Obróbka cieplna Stal M2 Odgrywa znaczącą rolę w jego doskonałych parametrach jako narzędzia skrawającego. Obróbka cieplna stali M2 polega na przekształceniu w pełni wyżarzonej mikrostruktury (złożonej głównie z ferrytu i węglików stopowych) w zahartowaną i odpuszczoną mikrostrukturę martenzytyczną zawierającą węgliki, co pozwala uzyskać pożądane właściwości narzędzia skrawającego. Proces ten zazwyczaj składa się z czterech głównych etapów: podgrzewania wstępnego, austenityzacji, gaszeniei hartowania.
1. Podgrzewanie wstępne
Podgrzewanie wstępne to niezbędny etap praktycznie wszystkich stali narzędziowych. Jego celem jest wstępne przygotowanie cząsteczek w elemencie, co pozwala na bardziej równomierną i akceptowalną transformację podczas późniejszego nagrzewania, a także znacznie zmniejsza ryzyko szoku termicznego i pęknięć. Chociaż podgrzanie wstępne nie powoduje bezpośredniego utwardzenia stali, jest to kluczowy etap przygotowawczy w procesie obróbki cieplnej stali narzędziowej M2.
Stal M2 jest zazwyczaj podgrzewana wstępnie w dwóch etapach, przy czym temperatura pierwszego podgrzewania wynosi od 650 do 760°C (1200 do 1400°F), a temperatura drugiego podgrzewania wynosi od 815 do 900°C (1500 do 1650°F).
Czas izolacji wynosi od 10 do 12 minut, tak aby cały przekrój materiału M2 osiągnął równomierną temperaturę.
2. Austenityzowanie (hartowanie)
Austenityzowanie to drugi etap, który jest reakcją zależną od czasu i temperatury. Zakres austenityzacji stali M2 wynosi zazwyczaj od 1150 do 1290°C (2100 do 2350°F). Aby uzyskać maksymalną wytrzymałość i minimalne odkształcenia, należy szybko nagrzać ją do 1177°C (2150°F); dla uzyskania maksymalnej wytrzymałości Twardość stali M2 i odporność na zużycie, nagrzewanie do 1232°C (2250°F).
Czas izolacji jest bardzo krótki. Przykładowe testy bloków M2 o wymiarach 1″x1″x1″ (25 mm x 25 mm x 25 mm) wykazały optymalny czas moczenia wynoszący 4,5 minuty, z lekkim przegrzaniem po 6 minutach. Dla przekroju o grubości 6″ (150 mm) typowy czas wynosi od 5 do 6 minut.
3. Hartowanie
Po austenityzacji konieczne jest hartowanie w celu przekształcenia austenitu w martenzyt, czyli twardą strukturę matrycową pożądaną w stali narzędziowej M2.
M2 można skutecznie hartować w oleju, powietrzu lub neutralnej kąpieli solnej. Chłodzenie powietrzem jest najmniej drastyczne i może być wystarczające dla mniejszych lub cieńszych sekcji M2, aby osiągnąć stan martenzytyczny. Hartowanie w oleju jest zazwyczaj kontynuowane chłodzeniem powietrzem do temperatury bliskiej temperaturze otoczenia.
Gdy temperatura stali M2 spadnie do 65°C (150°F), należy natychmiast przeprowadzić kolejny etap odpuszczania, aby zapobiec stabilizacji austenitu szczątkowego i pękaniu. Ze względu na wysoką zawartość składników stopowych, stal M2 i inne stale szybkotnące mogą zawierać znaczne ilości austenitu szczątkowego po hartowaniu. Ten austenit szczątkowy jest niestabilny i może samoistnie przekształcić się w nieodpuszczony, kruchy martenzyt w temperaturze pokojowej, co prowadzi do niestabilności wymiarowej i obniżenia wytrzymałości.
4. Hartowanie
Odpuszczanie to ostatni, krytyczny etap. Służy ono odprężeniu, zwiększeniu wytrzymałości i uzyskaniu twardości wtórnej. Stal M2 powinna zostać poddana co najmniej dwóm procesom odpuszczania, a trzy procesy odpuszczania dodatkowo poprawią jej parametry. Ten wieloetapowy proces ma kluczowe znaczenie dla optymalizacji przekształcenia austenitu szczątkowego w świeży martenzyt oraz odpuszczenia tego nowo powstałego martenzytu. Pojedyncze odpuszczanie o tym samym czasie trwania jest mniej korzystne.
Temperatura pierwszego odpuszczania M2 wynosi 565°C (1050°F). Temperatura drugiego odpuszczania wynosi 550°C (1025°F). Po każdym procesie odpuszczania należy odczekać, aż M2 ostygnie do temperatury pokojowej, przed wykonaniem kolejnego procesu odpuszczania.
Krzywa odpuszczania dla stali narzędziowej szybkotnącej M2. Aby zoptymalizować przemianę austenitu szczątkowego w świeży martenzyt podczas procesu odpuszczania, preferowana jest wysoka (prawa) strona krzywej szczytowej twardości wtórnej, a należy unikać niskiej (lewa) strony.1
Temperatury odpuszczania i osiągana twardość. Na podstawie temperatury austenityzacji 2250°F (1230∘°C)2
| Temperatura hartowania | Twardość Rockwella po hartowaniu olejem Rc | Twardość Rockwella po hartowaniu na powietrzu Rc |
| 300°F 150℃ | 66 | 66.5 |
| 400°F 205℃ | 65 | 65 |
| 500°F 260℃ | 64 | 63.5 |
| 600°F 315℃ | 63 | 62.5 |
| 700°F 370℃ | 62.5 | 62.5 |
| 800°F 425℃ | 63 | 62.5 |
| 900°F 480℃ | 65 | 63.5 |
| 1000°F 540℃ | 66 | 63.5 |
| 1050°F 565℃ | 66 | 63.5 |
| 1100°F 595℃ | 64.5 | 61.5 |
| 1150°F 620℃ | 62 | 60 |
| 1200°F 650℃ | 53.5 | 53 |
5. Mikrostruktura i właściwości stali narzędziowej M2 poddanej obróbce cieplnej
- Mikrostruktura po hartowaniuStal po austenityzacji i hartowaniu jest silnie naprężona i podatna na pękanie. Składa się głównie z martenzytu i austenitu szczątkowego, a także nierozpuszczonych węglików stopowych. Martenzyt jest początkowo silnie naprężony z powodu rozszerzalności objętościowej podczas przemiany austenitu.
- Utwardzona i odpuszczona mikrostruktura:Ostateczna mikrostruktura składa się z odpuszczonego martenzytu zawierającego różnorodne dyspersje węglików żelaza i stopów. Ta udoskonalona struktura ziarna, z dobrze rozproszonymi, twardymi węglikami „wtórnego utwardzania”, przyczynia się do połączenia twardości, wytrzymałości i doskonałej odporności na zużycie stali M2.
- Twardość:Stal M2 osiąga zazwyczaj twardość 60-65 HRC, przy czym określone cykle odpuszczania zapewniają wysoką twardość (np. 65,5 HRC po odpuszczaniu w temperaturze 538°C/1000°F).
- Wytrzymałość:Hartowanie znacznie zwiększa wytrzymałość stali.
- Odporność na zużycie:Obecność specyficznych węglików stopowych (np. typu M6C, M23C6, MC) powstających podczas hartowania wtórnego w znacznym stopniu zwiększa odporność na zużycie.
- ASM Międzynarodowe. (1989). Podręcznik ASM, tom 16: Obróbka skrawaniem (str. 122). ASM International. ↩︎
- Bryson, WE (2018). Obróbka cieplna, dobór i zastosowanie stali narzędziowych (s. 82). Carl Hanser Verlag GmbH & Co. KG. ↩︎
Nasza firma, Aobo Steel, to wysokiej jakości dostawca stali narzędziowej z ponad 20-letnim doświadczeniem w kuciu stali narzędziowej w Chinach. Posiadamy w magazynie pewną ilość stali narzędziowej. Jeśli chcesz kupić stal narzędziową M2 lub masz jakiekolwiek pytania dotyczące stali M2, skontaktuj się z nami.
