Stal D2 a stal 1095: jaka jest różnica

Stal narzędziowa D2 Stal węglowa 1095 i 1095 to odrębne materiały o różnym składzie, właściwościach i zastosowaniach, co czyni je odpowiednimi do bardzo różnych celów. Podstawowa różnica polega na tym, że D2 to wysokostopowa stal narzędziowa, zaprojektowana z myślą o odporności na zużycie i stabilności wymiarowej. Jednocześnie 1095 to wysokowęglowa stal zwykła, często stosowana ze względu na twardość po obróbce cieplnej. Przedstawimy dwa rodzaje stali osobno, a następnie je porównamy.

Wprowadzenie stali D2

Klasyfikacja i skład

Stal D2 to stal o wysokiej zawartości węgla i chromu stal narzędziowa do obróbki na zimnoJest również znana jako stal hartowana na powietrzu. Typowe zakresy składu dla stali D2 obejmują około 1,40–1,60% węgla, 11,00–13,00% chromu, 0,70–1,20% molibdenu i 0,50–1,10% wanadu.

Właściwości

1. Odporność na zużycie: Stal D2 zawiera dużą ilość twardych, bogatych w chrom węglików typu M7C3, które zapewniają jej doskonałe właściwości nosić odporność. Stale z serii D o wyższej zawartości węgla, takie jak Stal narzędziowa D3 lub D6 (podobne do D3) mają jeszcze większą zawartość węglika, zapewniając lepszą odporność na zużycie niż D2.
2. Twardość. Twardość stali D2 można osiągnąć 58-64 HRC po obróbce cieplnej.
3. Wytrzymałość. W porównaniu do innych stali narzędziowych, takich jak Stal narzędziowa A2 W porównaniu ze stalą udarową serii S, stal D2 charakteryzuje się niższą odpornością na zużycie. Jednak w praktyce odporność stali D2 na zużycie można uznać za dobrą. Duża zawartość węglików, które przyczyniają się do odporności na zużycie, może również zmniejszać jej wytrzymałość.
4. Stabilność wymiarowaStal D2 charakteryzuje się doskonałą stabilnością wymiarową podczas obróbki cieplnej. Rozszerzalność lub kurczliwość może wynosić zaledwie około 0,0005 cala na cal (0,0005 mm/mm) po schłodzeniu w powietrzu z odpowiedniej temperatury hartowania.
5. Obróbka skrawaniem i szlifowalnośćStal D2 jest trudna w obróbce skrawaniem i szlifowaniu, głównie ze względu na wysoką zawartość chromu i dużą zawartość węgla. Jej skrawalność wynosi 45, w porównaniu do stali węglowej 1% o skrawalności 100.
6. SpawalnośćStal narzędziowa D2 jest trudna do spawania lub niemożliwa do spawania metodami konwencjonalnymi ze względu na wysoką zawartość węgla i znaczną ilość węglików.
7. Zachowanie podczas pękania: Pod obciążeniem rozciągającym stal D2 zazwyczaj nie wykazuje przewężenia przed pęknięciem (redukcja powierzchni o około 1,31 TP3T) i charakteryzuje się płaską powierzchnią pęknięcia. Morfologia pęknięcia powierzchniowego jest zazwyczaj bardziej szorstka, z większymi mikropustkami w porównaniu ze stalą O1.

Stal narzędziowa D2 Obróbka cieplna

D2 to stal hartowana w powietrzu. Typowa temperatura hartowania wynosi od 1010 do 1095°C (1850-2000°F), po czym następuje hartowanie w powietrzu. Odpuszczanie jest często przeprowadzane w dwóch, a nawet trzech cyklach, zazwyczaj w zakresie 205-540°C (400-1000°F), ze szczególnymi zaleceniami dotyczącymi temperatury około 480-515°C (900-960°F), aby udoskonalić strukturę ziarna oraz poprawić odporność na zużycie i odprężenie. Przegrzanie podczas hartowania może prowadzić do wzrostu zawartości austenitu szczątkowego, co może obniżyć pożądaną twardość. Aby uzyskać więcej informacji na ten temat, prosimy o zapoznanie się z artykułem. Jak prawidłowo poddać obróbce cieplnej stal D2.

Aplikacje

Stal D2 jest szeroko stosowana do tłoczenia na zimno, wykrawania i formowania na zimno, stempli i matryc, operacji kucia oraz narzędzi do przycinania. Jest również stosowana jako wkładka do twardszych stalowych obudów matryc. Więcej informacji na temat Zastosowania stali D2 w produkcji narzędzi.

Wprowadzenie Stal 1095

Klasyfikacja i skład

Stal 1095 to prosta stal wysokowęglowa. Jej skład to zazwyczaj 0,90–1,03% węgla i 0,30–0,50% manganu.

Właściwości

1. TwardośćStal 1095 może osiągnąć dużą twardość po hartowaniu, np. twardość Rockwella C wynoszącą 42 po hartowaniu i ciągnieniu.
2. Wytrzymałość na rozciąganieGranica plastyczności stali 1095 zmienia się w zależności od czynników takich jak grubość pręta i intensywność hartowania. Mniejsze pręty i te hartowane szybciej od temperatury austenityzacji mają zazwyczaj wyższą granicę plastyczności.
3. Ciągliwość i wytrzymałość. Ciągliwość zależy od twardości i na ogół maleje wraz ze wzrostem twardości. Stal 1095 może osiągnąć lepszą ciągliwość przy danej twardości w porównaniu ze zwykłą stalą węglową, np. 1060, gdy jest stopowana.
4. Odporność na zadrapaniaJego odporność na zadrapania jest bardzo niska (<1) w porównaniu do żeliw o różnej strukturze grafitu (1,11 do >1,45).
5. Odporność na korozję: Zwykłe stale węglowe, takie jak 1095, są na ogół bardziej podatne na korozję w porównaniu do stali odpornych na warunki atmosferyczne, takich jak Cor-Ten.

Obróbka cieplna

Stal 1095 może być hartowana w oleju, gazie (wymuszonym obiegiem powietrza) lub chłodzona w nieruchomym powietrzu (normalnie) od temperatury austenityzacji (np. 900°C/1650°F), aby uzyskać różne poziomy twardości. Na przykład, stal 1095 może być hartowana w wodzie od temperatury 1000°C (1830°F), tworząc strukturę przypominającą igłę. Szybkość chłodzenia stali 1095 można zwiększyć, dodając bardzo cienką zgorzelinę (0,08 mm/0,003 cala), ale dużą zgorzelinę (0,13 mm/0,005 cala) spowalnia ten proces.

Aplikacje

Stal 1095 to prosta stal wysokowęglowa. Jest to potencjalny materiał na koła zębate.

Porównanie bezpośrednie: stal D2 i stal 1095

Funkcja	Stal narzędziowa D2	Stal węglowa 1095
Typ/Klasa	Stal narzędziowa do pracy na zimno, wysokowęglowa i wysokochromowa; hartowana na powietrzu.	Prosta stal wysokowęglowa.
Kompozycja	Wysoka zawartość stopu (1,5% C, 12% Cr, 0,8% Mo, 0,9% V) umożliwiająca formowanie węglików i utwardzanie.	Wysoka zawartość węgla (0,90–1,03% C) z niewielką lub zerową zawartością znaczących dodatków stopowych, zwykle 0,30–0,50% Mn.
Podstawowy mechanizm siły	Opiera się na zastosowaniu dużej objętości twardych węglików stopowych (M7C3) i wtórnego utwardzania poprzez odpuszczanie.	Zawartość węgla pozwala na uzyskanie dużej twardości poprzez przemianę martenzytyczną podczas hartowania, ale bez znaczącego wtórnego utwardzania.
Odporność na zużycie	Doskonała lub bardzo wysoka odporność na ścieranie. Lepsza od stali 1095 dzięki stabilnym węglikom stopowym.	Dobra do podstawowych zastosowań po utwardzeniu, ale znacznie niższa niż D2. Odporność na zużycie rośnie wraz z ilością/rozmiarem cząstek węglika, co skutkuje bardzo niską odpornością na zadrapania.
Twardość	Wysoka (58-64 HRC).	Wysoka twardość po hartowaniu (np. 42 HRC), ale może się zmieniać. Niższa niż D2 w zastosowaniach o dużym zużyciu.
Wytrzymałość	Umiarkowany do przeciętnego.	Może osiągnąć rozsądną wytrzymałość w swojej klasie, ale generalnie niższą niż stale stopowe o porównywalnym poziomie twardości. Mniejsza odporność na kruche pękanie w porównaniu ze stalami średniostopowymi do obróbki na gorąco.
Stabilność wymiarowa	Doskonałe, minimalne zniekształcenia	Ponieważ hartowanie w wodzie jest często stosowane w celu całkowitego hartowania, jego stabilność wewnętrzna jest stosunkowo słaba.
Obróbka skrawaniem	Trudne do obróbki mechanicznej i szlifowania.	Trudne lub niemożliwe do spawania metodami konwencjonalnymi.
Spawalność	Trudne lub niemożliwe do spawania metodami konwencjonalnymi.	Materiał można spawać, jednak wymaga ostrożnego obchodzenia się, aby zapobiec potencjalnym pęknięciom wspomaganym wodorem.
Zachowanie podczas pękania	Hartowanie w wodzie, oleju lub gazie z temperatur austenityzacji (np. 900°C/1650°F). Odpuszczanie w celu uzyskania pożądanej równowagi między twardością a wytrzymałością.	Stale wysokowęglowe z reguły wykazują mniejszą podatność na pękanie plastyczne niż stale niskowęglowe.
Obróbka cieplna	Utwardzanie w powietrzu w temperaturze 1010–1095 °C (1850–2000 °F), zazwyczaj poddawane podwójnemu lub potrójnemu odpuszczaniu w temperaturze 205–540 °C (400–1000 °F).	Hartowanie w wodzie, oleju lub gazie z temperatur austenityzacji (np. 900°C/1650°F). Odpuszczanie w celu uzyskania pożądanej równowagi między twardością a wytrzymałością.
Koszt	Wyższy koszt	Wykrojniki, stemple do wykrawania i formowania na zimno, narzędzia do przycinania oraz stemple dziurkujące.
Typowe zastosowania	Może osiągnąć rozsądną wytrzymałość w swojej klasie, ale generalnie niższą niż stale stopowe o porównywalnym poziomie twardości. Mniejsza odporność na kruche pękanie w porównaniu ze stalami średniostopowymi do obróbki na gorąco.	Koła zębate, ogólne elementy o dużej twardości lub sytuacje, w których preferowana jest prosta obróbka cieplna.

Streszczenie

Stal D2 została zaprojektowana z myślą o ekstremalnej odporności na zużycie i stabilności wymiarowej w zastosowaniach wymagających wysokiej wydajności w narzędziach, dzięki czemu nadaje się do długich serii produkcyjnych, w których materiał narzędzia ma znaczący wpływ na ogólne koszty w przypadku dużych matryc. Stal 1095 to z kolei bardziej ekonomiczna, prostsza stal wysokowęglowa, wybierana do zastosowań wymagających ogólnie wysokiej twardości i wytrzymałości, bez potrzeby stosowania lepszych właściwości ściernych D2 lub skomplikowanych dodatków stopowych.