 merespons lebih baik terhadap peningkatan suhu yang cepat dari pemanasan awal ke suhu austenitisasi.

2.2 Austenitisasi (Pengerasan)

Austenitisasi adalah tempat keajaiban pengerasan benar-benar dimulai di Perlakuan panas baja perkakas M2Baja dipanaskan hingga suhu tinggi untuk melarutkan berbagai karbida paduan kompleks, yang penting untuk mengembangkan sifat-sifat yang diinginkan.

Parameter Austenitisasi Utama untuk Baja M2:

• Kisaran Suhu: Baja M2 memerlukan pemanasan yang sangat dekat dengan titik lelehnya – biasanya dalam kisaran 28-56°C (50-100°F). Untuk M2, suhu austenisasi yang direkomendasikan adalah sekitar 1230°C (2250°F)Kisaran umum untuk baja kecepatan tinggi adalah 1150-1290°C (2100-2350°F).
• Waktu Tahan: Ini sangat singkat untuk baja perkakas berkecepatan tinggi, umumnya 2 hingga 6 menit. Waktu yang tepat bergantung pada jenis M2, desain perkakas, dan ukuran penampang melintang. Misalnya, bagian setebal 150 mm (6 inci) mungkin memerlukan waktu penahanan maksimum 5 hingga 6 menit.
• Kontrol Atmosfer: Karena suhu yang sangat tinggi, atmosfer yang terkendali sangat penting untuk mencegah masalah permukaan seperti kerak dan dekarburisasi. Tungku rendaman garam sering dipilih karena alasan ini.

Selama proses austenitisasi, ferit dan karbida paduan berubah menjadi struktur butiran austenit. Suhu austenitisasi menentukan jumlah karbon dan unsur paduan yang terlarut dalam austenit, yang secara langsung memengaruhi kekerasan setelah pendinginan dan jumlah austenit yang tertahan. Suhu austenitisasi yang lebih tinggi biasanya menghasilkan kekerasan yang lebih tinggi setelah tempering, terutama pada puncak pengerasan sekunder.

2.3 Pendinginan

Setelah austenitisasi, pendinginan cepat—atau pendinginan cepat—diperlukan untuk mengubah austenit menjadi martensit, struktur matriks keras yang diinginkan dalam baja perkakas M2.

Metode Pendinginan Efektif untuk Baja M2:

• Media Pendingin: M2 dapat didinginkan secara efektif dalam minyak, udara, atau rendaman garam netral. Pendinginan udara adalah yang paling tidak drastis dan dapat mencukupi untuk bagian M2 yang lebih kecil atau lebih tipis untuk mencapai kondisi martensit. Pendinginan minyak biasanya diikuti oleh pendinginan udara hingga mendekati suhu sekitar.
• Pendinginan Mandi Garam: Pemandian ini biasanya dijaga pada suhu sekitar 540-595°C (1000-1100°F).
• Teknik Pendinginan: Untuk meminimalkan tegangan, distorsi, dan memastikan pendinginan merata, rendam bagian datar atau tabung secara vertikal ke dalam media pendingin.
• Pendinginan Pasca-Pendinginan: Sangat penting untuk mendinginkan bagian tersebut hingga setidaknya 65°C (150°F) sebelum tempering dimulai.

Karakteristik baja karbon tinggi dan paduan tinggi seperti M2 adalah adanya "austenit tertahan" setelah pendinginan, karena transformasi 100% menjadi martensit jarang terjadi secara langsung. Austenit tertahan dapat membahayakan kekerasan, kekuatan, dan stabilitas dimensi. Untuk mengatasi hal ini, perlakuan kriogenik atau subzero (misalnya, pendinginan hingga -30°C hingga -120°C) dapat diterapkan setelah temper awal untuk selanjutnya mengubah austenit tertahan menjadi martensit, sehingga meningkatkan kekerasan dan stabilitas.

2.4 Temperatur

Tempering (atau menggambar) adalah tahap akhir dan kritis dalam Perlakuan panas baja perkakas M2Setelah pendinginan, baja menjadi sangat keras tetapi juga sangat tertekan dan getas. Tempering mengatasi hal ini dengan:

• Meningkatkan ketangguhan.
• Mengembangkan “kekerasan sekunder”, fitur utama baja perkakas paduan tinggi.
• Menghilangkan tekanan internal.
• Yang terpenting, mengubah austenit yang tertahan menjadi martensit baru (yang kemudian ditempa dalam siklus berikutnya).
• Mengendapkan karbida kompleks yang selanjutnya meningkatkan kekerasan sekunder.

Praktik Terbaik Tempering untuk Baja M2:

• Temperamen Ganda Adalah Wajib: Baja perkakas berkecepatan tinggi seperti M2 secara universal memerlukan beberapa siklus tempering (biasanya 2 hingga 4). Untuk M2, minimal tempering ganda sangat penting, dan tiga temper sering dipilih. Proses multi-tahap ini menyempurnakan struktur butiran dan melunakkan martensit yang baru terbentuk dari austenit yang tertahan, sehingga meningkatkan ketahanan aus dan masa pakai alat secara signifikan.
• Temperatur dan Durasi Tempering: Suhu tempering minimum untuk sebagian besar mutu M2 adalah 540°C (1000°F). Siklus yang umum dan efektif untuk M2 adalah:

• Temper pertama: 565°C (1050°F)
• Temper Kedua: 550°C (1025°F)
• Temper Ketiga (jika digunakan): 540°C (1000°F) Setiap siklus harus berlangsung selama 2 jam per inci (25 mm) penampang alat.

• Pendinginan Antar Suhu: Selalu biarkan komponen mendingin sepenuhnya hingga mencapai suhu ruangan di antara siklus tempering. Hal ini penting untuk mengubah austenit tertahan menjadi martensit, yang kemudian disempurnakan pada langkah tempering berikutnya.
• Puncak Pengerasan Sekunder: Untuk mengoptimalkan transformasi austenit tertahan dan mencapai kekerasan sekunder maksimum, tuju "sisi kanan (tinggi)" kurva puncak kekerasan sekunder selama tempering. Fenomena ini memungkinkan M2 mempertahankan kekerasan tinggi bahkan pada suhu tinggi yang ditemui selama operasi pemesinan berkecepatan tinggi.

3. Mencapai Mikrostruktur Optimal dan Kekerasan pada Baja M2

Sebuah kesuksesan Perlakuan panas baja perkakas M2 mengubah ferit dan karbida awal baja menjadi struktur yang kuat, yang sebagian besar terdiri dari martensit yang ditempa dan distribusi karbida keras yang halus dan merata. Struktur mikro yang disempurnakan ini secara langsung bertanggung jawab atas atribut kinerja penting seperti kekerasan, ketahanan aus, dan ketangguhan retak.

Biasanya, baja perkakas kecepatan tinggi M2 untuk keperluan umum diberi perlakuan panas untuk mencapai kekerasan 64 hingga 66 HRCNamun, dengan kontrol yang cermat atas keseluruhan proses, khususnya suhu pengerasan (untuk mengoptimalkan pelarutan karbida) dan tempering berikutnya, M2 dapat mencapai tingkat kekerasan 68 HRC, dan pada beberapa varian baja kecepatan tinggi tertentu, bahkan hingga 70 HRC.

Untuk kekerasan M2 yang lebih rinci, silakan baca Kekerasan baja perkakas M2.