Oțel pentru scule D2 | 1.2379 | SKD11

6. Proprietăți

Oțelul de scule D2 oferă un set convingător de caracteristici mecanice vitale pentru aplicațiile de prelucrare a sculelor.

6.1 Duritate

Duritatea este o caracteristică definitorie printre Proprietățile oțelului D2.

6.1.1 După răcire: În funcție de temperatura de austenitizare și de metoda de călire (aer sau ulei), D2 atinge de obicei o duritate în intervalul 60-65 HRC.

6.1.2 După revenire: Nivelurile de duritate se ajustează odată cu temperatura de revenire. De exemplu:

• Revenirea la 205°C (400°F) poate duce la aproximativ 61 HRC.
• Revenirea la 425°C (800°F) poate produce o rezistență de aproximativ 55 HRC.
• Revenirea la 650°C (1200°F) reduce de obicei duritatea la aproximativ 40 HRC.
  O duritate de lucru obișnuită este de 60–62 HRC. Duritatea inițială pentru secțiunile matriței din oțel pentru scule D2 poate fi în jur de 255 HB (duritate Brinell).

6.1.3 Întărirea suprafeței: D2 răspunde bine la nitrurare ionică, fiind capabil să atingă niveluri de duritate a suprafeței de 750-1200 HV (duritate Vickers) cu o duritate a miezului între 61-64 HRC, la o adâncime mică (5-8 micrometri).

6.2 Forță

Oțelul D2 prezintă caracteristici robuste de rezistență:

• Rezistență la tracțiune: Studiile au arătat o rezistență maximă la tracțiune (UTS) de aproximativ 758 MPa.
• Limita de curgere: S-a înregistrat o rezistență la rupere la compensă de 0.2% de aproximativ 411 MPa și o rezistență la rupere standard de 350 MPa.
• Rezistența la compresiune: Oțelurile de tip D călite, precum D2, au o rezistență ridicată la compresiune, în special atunci când sunt revenite la temperaturi mai scăzute. Această rezistență este direct corelată cu nivelul de duritate; pe măsură ce temperatura de revenire crește, atât duritatea, cât și rezistența la compresiune tind să scadă.

6.3 Ductilitate și tenacitate

Când se ia în considerare Proprietăți ale oțelului D2, ductilitatea și tenacitatea sunt aspecte importante:

• În general, se consideră că D2 are o tenacitate moderată, superioară claselor precum D3 (care are un conținut mai mare de carbon și mai multe carburi reținute). Conținutul de carburi din D2 este echilibrat pentru a oferi o combinație bună de rezistență la uzură și tenacitate în comparație cu alte oțeluri din seria D cu un conținut mai mare de carbon.
• Testele de tracțiune arată adesea un mod de fractură ductil, caracterizat prin structuri asemănătoare adânciturilor. Cu toate acestea, epruvetele pot prezenta o suprafață de fractură plană, cu o gâtuire minimă și o reducere mică a suprafeței (de exemplu, în jur de 1,3% în unele teste).
• Modulul de tenacitate a fost măsurat la 81 MPa, cu o deformare la rupere de 1,97%.
• Este important de menționat că mecanica Proprietățile oțelului D2, inclusiv rezistența și ductilitatea, pot fi anizotrope (dependente de direcție) datorită alungirii carburilor din aliajele primare în timpul procesului de prelucrare la cald. Rezistența și ductilitatea maxime se găsesc de obicei paralel cu direcția de laminare.

6.4 Stabilitate dimensională

Unul dintre cele mai apreciate Proprietățile oțelului D2 este stabilitatea sa dimensională excelentă în timpul tratamentului termic.

• Prezintă o distorsiune minimă în comparație cu multe alte oțeluri pentru scule.
• Când aerul este răcit de la temperatura corectă de întărire, utilizatorii se pot aștepta la o dilatare sau contracție de aproximativ 0,0005 inci pe inch (sau mm/mm).
• Factori precum geometria piesei și distorsiunile existente pot influența mișcarea totală.
• O revenire pentru detensionare este foarte recomandată după prelucrări semnificative (rectificare, sudare, electroeroziune), de obicei la o temperatură cu 14-28°C (25-50°F) mai mică decât ultima temperatură de revenire.

6.5 Rezistență la uzură

Rezistența excepțională la uzură este o caracteristică a Proprietățile oțelului D2.

• Oferă o rezistență excelentă la abraziune, servind adesea ca punct de referință pentru alte oțeluri pentru scule.
• Această rezistență ridicată la uzură este atribuită direct volumului substanțial de carburi dure, bogate în crom, din microstructura sa. Acest lucru face din D2 un material preferat pentru sculele supuse unor condiții abrazive și serii lungi de producție. Rezistența sa la uzură este cu aproximativ 30-40% îmbunătățită față de oțelul pentru scule A2.

6.6 Considerații privind prelucrarea oțelului D2

Deși oferă performanțe excelente, anumite procese Proprietăți ale oțelului D2 trebuie menționat:

• Prelucrabilitate: Se consideră că D2 are o prelucrabilitate relativ slabă. În stare recoaptă, indicele său de prelucrabilitate este de aproximativ 45 (comparativ cu un oțel carbon 1% cu un indice de prelucrabilitate de 100). Poate fi dificil de prelucrat și rectificat.
• Sudabilitate: Sudarea D2 folosind metode convenționale este în general dificilă și adesea nu este recomandată din cauza conținutului ridicat de carbon și a prezenței unui număr semnificativ de carburi. Cu toate acestea, tehnici mai noi, cum ar fi sudarea cu tixosudare, au arătat unele rezultate promițătoare.

6.7 Optimizarea proprietăților D2 prin tratament termic

Finala Proprietăți ale oțelului D2 depind în mod critic de un proces precis de tratament termic. Acesta implică de obicei mai multe etape cheie:

• Ameliorarea stresului (material necălit): Înainte de călire, în special pentru piesele complexe sau cele prelucrate intens, detensionarea este vitală. Aceasta implică de obicei încălzirea lentă și uniformă la 649–677°C (1200–1250°F), înmuierea timp de 1-2 ore per inch de grosime și răcirea lentă (în mod ideal în cuptor).
• Preîncălzire: Datorită conductivității termice relativ scăzute a oțelului D2, se recomandă insistent preîncălzirea la aproximativ 650°C (1200°F) înainte de austenitizare. Acest lucru minimizează șocul termic, reducând riscul de fisurare și distorsiune.
• Austenitizare: Oțelul este încălzit la aproximativ 1010°C (1850°F). La această temperatură, structura se transformă în austenită, iar o parte semnificativă a carburilor se dizolvă. Timpul de impregnare este de obicei de 1 oră per inch de secțiune transversală. Controlul adecvat al temperaturii este crucial pentru a evita probleme precum excesul de austenită reținută.
• stingere: D2 este un oțel care se călește în aer. Călirea în aer de la temperatura de austenitizare transformă austenita în martensită (structura dură) și ajută la minimizarea distorsiunii. Oțelul trebuie răcit la aproximativ 65°C (150°F) înainte de revenire.
• temperare: Această etapă este crucială pentru creșterea tenacității și ameliorarea tensiunilor interne în martensita călită. Pentru D2, revenirea oferă și o duritate secundară datorită precipitării carburilor specifice din aliaje.
  • Călire dublă: Practică standard pentru D2 pentru a asigura revenirea completă și stabilitatea microstructurală. O primă revenire poate fi în jur de 515°C (960°F), urmată de o a doua revenire în jur de 480°C (900°F). Timpii de impregnare sunt în general de 2 ore pe inch de secțiune transversală.
• Gestionarea austenitei reținute: D2 poate reține o cantitate semnificativă de austenită (până la 20%) după tratamentul termic standard. Această austenită instabilă se poate transforma în timp, provocând modificări dimensionale.
  • Tratamente Subzero: Tratamentele criogenice profunde (de exemplu, la temperaturi apropiate de -184°C / -300°F) pot ajuta la transformarea austenitei reținute, îmbunătățind potențial stabilitatea dimensională, rezistența la tracțiune, tenacitatea și reducând uzura.
  • Revenire post-criogenică: Dacă se efectuează un tratament sub zero grade, este necesară o etapă suplimentară de revenire pentru a reveni martensita nou formată și a preveni fragilitatea.
• Revenire prin detensionare (material călit): Recomandat după operațiuni precum rectificarea sau electroeroziunea pe D2 călit, de obicei la o temperatură puțin sub temperatura finală de revenire.