Zrozumienie właściwości stali D2: przewodnik po zastosowaniach obróbki na zimno

Przyjrzyjmy się Stal narzędziowa D2ja właściwości i dlaczego jest to niezawodna opcja dla wielu prac. Poniżej artykułu udostępniamy plik PDF z właściwościami stali D2 do pobrania.

1. Czym jest stal narzędziowa D2? Skład i klasyfikacja

Stal D2 to stal narzędziowa o wysokiej zawartości węgla i chromu przeznaczona do obróbki na zimno. Iskład chemiczny ts bezpośrednio wpływa na właściwości stali D2Wysoki poziom węgla i chromu jest znaczący, tworząc twarde, odporne na zużycie węgliki chromu w mikrostrukturze stali. W Aobo Steel nasze standardowe specyfikacje pokazują następujący skład chemiczny (w procentach masowych):

Wysoki poziom węgla i znaczny poziom chromu (około 12%) stanowią podstawę właściwości stali D2, tworząc twarde, odporne na zużycie węgliki w stali. Molibden i wanad poprawiają hartowność i przyczyniają się do wtórnego utwardzania podczas odpuszczania. Jest to typ hartowania powietrznego, co jest główną zaletą w utrzymywaniu wymiarów na stałym poziomie.

2. Właściwości stali D2

Właściwości mechaniczne są tym, co liczy się przy wyborze stali narzędziowej. Oto spojrzenie na wydajność D2:

2.1 Twardość

Wysoki twardość jest znakiem rozpoznawczym D2.

• W stanie schłodzonym: Zwykle 60-65 HRC, w zależności od konkretnego przypadku obróbka cieplna.
• Hartowane: Twardość zmienia się wraz z ruszenie temperatura. Na przykład twardość stali D2 spada z około 61 HRC po odpuszczeniu w temperaturze 205°C (400°F) do około 55 HRC w temperaturze 425°C (800°F). Typowy zakres twardości roboczej wynosi często 60-62 HRC.
• Wyżarzony: Ogólnie około 220-255 HB.
• Obróbka powierzchni: Dobrze znosi azotowanie, jeśli wymagane są wyjątkowo twarde powierzchnie (750-1200 HV).

2.2 Siła

D2 ma solidne dane dotyczące siły:

• Wytrzymałość na rozciąganie: Ostateczny Wytrzymałość na rozciąganie (UTS) wynosi około 758 MPa, a granica plastyczności mieści się w przedziale 350–411 MPa.
• Wytrzymałość na ściskanie: Bardzo wysoka, szczególnie po odpuszczaniu w niższej temperaturze, co jest bezpośrednio związane z jej twardością.

2.3 Odporność na zużycie

Odporność na zużycie jest mocną stroną D2.

• Wysoka odporność na ścieranie: To jego główna cecha, dzięki dużej ilości węglików bogatych w chrom. Zużywa się znacznie lepiej niż gatunki takie jak A2.
• Standard branżowy: Często stanowi standard porównawczy dotyczący odporności na ścieranie stali narzędziowych.

2.4 Wytrzymałość i ciągliwość

D2 dobrze radzi sobie z wytrzymałością, ale nie jest to jego główny atut.

• Wytrzymałość: Posiada przyzwoitą wytrzymałość, lepszą niż stale serii D z większą zawartością węgla (np. D3), ale nie jest tak wytrzymała jak określone stale odporne na wstrząsy.
• Plastyczność: Wykazuje ograniczone rozciąganie w testach rozciągania, często pękając z niewielkim widocznym zwężeniem. Sposób przetworzenia może mieć wpływ na te właściwości kierunkowo.

2.5 Stabilność wymiarowa

Istotną zaletą materiału D2 jest to, że dobrze zachowuje swój kształt podczas obróbki cieplnej.

• Utwardzanie na powietrzu: Powoduje mniejsze odkształcenia niż w przypadku stali wymagających hartowania w oleju lub wodzie.
• Przewidywalna zmiana rozmiaru: Spodziewaj się bardzo małych zmian rozmiaru (około 0,0005 in/in lub mm/mm), jeśli odpowiednio hartowane powietrzem. Odprężanie po obróbce jest dobrą praktyką.

3. Optymalizacja właściwości stali D2 poprzez obróbkę cieplną

Prawidłowa obróbka cieplna jest niezbędna, aby uzyskać najlepsze właściwości stali D2. W Aobo Steel podkreślamy znaczenie prawidłowych procedur:

1. Łagodzenie stresu (zalecane): Podgrzewaj powoli do 650-675°C (1200-1250°F), trzymaj i schładzaj powoli. Jest to szczególnie przydatne po ciężkiej obróbce.
2. Podgrzewanie: Najpierw należy go równomiernie podgrzać do temperatury około 650°C (1200°F), aby uniknąć szoku termicznego.
3. Austenityzowanie (hartowanie): Podgrzej do docelowej temperatury, zwykle 1010°C (1850°F). Utrzymaj wystarczająco długo (np. 1 godzinę na cal grubości), aby węgliki się rozpuściły i utworzył się austenit.
4. Gaszenie: Schłodź go na powietrzu od temperatury hartowania. Zmniejsza to odkształcenia i pozwala na przekształcenie go w twardy martenzyt, gdy stygnie poniżej ~205°C (400°F). Pozostaw do ostygnięcia do około 65°C (150°F) przed odpuszczaniem.
5. Ruszenie: To jest bardzo ważne. Hartuj zaraz po hartowaniu. D2 potrzebuje podwójne hartowanie. Możesz najpierw hartować w temperaturze około 515°C (960°F), a następnie w temperaturze około 480°C (900°F), utrzymując za każdym razem (np. 2 godziny na cal). Ten krok zmniejsza naprężenia, poprawia wytrzymałość i rozwija wtórną twardość. Użycie wielu temperatur pomaga ustabilizować mikrostrukturę.
6. Zabiegi w temperaturze poniżej zera (opcjonalne): D2 może zachować pewną ilość austenitu. W przypadku zastosowań wymagających ekstremalnej dokładności wymiarowej, głębokie mrożenie (obróbka kriogeniczna) z następowym odpuszczaniem może pomóc to przekształcić, potencjalnie zwiększając odporność na zużycie i stabilność.

4. Zagadnienia dotyczące przetwarzania i obrabialności

Mimo że D2 działa dobrze, pamiętaj o następujących kwestiach:

• Obróbka skrawaniem: Wiadomo, że w porównaniu do prostszych stali, jest ona trudniejsza w obróbce (ocena 45 w porównaniu do 100 w przypadku stali 1% C).
• Szlifowanie: Wymaga ostrożnego obchodzenia się ze względu na twarde węgliki.
• Spawalniczy: Ze względu na wysoką zawartość węgla, spawanie standardowymi metodami jest zazwyczaj utrudnione.

5. Typowe zastosowania wykorzystujące właściwości stali D2

Ze względu na te właściwości D2 jest materiałem idealnym do trudnych prac związanych z obróbką na zimno, wymagających wysokiej odporności na zużycie:

• Umiera: Matryce do wykrawania, formowania, tłoczenia, ciągnienia, walcowania gwintów, wytłaczania i przycinania. Szczególnie przydatne w przypadku długich serii produkcyjnych.
• Uderzenia: Przebijaki, przebijaki do formowania na zimno.
• Ostrza i noże: Ostrza do nożyc, ostrza do nożyc tnących, noże przemysłowe (do papieru, drewna).
• Bułki: Rolki formujące, rolki zamykające, rolki napędowe.
• Części eksploatacyjne: Sprawdziany, trzpienie, kły tokarskie, a czasem prowadnice lub krzywki, gdzie wymagana jest duża odporność na zużycie.

6. Wnioski: Dlaczego warto wybrać stal narzędziową D2?

Stal narzędziowa D2 oferuje solidną mieszankę doskonałej odporności na zużycie, wysokiej twardości, dobrej wytrzymałości na ściskanie i niezawodnej stabilności wymiarowej podczas obróbki cieplnej. Hartowanie w powietrzu ułatwia obróbkę i zmniejsza odkształcenia. Chociaż jej wytrzymałość i obrabialność nie są najwyższej klasy, jej doskonałe osiągi w obróbce na zimno o wysokim zużyciu sprawiają, że jest cennym i popularnym wyborem.