Tehnični pregled jekla A2

Tehnični pregled jekla A2: jeklo A2 je orodno jeklo za splošno uporabo, ki se utrjuje na zraku. Znan je po dobrem ravnovesju odpornosti proti obrabi, žilavosti in duktilnosti. A2 ponuja večjo odpornost proti obrabi kot jekla serije "S", odporna na udarce, ter boljšo žilavost in duktilnost kot serija "D", odporna proti obrabi. Kemično običajno vsebuje ogljik, molibden, krom in vanadij. Ključna značilnost jekla A2 je njegova dimenzijska stabilnost med toplotno obdelavo z relativno nizkim popačenjem. Zaradi teh lastnosti se pogosto uporablja v različnih orodjih.

1. Kemična sestava jekla A2

Element	Ogljik (C)	Krom (Cr)	molibden (Mo)	vanadij (V)	Mangan (Mn)	Silicij (Si)	fosfor (P)	Žveplo (S)
Odstotek (%)	0,95 – 1,05	4.75 – 5.50	0,90 – 1,40	0,15 – 0,50	0,40 – 1,00	0,30 – 0,90	≤ 0,03	≤ 0,03

2. Mehanske lastnosti jekla A2

Lastnina	Podrobnosti
Trdota
– Kot gašeno	63 HRC
– Kaljeno pri 300 °F (150 °C)	62 HRC
– Normalna delovna trdota	58–60 HRC (po kaljenju na zraku od 1775 °F / 968 °C)
– Kaljenje	Trdota se zmanjšuje z naraščajočo temperaturo popuščanja; dobra odpornost proti mehčanju v primerjavi z navadnimi ogljikovimi in O2 jekli
Moč
– Torzijska trdnost	Vrhovi po temperiranju pri 150 °C (300 °F); višja od O1 orodnega jekla v kaljenih pogojih
– Natezna trdnost/trdnost tečenja	V širših referencah so na voljo omejeni podatki, ki tukaj niso podrobno opisani
Duktilnost in žilavost
– Torzijska duktilnost	Med kaljenjem pri nizkih temperaturah se bistveno ne zmanjša
– Torzijska udarna energija	Najmanjša absorbirana energija pri kaljenju pri 260 °C (500 °F)
– Neprekinjena udarna energija	Dobro, tudi če je kaljeno, da ohrani visoko trdoto
– Primerjava	Boljša žilavost in duktilnost kot obrabna jekla serije D
Odpornost proti obrabi	Zelo dobro; boljši od udarnih jekel serije S, vendar manj obrabnih jekel serije D
Obdelovalnost	Ocena 60 (v primerjavi z ogljikovim orodnim jeklom 1% pri 100), če je pravilno žarjeno
Dimenzijska stabilnost	Dobro zaradi narave utrjevanja zraka; razširi ~0,001 in./in. (0,001 mm/mm) pri hlajenju z zrakom od 1775 °F

3. Aplikacije

A2 je zelo vsestransko orodno jeklo s številnimi aplikacijami, predvsem v orodjih za delo v hladnem. Zaradi svojih ključnih lastnosti, kot so dobro razmerje odpornosti proti obrabi in žilavosti, dobra dimenzijska stabilnost med kaljenjem na zraku in zmerna obdelovalnost, je primeren za številne namene.

Spodaj so navedene posebne uporabe jekla A2 glede na njegove lastnosti:

• Matrice za izrezovanje in prebadanje: Jeklo A2, ki je visoko odporno na obrabo, je idealen material za surovce, zlasti v velikih proizvodnih serijah, zlasti kjer se bo uporabljalo vroče valjano nelukano jeklo. Najpogosteje se uporablja za te namene, dober kompromis med obrabo in zlomom.
• Oblikovalne matrice: Njegova dobra kombinacija odpornosti proti obrabi in žilavosti je uporabna za številne postopke oblikovanja. To vključuje aplikacije, kjer mora matrica prenesti abrazivno obrabo in obremenitve pri oblikovanju.

• Udarci： Jeklo A2 je prednostno za luknjače zaradi svoje žilavosti, ki je običajno bolj pomembna pri uporabi luknjačev kot izjemna odpornost proti obrabi. Čeprav odpornosti proti obrabi ne gre podcenjevati, stopnje, kot je D2, morda nimajo zadostne žilavosti za dobro luknjanje.

• Strižna rezila: A2 se lahko uporablja za izdelavo strižnih rezil, kadar je potrebna zmerna odpornost proti obrabi in visoka trdnost za prenašanje rezalnih sil.

• Matrice za valjanje navojev: Jeklo A2 je ena možnost za matrice za valjanje navojev. Zagotovil bo dostojno življenjsko dobo, čeprav ne enako kot bolj odporni razredi, npr. D2 ali M2, v dolgih proizvodnih serijah.

• Merilniki: Jeklo A2 zaradi svoje dimenzionalne stabilnosti po utrjevanju na zraku je idealno za uporabo kot natančna merila, kjer je pomembno ohraniti natančne mere.

• Strojne komponente: Jeklo A2 se lahko uporablja za komponente strojev, kot so odmikači, gredi in vretena. Te komponente zahtevajo dobro ravnotežje med trdnostjo, zmerno odpornostjo proti obrabi in dobro dimenzijsko stabilnostjo.

• Kalupi za brizganje plastike: Včasih imajo prednost martenzitna nerjavna jekla, vendar je jeklo A2 mogoče uporabiti za kalupe za brizganje plastike, zlasti na področjih, kjer je potrebna kombinacija dobre odpornosti proti obrabi in dobre dimenzijske stabilnosti.

• Matrice za vroče vijake, matrice za stiskanje, in Rivet Busters: Nekateri viri jih uvrščajo med tipe, odporne na udarce, vendar žilavost in trdota A2 omogočata aplikacije, ki zahtevajo kombinacijo odpornosti proti obrabi in napetosti.

• Matrice za kovanje: Jeklo A2 se lahko uporablja za običajne modele kovanja, ki potrebujejo replikacijo blizu dimenzij. Zagotavlja pošteno mešanico odpornosti na stiskanje in dimenzijske stabilnosti.

4. Toplotna obdelava jekla H13

4.1 Predgretje:

• Običajno se postopek začne s segrevanjem na približno 1200 °F (650 °C). To je bistven korak za izenačitev toplote v delu in za razbremenitev napetosti, preden kovina postane premehka.
• Pogosto se priporoča predgretje 10-15 minut.

4.2 Avstenitizacija (kaljenje):

• Po predgretju se jeklo pripelje do temperaturnega območja kaljenja, običajno okoli 1775 °F (970 °C) za jeklo A2.
• Pri tej temperaturi se jeklo pretvori v avstenit, v katerega so ogljik in legirni elementi v homogeni raztopini.
• Čas namakanja pri tej temperaturi avstenitizacije mora biti določen, da se prečni prerez dela popolnoma in enakomerno spremeni v avstenit. Splošni čas namakanja je 1 ura na palec (25 mm) debeline. Težave lahko povzroči tudi predolgo namakanje.

4.3 Kaljenje:

• Jeklo A2 je jeklo, ki se utrjuje na zraku. To pomeni, da je običajno zračno ohlajen na območje od temperature avstenitizacije, da se doseže utrjevanje.
• Hitrost ohlajanja je ključna za pretvorbo avstenita v martenzit.
• Da bi preprečili nastajanje vodnega kamna, jeklo ne sme priti v stik z atmosfero, dokler ne izgubi vidne rdeče vročine.
• Pri večjih prerezih (nad približno 5″ ali 127 mm) zrak ne bo zadostoval za doseganje polne trdote, in takrat se lahko uporabijo alternativne metode kaljenja, kot je kaljenje v olju, čeprav to ni običajna uporaba za orodno jeklo A2.

4.4 Kaljenje:

• Struktura martenzita, ki nastane pri kaljenju, je trda, a tudi krhka in ima notranje napetosti. Kaljenje razbremeni te napetosti in poveča žilavost.
• Kaljenje vključuje ponovno segrevanje jekla na srednjo temperaturo, vzdrževanje za določen čas in nato ohlajanje, pogosto na zraku.
• Prva temperatura popuščanja jekla A2 je približno 400 °F (205 °C).
• Cikel popuščanja običajno vključuje držanje najtanjšega preseka pri temperaturi popuščanja 2 uri/palec (25 mm).
• Zato se za večino orodnih jekel, kot je A2, običajno predlaga drugo stanje; zrnato strukturo je mogoče dodatno izboljšati, doseči odpornost proti obrabi in dodatno razbremeniti napetost. V naši praksi, če se na A2 uporabi drugo temperiranje, se to običajno izvede pri temperaturi približno 25 °F (14 °C) nižji od prve in za enak čas (2 uri na palec najtanjšega prereza). Na primer, druga temperatura je lahko pri 375 °F (190 °C).

4.5 Pomembni premisleki:

• Dimenzijska stabilnost med toplotno obdelavo: Kot je bilo že omenjeno, je ena od prednosti jekla A2 dobra dimenzijska stabilnost med toplotno obdelavo - 0,001 in./in. (0,001 mm/mm) lahko pričakujemo ekspanzijo med kaljenjem na zraku. Kljub temu lahko pride do popačenja zaradi geometrije dela in neenakomernega segrevanja ali ohlajanja.

• Zadržani avstenit: Lahko obstaja nekaj zadržanega avstenita (avstenit, ki se s tem postopkom kaljenja ne pretvori v martenzit). Kot rečeno, popuščanje na drugi stopnji zlasti spremeni ohranjeni avstenit v bolj stabilne oblike, kar pripomore k dimenzijski stabilnosti.

• Ravnanje: Po potrebi lahko po tem, ko se material ohladi, vendar preden doseže popolnoma utrjeno stanje, jekleno komponento A2 zravnate, ko je temperatura nad~400°F (205°C).

Kalibracija peči in atmosfera — Pravilno umerjena peč je bistvena za najboljše rezultate. Poleg tega bi bilo treba toplotno obdelavo jekla A2 v idealnem primeru izvajati v nevtralni atmosferi, vakuumu ali okolju peči z nevtralno soljo, da se prepreči razogljičenje. Ovijanje z nerjavečo folijo lahko služi tudi kot površinska zaščita pri ogrevanju.

Z upoštevanjem teh korakov in upoštevanjem priporočenih temperatur in časov lahko učinkovito toplotno obdelate jeklo A2, da dosežete želeno ravnovesje trdote, žilavosti in odpornosti proti obrabi za aplikacije v vaši tovarni.

5. Primerjava A2 in drugih jekel

A2 VS D2

Naslednja tabela ponuja kvantitativno primerjavo zmogljivosti A2 in D2, vključno z utrjevanjem in dimenzijsko stabilnostjo, odpornostjo proti obrabi, žilavostjo, obdelovalnostjo in aplikacijami.

A2VS O1

Naslednja tabela ponuja kvantitativno primerjavo zmogljivosti A2 in O1, vključno z odpornostjo proti obrabi, dimenzijsko stabilnostjo, možnostjo kaljenja, obdelovalnostjo, žilavostjo ter ceno in razpoložljivostjo.