D2 Takım Çeliği | 1.2379 | SKD11

3. D2 Çelik Isıl İşlemi

William E. Bryson'ın kitabında anlattığı gibi Takım Çeliklerinin Isıl İşlemi, Seçimi ve Uygulaması, ısıl işlem D2 takım çeliği genellikle pişirmeyle karşılaştırılır; burada zaman ve sıcaklığın hassas kontrolü, az pişirmeyi (sertlik eksikliğine yol açar) veya aşırı pişirmeyi (moleküler yapıyı bozar ve kırılganlığa neden olur) önlemek için kritik önem taşır. Aşağıdaki adımlar süreci özetlemektedir.

3.1 Malzeme Hazırlama ve Ön Isıtma

Isıl işlemden önce, malzeme iyice temizlenmelidir. yağdan arındırılmış ve tercihen paslanmaz çelik folyoya sarılı yüzeyini korumak için. Bu çeliğin yüksek krom içeriği ve düşük ısı iletkenliği nedeniyle, ısıtma sırasında çatlama riskini en aza indirmek için hedef sıcaklığa yavaşça ve eşit şekilde önceden ısıtılmalıdır. Hedef sıcaklık 1200°F (650°C)ve ısıtma süresi 10 ila 15 dakika.

Tüm ön ısıtma işleminin amacı, ısının malzeme boyunca eşit şekilde dağılmasını sağlayarak, malzeme çok yumuşamadan ve esnekliği artmadan önce iç gerilimlerin serbest bırakılmasını sağlamak ve böylece deformasyonu önlemektir.

3.2 Austenitleştirme (Sertleştirme)

Bu, malzemenin yapısının ferrit-perlitten ostenite dönüştüğü ve çeşitli karmaşık alaşım karbürlerinin çözüldüğü ısıl işlemin ikinci adımıdır. Bu adım için ısıtma sıcaklığı 1850°F (1010°C), ıslatma süresiyle 1 inç (25 mm) kesit başına 1 saat. Bu bekletme süresi, ostenitleme işleminin düzgün bir şekilde gerçekleşmesini sağlar. Ancak, şunu belirtmek önemlidir: Aşırı uzun bir ıslatma süresi, sadece birkaç dakika bile olsa, çeliğe olumsuz etki edebilir.

3.3 Söndürme

D2 takım çeliği, şekillendirme sırasında deformasyonu ve boyut değişikliklerini en aza indirme avantajına sahip bir hava sertleştirme çeliğidir. martensitSüreç şu adımları içerir: Islatıldıktan sonra, malzeme yaklaşık olarak hızla soğutulur 150°F (65°C)Bu işlem sırasında sıcaklık ulaştığında 1050°F (565°C) ve malzeme sertleştirilmiş bir yapıya dönüşmeden önce 400°F (205°C), iş parçası folyo ambalajından çıkarılıp soğutma rafına yerleştirilebilir. Malzemenin doğrudan soğuk bir masa yüzeyine konulmasından kaçınılmalıdır., çünkü bu yerel sıcaklık dalgalanmalarına neden olabilir ve deformasyona yol açabilir. Mikro yapısal bir bakış açısından, bu işlem çeliğin iç yapısını daha ince taneli martensite dönüştürür ve D2'ye mükemmel aşınma direnci kazandırır.

Uygun söndürmeden sonra malzeme hala belirli bir oranda “kalıntı ostenit” içerir ve optimum martensit içeriği 95% ile 96% arasındadır.

3.4 Temperleme

Tavlama, çeliğin tokluğunu artırır, iç gerilimi azaltır ve ikincil sertleştirme sağlar. Tavlama, malzeme sıcaklığı düştüğünde hemen yapılmalıdır. 125°F ila 150°F (52°C ila 65°C).

Eğer D2 sadece ise bir kez temperlenmiş, temperleme sıcaklığı 400°F (205°C) Rockwell sertliğine ulaşmak için 62HRC.

Bir tane kullanmanızı öneririz D2 için ikincil tavlama işlemi, bu da onu geliştirebilir 20-30%'ye göre aşınma direnci.

İkincil tavlama sürecinde, ilk tavlama sıcaklığı, kesitin her inç (25 mm) için 2 saat boyunca 960°F'dir (515°C). İkinci tavlamadan önce, yani birinci ve ikinci tavlama arasındaki aralıkta, malzemenin ikinci tavlamadan önce oda sıcaklığına soğumasına izin verilmelidir. Bu süre birkaç saat sürebilir. Birkaç gün de sürebilir, ancak önemli nokta ikinci tavlamanın OLUMSUZ 150°F (65°C)'de başlayın, bu daha önce bahsedilen tek temperlemeden tamamen farklı bir sıcaklıktır. ikinci tavlama sıcaklığı, kesitin her inç'i için 2 saat boyunca 900°F'dir (480°C)İkinci tavlama, Rockwell sertliğine ulaşır. 58 HRC.

D2 ise zayıf ikincil sertlik, daha yüksek sıcaklıklarda (örneğin, ~550°C/1020°F) tavlama, sertlik elde etmek için kullanılabilir 60 HRCBöylece, istikrarı iyileştirir nitrürleme veya diğer yüzey sertleştirme yöntemleri. Ancak bu, artan tutulan ostenit ve tane büyümesine yol açabilir, potansiyel olarak tokluğu azaltabilir ve mikro yapısal dengesizliklere neden olabilir.

3.5  Kriyojenik/Sıfırın Altı İşlem (Opsiyonel)

Bu işlem, kalıntı osteniti ortadan kaldırmak veya azaltmak ve malzeme boyut kararlılığını artırmak için tasarlanmıştır. D2 takım çeliği, standart ısıl işlemden sonra önemli miktarda ostenit (20%'ye kadar) tutabildiğinden, bu, tutulan ostenitin oda sıcaklığında zamanla kendiliğinden temperlenmemiş martensite dönüşmesiyle boyutsal kararsızlığa yol açabilir.

Süreç şu adımları içerir: Stres giderici tedaviden sonra (yaklaşık olarak) 150°C), malzeme son derece düşük bir sıcaklığa (yaklaşık olarak) soğutulur -300°F/-184°C), son Mf sıcaklığına yaklaşır veya altına düşer. Yeni oluşan taze martensit tarafından meydana gelen kırılganlığı önlemek için daha sonraki temperleme hala gereklidir.

Bu işlem, malzeme içerisinde daha kompakt bir moleküler yapı oluşturur (sürtünmeyi, ısıyı ve aşınmayı azaltır), artık gerilimi azaltır ve çekme mukavemetini, tokluğu ve boyut kararlılığını artırarak malzeme performansını önemli ölçüde iyileştirir.

[Referanslar: Reardon, AC (Ed.). (2011). Metalurji Uzmanı Olmayanlar İçin Metalurji (2. basım, s. 231). ASM International. ]

3.6 Olası Sorunlar

1. Kalıntı ostenit, özellikle daha yüksek ostenitleme sıcaklıklarında malzemelerde boyutsal kararsızlığa neden olabilir. Bu işlemi yönetmek için kontrollü söndürme, hassas tutma süreleri ve çift ve üçlü temperleme kullanılır.
2. Eşit olmayan ısıtma ve soğutma, faz dönüşümleri (özellikle martensit oluşumu) ve ısıl işlem sırasında oluşan kalıntı gerilim gibi faktörler malzemelerde deformasyona ve çatlamaya neden olabilir. Bu nedenle yavaş ve eşit ısıtma, uygun söndürme ortamı ve gerilim giderme işleminin sağlanması önemlidir.
3. D2 çeliği dekarbürizasyona karşı hassastır. Dekarbürizasyonu önlemek için D2 malzemelerini kontrollü nötr atmosferde, vakumda veya nötr tuz fırını ortamında ısıtmanızı öneririz.