Stal D2: Zastosowania w produkcji narzędzi

Jako profesjonalny dostawca stali narzędziowej zapewnimy Państwu szczegółowe wprowadzenie do szczegółowych cech stali narzędziowej. Stal narzędziowa D2 i jego zastosowania w produkcji narzędzi. Jest to najpopularniejszy rodzaj wysokowęglowego, wysokochromowego stal narzędziowa do obróbki na zimno. Spośród wszystkich dostarczanych przez nas stali narzędziowych, D2 ma największą objętość dostaw, w tym walcowane na gorąco i kute pręty okrągłe i płaskie D2. Jest ona przeznaczona głównie do stosowania w temperaturze pokojowej. „D” w D2 pierwotnie oznaczało „przeznaczone do cięcia z dużą prędkością”, ale później odkryto, że sprawdza się wyjątkowo dobrze jako stal matrycowa do obróbki na zimno. Obecnie stal ta jest powszechnie uznawana za doskonałą odporność na zużycie i stabilność wymiarową podczas procesu hartowania. Ponieważ ma szeroki zakres zastosowań, wszystkie stale narzędziowe do obróbki na zimno wykorzystują tę stal jako standard odniesienia.

Skład chemiczny

Skład w dużej mierze determinuje jego wydajność.

• Węgiel (C): około 1,55%. Ta wysoka zawartość węgla tworzy twarde węgliki, dzięki czemu uzyskuje się wysoką twardość.
• Chrom (Cr): około 11,50% do 12,05%. Wysoka zawartość chromu znacznie poprawia odporność na zużycie i zapewnia pewien stopień odporności na korozję, chociaż odporność ta nie jest tak dobra jak w przypadku stali nierdzewnej. Wysoka zawartość chromu zapewnia również wysoką hartowność.
• Molibden (Mo): Zwykle 0,70% do 1,10%. Molibden poprawia hartowność, wytrzymałość w wysokiej temperaturze i odporność na zmiękczanie.
• Wanad (V): Zwykle 0,20% do 0,92%. Wanad pomaga tworzyć twarde węgliki, znacznie zwiększając odporność na zużycie i utrzymując drobnoziarnistą strukturę.
• Mangan (Mn): Około 0,34% do 0,35%. Mangan poprawia hartowność i odtlenianie.
• Krzem (Si): Około 0,30% do 0,31%. Krzem poprawia również hartowność i może poprawić wytrzymałość.

Kluczowe właściwości istotne w produkcji narzędzi

• Wysoki Twardość: Po obróbka cieplna, materiał ten może osiągnąć twardość od 60 do 62 HRC. W stanie zahartowanym zakres twardości wynosi 60-64 HRC, a po ruszenie, twardość wynosi 60-61 HRC. W rzeczywistej produkcji wykorzystujemy tę wysoką twardość.
• Wysoka odporność na zużycie i ścieranie:Ma doskonałe nosić odporność. Dzieje się tak, ponieważ zawiera dużą ilość węglików stopowych o wysokiej twardości, zwłaszcza węglików bogatych w chrom.
• Umiarkowana wytrzymałość:Chociaż stal ta charakteryzuje się doskonałą odpornością na zużycie, jej wytrzymałość jest znacznie gorsza od innych stali narzędziowych, takich jak seria S lub seria A, takich jak S7 i A2. W rzeczywistej produkcji, gdy jest używana do matryc do obróbki na zimno, chociaż wytrzymałość jest równie ważna, ten materiał nadal może być odpowiednim wyborem. Ponadto, w oparciu o nasze praktyczne doświadczenie, walcowany na gorąco materiał D2 wykazuje lepszą wytrzymałość niż kuta stal D2 o dużych rozmiarach. Analizujemy, że dzieje się tak, ponieważ węgliki w walcowanym na gorąco materiale są mniejsze i bardziej równomiernie rozłożone.
• Stabilność wymiarowa: Minimalne odkształcenie podczas obróbki cieplnej, co czyni go idealnym do produkcji precyzyjnych narzędzi i form. Hartowanie w powietrzu minimalizuje również ryzyko pękania i odkształcania. Gdy hartowanie w powietrzu odbywa się w odpowiedniej temperaturze hartowania, rozszerzenie lub skurcz wynosi tylko 0,0005 cala na cal.
• Obróbka skrawaniem:Ma doskonałą odporność na zużycie, ale to również sprawia, że jest bardzo trudna do obróbki. Jeśli ocena obrabialności stali o zawartości węgla 1% jest ustawiona na 100, ocena stali D2 wynosi 45.
• Możliwość polerowania i trawienia:Ma dobrą polerowalność, dzięki czemu nadaje się do form plastikowych i innych narzędzi wymagających wysokiej jakości wykończenia powierzchni.
• Spawalność:Spawanie konwencjonalnymi metodami nie jest łatwe.

Specyficzne zastosowania narzędzi

W poniższej tabeli wymieniłem główne zastosowania stali D2 i cechy, które są wykorzystywane w tych zastosowaniach. Zastosowania te nie tylko można znaleźć w niektórych materiałach referencyjnych, ale także podsumowują wzorce, które zaobserwowaliśmy w naszej praktyce produkcyjnej. Zapraszamy czytelników do dzielenia się z nami swoimi przemyśleniami.

Aplikacja	Powód / Szczegóły
Wykrojniki i stemple	Doskonała odporność na zużycie, nadaje się do produkcji masowej, zwłaszcza w przypadku stali walcowanej na gorąco, nietrawionej.
Matryce do formowania na zimno	Doskonała odporność na zużycie i odkształcenia. Stosowane do matryc ciągarskich (drut, pręty, blachy) i matryc do głębokiego ciągnienia (stemple, matryce pierścieniowe).
Matryce do walcowania gwintów	Wysoka odporność na zużycie sprawia, że nadaje się do długotrwałego stosowania w matrycach do walcowania gwintów zarówno okrągłych, jak i płaskich.
Noże tnące i rozcinające	Idealny do zimnego ścinania cienkich i średnio grubych płyt w produkcji masowej. Może być również stosowany do przycinania na gorąco, ale H11 jest lepszy pod względem wytrzymałości.
Rolki i wałki formujące	Doskonała odporność na zużycie. Stosowany do walcowanych na zimno walców, zwłaszcza walcowanych gwintowanych i walcarek wielowalcowych.
Wskaźniki i narzędzia precyzyjne	Dzięki naturalnej stabilności wymiarowej materiał ten nadaje się do narzędzi o wysokiej precyzji.
Dziurkacze i matryce	Doskonała odporność na zużycie.
Matryce do bicia monet	Można stosować do matryc do wybijania monet i małych części aluminiowych. Do głębokich wnęk podatnych na pękanie, O1, S5/S6 lub A2 są lepszymi alternatywami.
Narzędzia do wytłaczania na zimno	Zalecane do stempli i matryc do wytłaczania na zimno. Można stosować ze stalą narzędziową M2 do wytłaczania stali.
Formy/wkładki plastikowe	Wysoka odporność na zużycie pozwala na wykorzystanie go w zagłębieniach, ale nie jest to podstawowe zastosowanie. P20 Lub H13 są bardziej powszechne w przypadku większych i bardziej skomplikowanych ubytków.1

Zasadniczo doskonała odporność na zużycie i stabilność wymiarowa sprawiają, że jest to materiał pierwszego wyboru do zastosowań wielkoseryjnych i długoterminowych. Jednak doskonała odporność na zużycie sprawia, że jest on trudny w obróbce i stosunkowo kruchy. Przy wyborze materiałów należy wziąć pod uwagę różne czynniki.

1. Bibliografia: Totten, George E. i in., redaktorzy. Podręcznik projektowania stopów mechanicznych. Marcel Dekker, 2003. ↩︎