Zrozumienie właściwości stali D2: przewodnik po zastosowaniach obróbki na zimno

Przyjrzyjmy się Stal narzędziowa D2l 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

Zasadniczo stal D2 to wysokowęglowa, wysokochromowa stal narzędziowa przeznaczona do obróbki na zimno. W Aobo Steel nasze standardowe specyfikacje pokazują następujący skład chemiczny (w procentach masowych):

• Węgiel (C): 1.52-1.55%
• Chrom (Cr): 11.50-12.05%
• Molibden (Mo): 0.76-0.80%
• Wanad (V): 0.90-0.92%
• Mangan (Mn): 0.34%
• Krzem (Si): 0.31%
• Żelazo (Fe): Reszta

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: co jest ważne

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 około 61 HRC po odpuszczeniu w temperaturze 205°C (400°F) i spada wraz ze wzrostem temperatury. Typowa twardość robocza wynosi 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: Badania pokazują, że Ultimate Wytrzymałość na rozciąganie (UTS) około 758 MPa i granica plastyczności pomiędzy 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 jest to standard porównawczy przy ocenie 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: Kluczowe dla D2. Najpierw równomiernie podgrzej go 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: Bardzo ważne. Hartować 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; mogą być wymagane specjalne techniki.

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.