Stal narzędziowa M2 | 1.3343 | SKH51

3. Obróbka cieplna

Właściwa obróbka cieplna jest krytyczna dla stali narzędziowej szybkotnącej M2. Najwyższej jakości stal M2, nawet jeśli jest przetworzona na precyzyjne narzędzia, nie będzie działać prawidłowo, jeśli obróbka cieplna będzie niewystarczająca. Głównym celem jest przekształcenie stali z jej miękkiego, wyżarzonego stanu (głównie węgliki ferrytyczne i stopowe) w hartowaną i odpuszczoną strukturę martenzytyczną, w której węgliki są optymalnie rozmieszczone w celu uzyskania niezbędnych właściwości skrawających.

Typowa sekwencja obróbki cieplnej stali narzędziowej M2 obejmuje następujące etapy:

3.1 Podgrzewanie wstępne

Cykl podgrzewania wstępnego jest niezbędną operacją dla stali szybkotnących M2. Podgrzewanie wstępne jest często wykonywane etapami, aby zminimalizować ryzyko szoku termicznego, zwłaszcza jeśli część ma znaczne wahania przekroju poprzecznego.

• Część stalową M2 można czasami umieścić bezpośrednio w piecu już w temperaturze ok. 650°C (1200°F).
• Jeśli jednak umieścisz go najpierw na górze pieca, aby pozbyć się chłodu, może to pomóc zredukować szok termiczny i ryzyko pękania.
• Utrzymywanie temperatury wstępnego podgrzania, takiej jak 650°C (1200°F), około 10-12 minut przygotowuje stal do późniejszej obróbki.

3.2 Austenityzowanie (hartowanie cieplne)

Ten etap polega na podgrzaniu podgrzanej stali M2 do wysokiej temperatury w celu zmiany jej struktury austenit i rozpuszczają w tej fazie niezbędny węgiel i pierwiastki stopowe.

• Temperatura hartowania stali narzędziowej M2 zwykle mieści się w zakresie od 1190°C do 1220°C (2175°F do 2225°F)Niektóre źródła podają temperaturę do 1230°C (2250°F).
• Osiągnięcie tak wysokiej temperatury jest konieczne, aby zapewnić prawidłowe rozpuszczenie węgla i pierwiastków stopowych w austenicie.
• Ze względu na potencjalne problemy, takie jak utlenianie, odwęglanie i rozrost ziarna w tak wysokich temperaturach, a także ze względu na przewodność cieplną stali, powszechnie stosuje się stopniowe nagrzewanie.
• Czas utrzymywania w końcowej temperaturze hartowania stali szybkotnącej M2 jest stosunkowo krótki i często wynosi zaledwie kilka minut, w zależności od rozmiaru części i wydajności pieca.

3.3 Hartowanie

Po austenityzacji stal M2 jest hartowana — szybko chłodzona — w celu przekształcenia austenitu w twardą strukturę martenzytu.

• Do odpowiednich mediów hartowniczych dla stali narzędziowej M2 należą: powietrze, olej lub sól.
• Hartowanie w oleju sprawdza się w przypadku części ze stali M2 o przekroju poprzecznym do około 1–1,5 cala (25–38 mm).
• W przypadku stali szybkotnącej M2 przemiana martenzytyczna rozpoczyna się zazwyczaj około 316°C (600°F) i kończy się około 93°C (200°F).
• Zaleca się schłodzenie elementu stalowego M2 do temperatury ok. 65°C (150°F) po hartowaniu.
• W stanie po hartowaniu stal M2 jest twarda, ale również poddawana dużym naprężeniom i dość krucha.

3.4 Hartowanie

Odpuszczanie jest wykonywane po hartowaniu stali M2 w celu złagodzenia naprężeń wewnętrznych, poprawy wytrzymałości i promowania twardości wtórnej. Polega ono na ponownym podgrzaniu stali do temperatury pośredniej poniżej jej krytycznej temperatury transformacji.

• Stal narzędziowa szybkotnąca M2 wymaga wielokrotne hartowanie—zwykle 2 do 4 cykli.
• M2 wymaga w szczególności wielu hartowań na poziomie co najmniej 540°C (1000°F)Powszechną praktyką jest używanie potrójny temperament.
• Na przykład po austenityzacji stali M2 w temperaturze 1230°C (2250°F) pierwsze odpuszczanie może mieć miejsce 565°C (1050°F), po którym następuje drugi 550°C (1025°F)i trzecia na 540°C (1000°F).
• Każdy cykl odpuszczania stali M2 powinien obejmować czas wygrzewania 2 godziny na cal (25 mm) o najgrubszym przekroju poprzecznym.
• Po pierwszym odpuszczeniu część stalową M2 należy pozostawić do ostudzić całkowicie do temperatury pokojowej przed następnym temperamentem.
• Hartowanie stali M2 służy do przekształcania austenitu szczątkowego w świeży martenzyt i powoduje wytrącanie złożonych węglików, co znacząco przyczynia się do wtórnej twardości stali. Ten wieloetapowy proces udoskonala mikrostrukturę, zwiększa odporność na zużycie i dodatkowo łagodzi naprężenia.
• Nie należy poddawać stali M2 niedopuszczalnemu odpuszczaniu.
• Po kolejnych operacjach, takich jak szlifowanie, spawanie lub obróbka elektroerozyjna (EDM) stali M2, temperament łagodzący stres jest zdecydowanie zalecane, zazwyczaj w temperaturze O 14–28°C (25–50°F) niższa od końcowej temperatury hartowania.

3.5 Podsumowanie parametrów obróbki cieplnej stali narzędziowej