Czy stal narzędziowa d2 nadaje się na noże?

Czym jest stal narzędziowa D2? Stal narzędziowa D2 jest wysokowęglową, wysokochromową, hartowaną na powietrzu stalą o doskonałej odporności na zużycie, wysokiej twardości i dobrej stabilności wymiarowej. Jest to najszerzej stosowany gatunek stali w stali narzędziowej do obróbki na zimno. Noże ze stali narzędziowej D2 są również bardzo powszechne w naszym codziennym życiu. Tak jak moneta ma dwie strony, zalety noży ze stali narzędziowej D2 w określonych zastosowaniach mogą być wadami w innych. Na podstawie charakterystyki stali D2 i naszego doświadczenia analizujemy zalety i wady stosowania noży ze stali narzędziowej D2. Czytelnicy tego artykułu mogą określić, jak wykorzystać noże ze stali narzędziowej D2 w oparciu o ich konkretne scenariusze zastosowań.

Zalety stali narzędziowej D2 do noży

1. Wysoka odporność na zużycieStal D2 ma wyjątkowo wysoką nosić resistance, and knives made from it can maintain a sharp cutting edge for an extended period, thereby exhibiting exceptional resistance to dulling caused by wear. The reason is the Skład stali D2, który ma wysoką zawartość węgla i chromu. Elementy te tworzą dużą frakcję objętościową niezwykle twardych węglików chromu typu M7C3 w swojej mikrostrukturze, o twardości do 1800 HV (twardość Vickersa).
2. Wysoka twardość. Po obróbce cieplnej, the hardness of D2 steel can be achieved at 60 to 62 HRC (Rockwell C). Some sources claim that after quenching, it can even reach a hardness of 64 HRC. And surface hardness after ion nitriding can reach 750-1200 HV (approx. 61-64 HRC).¹ The higher the hardness, the better the wear resistance. Learn more about this topic by reading Twardość stali D2.
3. Odporność na zmiękczanie (twardość na gorąco). Chociaż stal D2 jest używana do obróbki na zimno, tarcie nieuchronnie generuje ciepło, gdy jest używana do cięcia. Dlatego D2 ma dobrą odporność na zmiękczanie w wysokich temperaturach i utrzymuje stabilność krawędzi, co jest zaletą noży narzędziowych ze stali D2.

Ograniczenia stali narzędziowej D2 na noże

Teraz, gdy omówiliśmy zalety, porozmawiajmy o ograniczeniach noży wykonanych ze stali narzędziowej D2.

1. Niska wytrzymałość/kruchość. Stal D2 ma niską wytrzymałość, co jest jej największą wadą, gdy jest używana jako ostrze noża. Ostrza noży D2 mogą być podatne na odpryskiwanie lub pękanie, szczególnie gdy są poddawane naprężeniom bocznym, obciążeniom udarowym lub gdy napotykają twarde, nieciągłe materiały. Ma tendencję do pękania przez pękanie na płaskiej powierzchni i prawie nie wykazuje przewężenia (odkształcenia plastycznego) przed pęknięciem.² Jeżeli zastosowania wymagają odporności na uderzenia, zalecamy stosowanie innych gatunków stali zamiast prób zwiększania wytrzymałości stali D2 poprzez obróbka cieplna stali D2 lub innymi metodami, gdyż wykraczają one poza możliwości stali D2.
2. Trudności w obróbce i szlifowaniu. Stal D2 jest trudna do obróbki. Powodem tego jest wysoka zawartość twardego węglika, co jest również jedną z zalet stali D2 wymienionych wcześniej, jak dwie strony tej samej monety. Jej ocena obrabialności wynosi 45% w porównaniu do stali węglowej 1%, której ocena wynosi 100%. Trudność obróbki stali D2 może prowadzić do wyższych kosztów użytkowania.
3. Niska odporność na korozję. Stal D2 ma pewien stopień odporności na korozję, ale nie jest on wysoki. Nie jest to prawdziwa stal nierdzewna. W ekstremalnych warunkach stal D2 nadal będzie rdzewieć. Odporność na korozję stali D2 wynika głównie z jej wysokiej zawartości chromu. Duża część chromu w stali D2 jest związana w węglikach, co ogranicza jego dostępność do tworzenia wytrzymałej warstwy pasywnej chroniącej przed korozją.
4. Spawalność. Stal D2 ma słabą spawalność, również ze względu na wysoką zawartość węglika. Może to powodować niedogodności, gdy jest używana jako nóż.

If you want to learn more about the disadvantages, please read: Jakie są wady stali narzędziowej D2?

Porównanie z innymi stalami na noże

1. W porównaniu ze stalami nierdzewnymi martenzytycznymi (np. 420, 440C). Są one powszechnie stosowane w przypadku sztućców, ponieważ równoważą odporność na korozję z dobrym utrzymywaniem ostrości i twardością. Podczas gdy D2 może oferować lepszą odporność na zużycie w niektórych konkretnych kontekstach, znacząco obniża odporność na korozję i ogólną wytrzymałość w porównaniu ze specjalną stalą nierdzewną do sztućców. Aby uzyskać więcej informacji, przeczytaj D2 kontra 440C.
2. W porównaniu ze stalami szybkotnącymi (np. M2). M2 to uniwersalna stal szybkotnąca, często preferowana do narzędzi skrawających ze względu na zrównoważone połączenie odporności na zużycie, twardości na gorąco i wytrzymałości. Stal M2 ma wyższą wytrzymałość niż stal D2. W zastosowaniach wymagających odporności na uderzenia M2 jest lepszym wyborem niż D2. Aby uzyskać więcej informacji, przeczytaj Jaka jest różnica między stalą narzędziową D2 i M2.
3. W porównaniu ze stalami narzędziowymi wytwarzanymi metodą metalurgii proszkowej (P/M) (np. CPM 10V, P/M M4, P/M T15). Materiały te oferują znaczące ulepszenia w porównaniu z konwencjonalnie przetwarzanym D2 pod względem wytrzymałości i odporności na zużycie. Stale P/M osiągają drobniejszy i bardziej jednorodny rozkład węglików, co minimalizuje negatywny wpływ grubych węglików na wytrzymałość, jednocześnie maksymalizując odporność na zużycie. W przypadku noży o wysokiej wydajności stale narzędziowe P/M często pokonują główne ograniczenia D2.³

Streszczenie

Stal narzędziowa D2 jest idealnym wyborem na noże, ponieważ jej zdolność do utrzymywania ostrości i odporności na zużycie jest jej największą zaletą. Należy jednak również zwrócić uwagę na jej wady. W przypadku noża ogólnego przeznaczenia, szczególnie takiego, który może być poddawany podważaniu, cięciu lub innym obciążeniom udarowym, jej wrodzona niska wytrzymałość i podatność na odpryskiwanie sprawiają, że jest ona mniej idealnym wyborem w porównaniu do twardszych stali narzędziowych (takich jak niektóre serie S lub M) lub specjalistycznych stali nierdzewnych klasy sztućców. Trudność szlifowania i konieczność dokładnej obróbki cieplnej w celu zmniejszenia austenitu szczątkowego sprawiają również, że D2 jest trudniejszym materiałem do obróbki dla producentów noży. W zastosowaniach przemysłowych noży D2 jest bardziej odpowiedni do przemysłowych narzędzi tnących, takich jak ostrza do ścinania, noże do cięcia i noże do papieru. Dzieje się tak, ponieważ w tych zastosowaniach, nawet jeśli ostrze się odpryśnie, nie spowoduje to znacznych uszkodzeń ani wypadków.

1. Altan, T. i Tekkaya, AE (red.). (2012). Formowanie blach: procesy i zastosowania (str. 324). ASM Międzynarodowe. ↩︎
2. Di Schino, A. i Sugimoto, K. (red.). (2017). Właściwości mechaniczne i mikrostruktura stali kutej. MDPI. ↩︎
3. Mesquita, RA (2014). Stale narzędziowe: właściwości i wydajność. Wydawnictwo CRC Press. ↩︎