Toplotna obdelava orodnega jekla M2

Ta priročnik, ki temelji na našem poglobljenem znanju, vam želi zagotoviti neposredne in praktične informacije o Orodno jeklo M2 toplotna obdelava Postopek. Brezplačen prenos PDF-ja za toplotno obdelavo orodnega jekla M2 je na voljo na dnu strani.

1. Zakaj je pravilna toplotna obdelava jekla M2 ključnega pomena

Cilj skrbno nadzorovanega Toplotna obdelava orodnega jekla M2 je razviti končno mikrostrukturo popuščenega martenzita v kombinaciji s fino disperzijo trdih, kompleksnih karbidov "sekundarnega kaljenja". Ta specifična struktura daje orodnemu jeklu M2 njegovo znano kombinacijo visoke trdote, odlične odpornosti proti obrabi in sposobnosti ohranjanja teh lastnosti pri povišanih temperaturah. Za podrobne lastnosti M2 preberite Lastnosti orodnega jekla M2.

2. Štiri ključne faze toplotne obdelave orodnega jekla M2

Pot do sprostitve polnega potenciala jekla M2 vključuje štiri različne, a medsebojno povezane toplotne faze: predgrevanje, avstenitiziranje, kaljenje, in kaljenje. 

2.1 Predgrevanje

Čeprav predgrevanje ne utrdi jekla neposredno, je ključni pripravljalni korak v Toplotna obdelava orodnega jekla M2 postopek. Njegove glavne funkcije vključujejo:

• Zmanjšanje toplotnega šoka: Zmanjša tveganje za deformacijo ali razpoke, ko se hladna orodja srečajo z vročo pečjo.
• Lajšanje stresa: Pomaga ublažiti nekatere notranje napetosti zaradi predhodne strojne obdelave ali oblikovanja.
• Povečanje produktivnosti: Lahko skrajša čas, potreben v visokotemperaturni avstenitizirajoči peči.
• Zaščita površine: V pečeh brez popolnoma nevtralne atmosfere predgrevanje zmanjša morebitno naogljičenje ali razogljičenje.

Priporočeni postopki predgrevanja za jeklo M2:

Za hitrorezna jekla, kot je M2, se pogosto uporablja dvostopenjsko predgrevanje, zlasti pri komercialnem kaljenju v solni kopeli:

• Prvo predgrevanje: 650–760 °C (1200–1400 °F).
• Drugo predgrevanje: 815–900 °C (1500–1650 °F).

Pri atmosferski ali vakuumski toplotni obdelavi je tipično eno samo predgrevanje med 790 in 845 °C (1450–1550 °F). Zlasti za M2 so običajne temperature predgrevanja 650 °C (1200 °F) ali 815 °C (1500 °F).

Trajanje predgrevanja mora biti zadostno, da celoten presek dela doseže enakomerno temperaturo; za M2 je to običajno od 10 do 12 minut. Za razliko od jekla D2, ki ima počasno začetno segrevanje, se M2 bolje odziva na hitro povečanje temperature od predgrevanja do temperature avstenitizacije.

2.2 Avstenitizacija (kaljenje)

Avstenitizacija je tisto, kjer se čarovnija kaljenja resnično začne. Toplotna obdelava orodnega jekla M2Jeklo se segreje na visoko temperaturo, da se raztopijo različni kompleksni karbidi zlitin, kar je bistveno za razvoj želenih lastnosti.

Ključni parametri avstenitizacije za jeklo M2:

• Temperaturno območje: Jeklo M2 zahteva segrevanje zelo blizu tališča – običajno med 28 in 56 °C (50–100 °F). Za M2 je priporočena temperatura avstenitizacije približno 1230 °C (2250 °F)Splošno območje za hitrorezna jekla je 1150–1290 °C (2100–2350 °F).
• Čas zadrževanja: To je presenetljivo kratko za hitrorezna orodna jekla, običajno od 2 do 6 minut. Natančen čas je odvisen od tipa M2, zasnove orodja in velikosti prečnega prereza. Na primer, za prerez debeline 150 mm (6 palcev) je lahko najdaljši čas zadrževanja 5 do 6 minut.
• Nadzor atmosfere: Zaradi izjemno visokih temperatur je nadzorovana atmosfera ključnega pomena za preprečevanje površinskih težav, kot sta nabiranje vodnega kamna in razogljičenje. Zaradi tega so pogosto prednostne peči s solno kopeljo.

Med avstenitizacijo se ferit in legirni karbidi preoblikujejo v avstenitno zrnato strukturo. Temperatura avstenitizacije narekuje ogljik in legirne elemente, raztopljene v avstenitu, kar neposredno vpliva na trdoto po kaljenju in količino ostankov avstenita. Višje temperature avstenitizacije običajno vodijo do večje trdote po popuščanju, zlasti v sekundarnem vrhu kaljenja.

2.3 Kaljenje

Po avstenitizaciji je potrebno hitro hlajenje – ali kaljenje – za pretvorbo avstenita v martenzit, trdo matrično strukturo, ki je zaželena v orodnem jeklu M2.

Učinkovite metode kaljenja jekla M2:

• Kaljenje medijev: M2 se lahko učinkovito kali v olju, zraku ali nevtralni solni kopeli. Hlajenje na zraku je najmanj drastično in je lahko zadostno za manjše ali tanjše dele M2, da se doseže martenzitno stanje. Kaljenju v olju običajno sledi hlajenje na zraku na temperaturo blizu sobne.
• Gašenje s solno kopeljo: Te kopeli se običajno vzdržujejo pri temperaturi okoli 540–595 °C (1000–1100 °F).
• Tehnika gašenja: Za zmanjšanje napetosti, deformacij in zagotovitev enakomernega hlajenja potopite ravne ali cevaste dele navpično v kalilni medij.
• Hlajenje po kaljenju: Pred začetkom popuščanja je bistveno, da del ohladite na vsaj 65 °C (150 °F).

Značilnost visokoogljičnih, visoko legiranih jekel, kot je M2, je prisotnost "ostanka avstenita" po kaljenju, saj se transformacija 100% v martenzit redko zgodi takoj. Ostanek avstenita lahko ogrozi trdoto, trdnost in dimenzijsko stabilnost. Za odpravo tega se lahko po začetnem popuščanju uporabi kriogena ali obdelava pri temperaturah pod ničlo (npr. hlajenje na -30 °C do -120 °C), da se ostanek avstenita dodatno pretvori v martenzit, s čimer se poveča trdota in stabilnost.

2.4 Kaljenje

Kaljenje (ali risanje) je zadnja, kritična faza v Toplotna obdelava orodnega jekla M2Po kaljenju je jeklo izjemno trdo, a tudi zelo obremenjeno in krhko. Popuščanje to rešuje z:

• Naraščajoča trdnost.
• Razvoj "sekundarne trdote", ključne značilnosti visoko legiranih orodnih jekel.
• Odpravljanje notranjih napetosti.
• Ključno je pretvorba zaostalega avstenita v svež martenzit (ki se nato v naslednjih ciklih popušča).
• Izločanje kompleksnih karbidov, ki dodatno povečajo sekundarno trdoto.

Najboljše prakse popuščanja za jeklo M2:

• Večkratne temperature so obvezne: Hitrorezna orodna jekla, kot je M2, običajno zahtevajo več ciklov popuščanja (običajno 2 do 4). Za M2 je potrebno najmanj dvojno kaljenje je nujno, in pogosto so prednostne tri stopnje popuščanja. Ta večstopenjski postopek izpopolni strukturo zrn in popušča morebitni martenzit, ki je na novo nastal iz ostanka avstenita, kar znatno poveča odpornost proti obrabi in obstojnost orodja.
• Temperature in trajanje kaljenja: Najnižja temperatura popuščanja za večino razredov M2 je 540 °C (1000 °F). Pogost in učinkovit cikel za M2 je:

• Prvi temperament: 565 °C (1050 °F)
• Drugi temperament: 550 °C (1025 °F)
• Tretja vaja (če se uporablja): 540 °C (1000 °F) Vsak cikel naj traja 2 uri na palec (25 mm) prečnega prereza orodja.

• Hlajenje med temperaturnimi obdobji: Med cikli popuščanja vedno pustite, da se del popolnoma ohladi na sobno temperaturo. To je ključnega pomena za pretvorbo ostankov avstenita v martenzit, ki se nato v naslednjem koraku popuščanja prečisti.
• Vrh sekundarnega utrjevanja: Za optimizacijo transformacije ostanka avstenita in doseganje največje sekundarne trdote si med popuščanjem prizadevajte za "desno (visoko) stran" krivulje vrhov sekundarne trdote. Ta pojav omogoča, da M2 ohrani visoko trdoto tudi pri povišanih temperaturah, ki se pojavljajo med visokohitrostnimi strojnimi obdelavami.

3. Doseganje optimalne mikrostrukture in Trdota jekla M2

Uspešen Toplotna obdelava orodnega jekla M2 pretvori začetni ferit in karbide jekla v robustno strukturo, ki jo pretežno sestavlja popuščeni martenzit in fina, enakomerna porazdelitev trdih karbidov. Ta prefinjena mikrostruktura je neposredno odgovorna za ključne lastnosti delovanja, kot so trdota, odpornost proti obrabi in žilavost.

Običajno se splošno uporabna hitrorezna orodna jekla M2 toplotno obdelajo, da se doseže trdota 64 do 66 HRCVendar pa lahko M2 z natančnim nadzorom celotnega procesa, zlasti temperature kaljenja (za optimizacijo raztapljanja karbidov) in poznejšega popuščanja, doseže trdoto 68 HRC, pri nekaterih specifičnih različicah hitroreznega jekla pa celo do 70 HRC.

Za podrobno trdoto M2 preberite Trdota orodnega jekla M2.