Lastnosti in uporaba orodnega jekla D2

Kaj je orodno jeklo D2? Je visoko ogljik, visoko vsebnost kroma, orodno jeklo za hladno delo. Še posebej je znan po svoji dobri odpornosti proti obrabi in sposobnosti globokega utrjevanja. Ko bomo razpravljali o specifikacijah jekla D2, bomo govorili o Sestava jekla D2, toplotna obdelava in trdota, aplikacije in zmogljivost, primerjava jekel D2 z drugimi jekli serije D, običajne situacije, ko je treba jeklo D2 razmisliti o zamenjavi, in slabosti jekla D2.

1. Kemična sestava orodnega jekla D2

2. Toplotna obdelava In Trdota Specifikacije za orodno jeklo D2

2.1 Predgretje

Predgretje je ključnega pomena za jekla z visoko vsebnostjo kroma, kot je D2, zaradi njihove nižje toplotne prevodnosti. Ta korak preprečuje razpoke med fazo glavnega ogrevanja z zagotavljanjem enakomerne porazdelitve temperature in razbremenitvijo notranjih napetosti.

• Priporočena temperatura: Počasi in enakomerno segrevajte na 1200 °F (650 °C). Razpon 1200–1250 °F (649–677 °C) se včasih uporablja za razbremenitev neutrjenega materiala.
• Čas namakanja: Držite pri temperaturi približno 10-15 minut za 3″ (75 mm) del. Večji deli zahtevajo daljše namakanje. Za zmanjšanje napetosti je smernica 2 uri na palec (4,7 min/mm) debeline, čemur sledi počasno ohlajanje peči.

2.2 Avstenitizacija (kaljenje)

Avsteniziranje spremeni mikrostrukturo jekla v avstenit in raztopi legirane karbide, kar je potrebno za utrjevanje.

• Temperatura strjevanja: Jeklo D2 segrejte na 1850 °F (1010 °C).
• Čas namakanja: Držite pri temperaturi avstenitizacije 1 uro na palec (25 mm) prečnega prereza, da zagotovite popolno in enotno transformacijo.
• Nadzor atmosfere: Da bi preprečili razogljičenje (izgubo površinskega ogljika), se avstenitizacija izvaja v kontrolirani nevtralni atmosferi, vakuumu ali nevtralni solni peči. Druga možnost je, da del varno zavijete v folijo iz nerjavečega jekla (tip 309, debelina 0,002 palca/0,05 mm je primeren za temperature do 2240°F /1227°C).

2.3 Kaljenje

D2 je jeklo za kaljenje na zraku, ki poenostavi kaljenje in zmanjša deformacijo v primerjavi z metodami kaljenja v olju ali vodi.

• metoda: Ko jeklo vzamete iz peči, ohladite na mirnem zraku.
• Ciljna temperatura: Pred popuščanjem pustite, da se jeklo ohladi na približno 150 °F (65 °C).
• Ravnanje: Po potrebi se lahko ravnanje izvede potem, ko se jeklo ohladi na približno 1050 ° F (565 ° C), vendar preden se spremeni v martenzit (okoli 400 ° F / 205 ° C). Da preprečite napetost in popačenje, se izogibajte hitremu ali neenakomernemu ohlajanju pod to točko transformacije.

2.4 Kaljenje

Kaljenje je bistvenega pomena za zmanjšanje krhkosti, značilne za kaljeno jeklo, razbremenitev napetosti in povečanje žilavosti ob ohranjanju potrebne trdote. Za jeklo D2 je priporočljivo dvojno popuščanje.

• Prvi temperament: Segrejte na 960 °F (515 °C). Držite 2 uri na palec (25 mm) prečnega prereza.
• Hlajenje: Po prvem temperiranju pustite, da se del popolnoma ohladi na sobno temperaturo.
• Drugi temperament: Ponovno segrejte na 900 °F (480 °C). Držite 2 uri na palec (25 mm) prečnega prereza.
• Pričakovana trdota: Po drugem popuščanju in ohlajanju je dosežena tipična trdota 58 HRC. Ta dvojni postopek kaljenja izboljša zrnato strukturo in potencialno izboljša odpornost proti obrabi.
• Alternativa (enojni temper): Enotno popuščanje okoli 400 °F (205 °C) daje višjo trdoto (približno 62 HRC), vendar na splošno nudi manjšo žilavost in odpornost proti obrabi v primerjavi z dvojnim popuščanjem.

2.5 Odpravljanje stresa (po utrjevanju)

Če je utrjeno jeklo D2 podvrženo obsežnemu brušenju, varjenju ali strojni obdelavi z električnim razelektritvijo (EDM), je zelo priporočljivo, da se za preprečevanje razpok ali odpovedi, ki jih povzročijo preostale napetosti, močno priporoči kaljenje.

• Temperatura: Počasi segrevajte na temperaturo od 25 do 50 °F (14 do 28 °C) spodaj uporabljena končna temperatura kaljenja. Alternativni pristop za splošno lajšanje stresa vključuje segrevanje na 1200–1250 °F (649–677 °C).
• Čas namakanja: Držite 1–2 uri na palec (25,4 mm) debeline.
• Hlajenje: Počasi ohladimo v pečici na sobno temperaturo.

2.6 Pomembni vidiki toplotne obdelave D2

• Popačenje: Čeprav D2 nudi dobro stabilnost, lahko pride do popačenja zaradi neenakomernega segrevanja ali ohlajanja ali zapletene geometrije delov. Previdno predgretje, enakomerno avstenitiziranje in nadzorovano kaljenje na zraku zmanjšajo to tveganje.
• Zadržani avstenit: Nekaj avstenita lahko po kaljenju ostane netransformirano. Dvojno popuščanje pomaga pretvoriti ta zadržani avstenit v martenzit, kar izboljša dimenzijsko stabilnost. Obdelave pod ničlo (kriogene) lahko dodatno zmanjšajo zadržani avstenit za zahtevne aplikacije.
• Razogljičenje: Zaščita jeklene površine med segrevanjem z uporabo nadzorovane atmosfere ali folije je ključnega pomena za preprečevanje mehkega zunanjega sloja in ohranjanje popolne trdote.

3. Specifikacija aplikacij in zmogljivosti orodnega jekla D2

Prvič, kot smo omenili, je jeklo D2 visokoogljično jeklo z visoko vsebnostjo kroma. Zaradi teh legiranih elementov je jeklo D2 zelo trdo in odporno proti obrabi.

Drugič, visoka vsebnost kroma izboljša kaljivost jekla D2. Kaljivost se nanaša na sposobnost jekla, da se utrdi s toplotno obdelavo. To enotno globoko utrjevanje zagotavlja odpornost proti obrabi in deformacijam pri zahtevnih aplikacijah.

Na podlagi teh lastnosti se jeklo D2 pogosto uporablja v orodjih za delo v hladnem.

3.1 Izrezovalne matrice

Jeklo D2 je znano po svoji izjemni odpornosti proti obrabi in trdoti, zaradi česar je idealno za matrice, ki režejo ali luknjajo oblike iz kovinskih plošč. Rezalna matrica za različne materiale od tanjših materialov (t≤3 mm) do debelejših plošč. Poleg tega je še posebej primeren za rezalne matrice, ki se uporabljajo z abrazivnimi materiali, kot so pločevine iz silikonskega jekla in aluminijaste plošče.

3.2 Matrice za prebadanje

Tako kot zarezovanje je zaradi visoke trdote in odpornosti proti obrabi jeklo D2 dobra izbira za prebadanje lukenj v pločevini.

3.3 Matrice za hladno oblikovanje

Zaradi sposobnosti jekla D2, da prenese visoke tlačne obremenitve in se upre obrabi, je primerno za postopke hladnega oblikovanja pri sobni temperaturi. To vključuje aplikacije, kot sta hladno iztiskanje in hladno stiskanje, ki zahtevata ohranjanje oblike in odpornost proti obrabi pod visokim pritiskom.

3.4 Vlečne matrice

Matrice so vključene v proces vlečenja pločevine. Jeklo D2 je zelo primerno za odpornost proti obrabi, ki je povezana s trenjem med vlečenjem.

3.5 Matrice za valjanje navojev

Matrice so vključene v postopek vlečenja pločevine in jeklo D2 je zelo primerno za odpornost proti obrabi, ki je povezana s trenjem, do katerega pride med vlečenjem.

3.6 Oblikovanje zvitkov

Pri postopkih valjanja, kjer se kovina oblikuje s prehajanjem, trdota jekla D2 zagotavlja, da valji ohranijo svoj profil in so odporni proti obrabi med dolgotrajno proizvodnjo

3.7 Merilniki

Pri uporabi merilnih orodij je dimenzijska stabilnost jekla D2 po toplotni obdelavi skupaj z zmožnostmi visoke odpornosti proti obrabi ključnega pomena za ohranjanje natančnosti v daljšem obdobju.

3.8 Rezila in rezila

Ostri robovi orodij za rezanje in striženje iz jekla D2 dolgo časa ohranijo ostrino zaradi visoke trdote materiala in odpornosti proti obrabi. To velja za različne debeline materialov, pri debelejših materialih pa moramo upoštevati tako uravnoteženost kot žilavost.

Ne smemo pozabiti, da medtem ko D2 jeklo ponuja odlično odpornost proti obrabi in trdoto za hladno delo, je treba njegovo žilavost upoštevati pri aplikacijah, ki vključujejo zelo visoke udarne obremenitve ali znatne upogibne napetosti.