A2 ZA STAL | 1.2363 | SKD12

5. Obróbka cieplna

Poniżej przedstawiamy najważniejsze kroki i zagadnienia niezbędne do uzyskania udanej stali narzędziowej A2 obróbka cieplna, w oparciu o najlepsze praktyki branżowe.

5.1 Przygotowanie wstępne

1. Ocena stanu początkowego: Przed wykonaniem jakiejkolwiek obróbki cieplnej materiału A2 należy koniecznie upewnić się, że powierzchnia materiału jest dokładnie odtłuszczona.
2. Odprężanie wstępne (jeśli dotyczy): W przypadku materiałów A2 poddanych intensywnej obróbce mechanicznej zdecydowanie zalecamy odprężanie wstępne, które minimalizuje odkształcenia powstające podczas obróbki cieplnej. Procedura dla materiału nieutwardzonego: Stal należy powoli i równomiernie podgrzać do temperatury 1200–1250°F (649–677°C). Utrzymywać w tej temperaturze przez około 2 godziny na cal najgrubszej sekcji. Następnie należy powoli schłodzić, najlepiej w piecu.

5.2 Ochrona stali narzędziowej A2 podczas obróbki cieplnej

Integralność powierzchni (zapobieganie odwęglaniu):

Stal narzędziowa A2 jest podatna na odwęglenie po podgrzaniu do wysokiej temperatury. Aby zapobiec odwęgleniu i zapewnić integralność obróbki cieplnej stali narzędziowej A2, zalecamy bezpieczne owinięcie stali A2 folią ze stali nierdzewnej, a następnie umieszczenie jej w kontrolowanym piecu z atmosferą neutralną lub piecu próżniowym. Uszczelnienie materiału folią ze stali nierdzewnej jest szeroko przyjętą i skuteczną metodą.

5.3 Kluczowe etapy obróbki cieplnej stali narzędziowej A2

5.3.1 Podgrzewanie wstępne

Celem podgrzewania wstępnego stali narzędziowej A2 jest:

1. Dostosuj strukturę molekularną materiału.
2. Upewnij się, że temperatura całego komponentu jest jednolita, co zmniejszy ryzyko szoku termicznego.
3. Wyeliminuj naprężenia wewnętrzne przed osiągnięciem wyższej temperatury austenityzacji.

Temperatura podgrzewania wstępnego dla stali A2 wynosi 1200°F (650°C). Przytrzymaj przez 10-15 minut, aby upewnić się, że temperatura materiału jest zgodna z temperaturą wewnątrz pieca przed przejściem do następnego kroku. Można to ustalić, obserwując, czy kolor materiału i ściany pieca pozostaje spójny.

5.3.2 Austenityzowanie (hartowanie):

W trakcie tego procesu węgliki stopowe zawarte w materiale rozpuszczają się w matrycy, co decyduje o końcowych właściwościach hartowniczych stali A2.
Standardowa temperatura hartowania wynosi około 1775°F (968°C), przy czym niektóre procesy obejmują 1775°F do 1825°F (970-995°C)Czas namaczania wynosi 1 godzinę na każdy cal (25 mm) najgrubszego przekroju elementu.
Czas namaczania powinien NIE nie może być zbyt długi, ponieważ zbyt długi czas namaczania może mieć negatywny wpływ na mikrostrukturę materiału.

5.3.3 Gaszenie:

Hartowanie powietrzem znacznie zmniejsza szok termiczny i naprężenia wewnętrzne i jest najłagodniejszą powszechnie stosowaną metodą hartowania. Użyj folii do uszczelnienia części, aż wszystkie widoczne zjawiska rozgrzewania do czerwoności całkowicie się rozproszą.

Jednakże gaszenie A2 powietrzem ma ograniczenia. Jeżeli wymiary przekroju poprzecznego przekraczają około 5 cali (127 mm), może być konieczne hartowanie powietrzem. NIE osiągnąć całkowite utwardzenie.

5.4 Odpuszczanie: rafinacja właściwości stali narzędziowej A2

Gdy materiał narzędziowy ze stali A2 zostanie schłodzony powietrzem do temperatury 125–150°F (52–65°C), ruszenie należy rozpocząć natychmiast. Opóźnione odpuszczanie może zwiększyć ryzyko pęknięć lub skrócić żywotność narzędzia. Jeśli wymagane jest prostowanie, można je wykonać, gdy temperatura materiału przekracza 400°F (205°C), w którym to momencie przemiana martenzytyczna nie została jeszcze zakończona.

Celem hartowania jest:

1. Aby wyeliminować naprężenia wewnętrzne w materiale.
2. Aby zwiększyć wytrzymałość i zmniejszyć kruchość.
3. Aby zminimalizować ilość austenitu szczątkowego i przekształcić austenit szczątkowy w bardziej stabilną mikrostrukturę.

5.4.1 Pojedynczy temper

Podgrzej materiał do 400°F (205°C), a następnie moczyć w tej temperaturze przez 2 godziny na cal (25 mm) przekroju poprzecznegoi na koniec pozostawić do naturalnego ostygnięcia.

Pierwsze odpuszczanie pomaga w stabilizacji nowo powstałego martenzytu i przekształceniu austenitu szczątkowego.

5.4.2 Wielostopniowe hartowanie (podwójne/potrójne hartowanie)

Zdecydowanie zalecamy dwukrotne lub nawet trzykrotne temperowanie.

Pierwsza temperatura hartowania w procesie podwójnego hartowania wynosi 400°F (205°C).Druga temperatura hartowania to 375°F (190°C). Upewnij się, że materiał jest schłodzony do temperatury pokojowej pomiędzy każdym cyklem hartowania.

Wielokrotne cykle odpuszczania mogą znacznie udoskonalić strukturę ziarna, zwiększyć odporność na zużycie i zapewnić doskonałe odciążenie naprężeń. Jest to szczególnie korzystne w przypadku komponentów o złożonej geometrii lub ostrych kątach.

Temperatura odpuszczania ma bezpośredni wpływ na końcową twardość stali narzędziowej A2.

5.5 Odprężanie po utwardzeniu

Po zakończeniu powyższych etapów obróbki cieplnej może być konieczne przeprowadzenie dodatkowej obróbki odprężającej w przypadku materiału A2, zwłaszcza jeśli materiał został poddany szlifowaniu, spawaniu lub obróbce elektroerozyjnej (EDM).

Metoda ta polega na odpuszczaniu materiału w temperaturze o 25–50°F (14–28°C) niższej od końcowej temperatury odpuszczania stosowanej w głównej obróbce cieplnej.