D2 | 압축강도와 미세조직

D2 공구강의 압축강도와 미세조직

D2는 공랭으로 경화되며 일반적으로 약 58~60 HRC에서 사용되어 펀치, 다이, 코이닝 공구 및 게이지에서 압력을 견딥니다. 여기에는 공개된 두 가지 측정값이 수록되어 있습니다. 첫 번째는 오스테나이트화 온도가 D2의 조직에 미치는 영향으로, 마르텐사이트, 잔류 오스테나이트 및 탄화물의 관점에서 다룹니다. 두 번째는 175°C와 230°C에서 경화 및 템퍼링 후 D2와 D3의 최대 압축강도를 제시합니다. 이는 공개된 실무에 대한 참고 요약이며 당사의 규격이 아닙니다.

두 데이터 세트의 측정 방법

미세조직 수치는 탄소 1.60%, 크롬 11.95%의 고탄소·고크롬 강(D2 조성)에 관한 한 연구에서 가져온 것입니다. 각 시편은 표시된 온도에서 30분간 오스테나이트화한 후 오일로 담금질했습니다. 마르텐사이트, 오스테나이트 및 탄화물은 부피 백분율로 표시되며, 표의 모든 열에서 세 값의 합은 100%입니다.

압축 수치는 다른 출처에서 가져온 것입니다. 그곳에서는 두 강종을 최대 경도까지 경화한 후 표시된 온도에서 템퍼링했습니다. 두 표는 서로 다른 용강과 시험 방법에 기반하므로, 하나의 실험 데이터 행이 아니라 두 개의 별도 측정값으로 읽어야 합니다.

오스테나이트화 및 담금질 후 조직

D2의 마르텐사이트, 오스테나이트 및 탄화물 부피 백분율

오스테나이트화 온도 (°C)	오스테나이트화 온도 (°F)	마르텐사이트 (vol %)	오스테나이트 (vol %)	탄화물 (vol %)
1040	1900	79	7	14
1065	1950	65	22	13
1095	2000	33	55	12
1120	2050	5	85	10
1135	2075	2	88	10
1150	2100	2	88	10

출처: Tool Steels (G. A. Roberts and G. Krauss) 인쇄본 209페이지, 참조 사본 PDF 203페이지의 Table 12-3, 오스테나이트화 온도에 따른 D2 공구강의 미세조직 성분량. 시편은 해당 온도에서 30분간 오스테나이트화한 후 오일로 담금질했습니다. 용강 조성: 1.60% C, 11.95% Cr, 0.33% Mn, 0.32% Si, 0.79% Mo, 0.25% V, 0.18% P, 0.010% S.

마르텐사이트는 빠르게 감소하고 오스테나이트가 그 자리를 대체합니다. 1040°C에서 담금질 조직은 마르텐사이트 79%, 오스테나이트 7%입니다. 1120°C에서는 마르텐사이트 5%, 오스테나이트 85%가 되며, 그 이상에서는 오스테나이트 수치가 거의 변하지 않습니다. 탄화물 부피는 전체 범위에서 14%에서 10%로 거의 변하지 않는 유일한 값입니다.

실무적으로 해석하면, 오스테나이트화 온도를 높여도 추가 탄화물은 거의 얻을 수 없으며, D2에서 내마모성을 담당하는 것은 탄화물입니다. 대신 담금질 직후 조직의 잔류 오스테나이트가 증가하며, 잔류 오스테나이트는 변태에 충분한 템퍼링 온도에 도달할 때까지 경도를 낮게 유지합니다. 이것이 D2에 일반적으로 두 번의 템퍼링을 실시하는 이유이며, 담금질 직후 측정한 경도가 작업 경도보다 훨씬 낮을 수 있는 이유입니다. 열간 가공강에서의 동일한 거동은 다음에서 도표로 확인할 수 있습니다: H13 오스테나이트화 온도 차트, 이 강종의 오스테나이트화 범위는 다음에 제시되어 있습니다: D2 오스테나이트화 온도.

경화 및 템퍼링 후 압축강도

D2와 D3의 최대 압축강도

강철	템퍼링 온도 (°C)	템퍼링 온도 (°F)	경도(HRC)	최대 압축강도 (MPa)	최대 압축강도 (ksi)
D2	175	350	61.5	3841	557
D2	230	450	59.5	3641	528
D3	175	350	63.5	3634	527
D3	230	450	61.5	3290	477

출처: Tool Steels (G. A. Roberts and G. Krauss) 인쇄본 211페이지, 참조 사본 PDF 205페이지의 Table 12-4, 최대 경도까지 경화하고 명시된 온도에서 템퍼링한 후 고탄소·고크롬 강의 압축강도.

이 두 강종에서 압축강도는 경도를 따릅니다. D2는 175°C에서 템퍼링 후 61.5 HRC에 도달하여 3841 MPa(557 ksi)를 견디며, 230°C에서 템퍼링 후 59.5 HRC, 3641 MPa로 감소합니다. D3는 63.5 HRC, 3634 MPa로 더 높게 시작하여 동일한 두 템퍼링 온도에서 61.5 HRC, 3290 MPa로 감소합니다. 템퍼링 온도를 55°C 높이면 D2는 약 200 MPa, D3는 약 340 MPa의 압축강도가 감소합니다.

이 시험에서 두 용강 모두 최대 경도까지 경화되었으므로, D2는 대부분의 냉간 가공 공구가 사용되는 58~60 HRC가 아니라 경도 범위의 상한에 위치합니다. 이 수치를 사용하여 두 강종을 비교하고 템퍼링에 따른 하락 폭을 확인한 후, 구매하는 용강의 시험 성적서와 대조하여 작업 값을 확인하십시오.

금형 현장에서 이 수치가 의미하는 것

코이닝 다이, 냉간 압출 펀치, 나사 전조 다이, 압입 게이지와 같이 미끄럼 마모보다 압력을 견디는 공구의 경우, 압축 수치가 작업이 공구에 가하는 압력과 비교해야 할 값입니다. 인성을 보호하기 위해 더 높은 템퍼링 온도를 선택하는 경우가 많으며, 표는 그 선택이 하중 지지 능력에서 얼마의 비용을 초래하는지 보여줍니다.

미세조직 표는 오스테나이트화 온도를 어디까지 높일 수 있는지라는 다른 질문에 답합니다. 이 데이터에서 낮은 오스테나이트화 온도의 탄화물 이점은 작은 반면, 높은 온도의 잔류 오스테나이트 페널티는 크므로, 권장 범위의 상한이 위험이 있는 지점입니다.