Jeklo D2: Uporaba v orodjarstvu

Kot profesionalni dobavitelj orodnega jekla vam bomo podrobno predstavili posebne značilnosti Orodno jeklo D2 in njegova uporaba v izdelavi orodij. Je najpogostejša vrsta visokoogljičnega, visokokromovega orodno jeklo za hladno deloMed vsemi orodnimi jekli, ki jih dobavljamo, ima D2 največji obseg dobave, vključno z vroče valjanimi in kovanimi okroglimi in ploščatimi palicami D2. Primerno je predvsem za uporabo pri sobni temperaturi. »D« v D2 je prvotno pomenilo »namenjeno za hitro rezanje«, kasneje pa se je izkazalo, da se izjemno dobro obnese kot hladno obdelano jeklo za kalupe. Danes je to jeklo splošno priznano po svoji odlični odpornosti proti obrabi in dimenzijski stabilnosti med postopkom kaljenja. Ker ima široko paleto uporabe, ga vsa hladno obdelana orodna jekla uporabljajo kot referenčni standard.

Kemična sestava

Sestava v veliki meri določa njegovo delovanje.

• Ogljik (C): približno 1,55%. Zaradi visoke vsebnosti ogljika se tvorijo trdi karbidi, s čimer se doseže visoka trdota.
• Krom (Cr): približno 11,50% do 12,05%. Visoka vsebnost kroma znatno izboljša njegovo odpornost proti obrabi in zagotavlja določeno stopnjo odpornosti proti koroziji, čeprav ta odpornost proti koroziji ni tako dobra kot pri nerjavnem jeklu. Visoka vsebnost kroma mu daje tudi visoko kaljivost.
• Molibden (Mo): Običajno od 0,70% do 1,10%. Molibden izboljša kaljivost, trdnost pri visokih temperaturah in odpornost proti mehčanju.
• Vanadij (V): Običajno od 0,20% do 0,92%. Vanadij pomaga pri tvorbi trdih karbidov, kar znatno izboljša odpornost proti obrabi in ohranja drobnozrnato strukturo.
• Mangan (Mn): približno 0,341 TP3T do 0,351 TP3T. Mangan izboljša kaljivost in deoksidacijo.
• Silicij (Si): od približno 0,301 TP3T do 0,311 TP3T. Silicij tudi izboljša kaljivost in lahko izboljša žilavost.

Ključne lastnosti, pomembne za izdelavo orodij

• visoko TrdotaPo toplotna obdelava, ta material lahko doseže trdoto od 60 do 62 HRC. V kaljenem stanju je območje trdote 60-64 HRC, po kaljenje, trdota je 60-61 HRC. V dejanski proizvodnji izkoriščamo to visoko trdoto.
• Visoka odpornost proti obrabi in abrazijiIma odlično nositi odpornost. To je zato, ker vsebuje veliko količino visokotrdnih karbidov, zlasti karbidov, bogatih s kromom.
• Zmerna žilavostČeprav ima to jeklo odlično odpornost proti obrabi, je žilavost je precej slabša od drugih orodnih jekel, kot sta serija S ali serija A, kot sta S7 in A2. V dejanski proizvodnji, ko se uporablja za matrice za hladno obdelavo, je žilavost sicer enako pomembna, vendar je ta material še vedno lahko primerna izbira. Poleg tega na podlagi naših praktičnih izkušenj toplo valjani material D2 kaže boljšo žilavost kot kovano jeklo D2 velikih dimenzij. Analizirali smo, da je to zato, ker so karbidi v toplo valjanem materialu manjši in bolj enakomerno porazdeljeni.
• Dimenzijska stabilnostMinimalna deformacija med toplotno obdelavo, zaradi česar je idealen za izdelavo preciznih orodij in kalupov. Kaljenje na zraku prav tako zmanjšuje tveganje za razpoke in deformacije. Pri kaljenju na zraku pri ustrezni temperaturi kaljenja je raztezanje ali krčenje le 0,0005 palca na palec.
• ObdelovalnostIma odlično odpornost proti obrabi, vendar ga je zaradi tega zelo težko obdelovati. Če je stopnja obdelovalnosti za jeklo z vsebnostjo ogljika 1% določena na 100, je stopnja za jeklo D2 45.
• Poliranje in jedkljivostDobro se polira, zaradi česar je primeren za plastične kalupe in druga orodja, ki zahtevajo visoko površinsko obdelavo.
• VarljivostVarjenje z običajnimi metodami ni enostavno.

Specifične aplikacije za izdelavo orodij

V spodnji tabeli sem navedel glavne uporabe jekla D2 in značilnosti, ki se pri teh uporabah uporabljajo. Te uporabe niso le v nekaterih referenčnih materialih, temveč povzemajo tudi vzorce, ki smo jih opazili v naši proizvodni praksi. Bralce vabimo, da z nami delijo svoje misli.

Aplikacija	Razlog / Podrobnosti
Izrezovalni matrice in luknjači	Odlična odpornost proti obrabi, primerna za masovno proizvodnjo, zlasti pri vroče valjanem, nedekapiranem jeklu.
Matrice za hladno oblikovanje	Odlična odpornost proti obrabi in deformaciji. Uporablja se za vlečne matrice (žica, palice, plošče) in matrice za globoko vlečenje (luknjače, obročaste matrice).
Matrice za valjanje navojev	Zaradi visoke odpornosti proti obrabi je primeren za dolgotrajno uporabo v okroglih in ravnih navojnih valjčnih matricah.
Noži za striženje in rezanje	Idealno za hladno striženje tankih do srednje debelih plošč v masovni proizvodnji. Uporablja se lahko tudi za vroče obrezovanje, vendar H11 je boljši za vzdržljivost.
Zvitki in oblikovalni zvitki	Odlična odpornost proti obrabi. Uporablja se za hladno valjane valje, zlasti navojne valje in večvaljne mlinove.
Merilniki in precizna orodja	Zaradi inherentne dimenzijske stabilnosti je primeren za visoko natančna orodja.
Prebijalni udarci in matrice	Odlična odpornost proti obrabi.
Kovanje matric	Uporablja se lahko za kovanje matric in majhnih aluminijastih delov. Za globoke votline, nagnjene k razpokam. O1, S5/S6 ali A2 so boljše alternative.
Orodja za hladno ekstrudiranje	Priporočljivo za hladno ekstrudirane prebijalce in matrice. Uporablja se lahko z orodnim jeklom M2 za ekstrudiranje jekla.
Plastični kalupi/vložki	Visoka odpornost proti obrabi omogoča njegovo uporabo za vgrajene votline, vendar to ni primarna uporaba. P20 oz H13 so pogostejši pri večjih ali kompleksnih votlinah.1

Zaradi odlične odpornosti proti obrabi in dimenzijske stabilnosti je to v bistvu material izbire za dolgotrajno uporabo v velikih količinah. Vendar pa ga odlična odpornost proti obrabi tudi otežuje obdelavo in je relativno krhek. Pri izbiri materialov je treba upoštevati različne dejavnike.

1. Literatura: Totten, George E. in drugi, uredniki. Priročnik za načrtovanje mehanskih zlitinMarcel Dekker, 2003. ↩︎