D2 Çelik Sertliği – Üstün Aşınma Direncinin Kilidini Açma

Giriş: D2 Takım Çeliği Nedir ve Sertlik Neden Önemlidir?

D2 takım çeliği "D" grubu altında sınıflandırılır ve yüksek karbonlu, yüksek kromlu soğuk iş takım çeliklerini temsil eder. Üstün aşınma direnci, iyi boyut kararlılığı ve orta düzeyde tokluğu nedeniyle uzun süreli kalıplarda yaygın olarak kullanılır. D2, tüm soğuk iş takım çelikleri için popüler ve genellikle en önemli referans olarak kabul edilir. D2 takım çeliğinin yaygın uygulamaları arasında kesme kalıpları, soğuk şekillendirme kalıpları, çekme kalıpları, mastarlar, tırtıllar, laminasyon kalıpları, zımbalar, merdaneler, kesme bıçakları, yarma bıçakları ve diş açma kalıpları bulunur.

D2 takım çeliği için sertlik, aşınma direnci ve keskin bir kenarı koruma yeteneği üzerindeki doğrudan etkisi nedeniyle çok önemlidir. Sertlik Bir malzemenin penetrasyona, girintiye veya aşınmaya karşı direncidir. Takım çelikleri için en sık belirtilen gerekliliktir ve ısıl işlem görmüş takımlar için hayati bir kabul kontrolü görevi görür.

Sertliğin Temeli: D2 Çeliğinin Kimyasal Bileşimi

The D2 çelik bileşimi:

Karbon (C)	Krom (Cr)	Molibden (Mo)	Vanadyum (V)	Manganez (Mn)	Silisyum (Si)	Fosfor (P)	Sülfür (S)
1.40 – 1.60	11.00 – 13.00	0,70 – 1,20	0,50 – 1,10	0,10 – 0,60	0,10 – 0,60	≤ 0.030	≤ 0.030

D2 çeliğinin sertliğine kompozisyonun etkisi：

• Karbon: Yüksek sertlik ve iyi aşınma direnci sağlar.
• Krom: Kromca zengin alaşım karbürleri oluşturarak aşınma ve yıpranma direncini artırır ve hafif korozyon direnci sağlar.
• Molibden ve Vanadyum: İkincil sertleşme çökeltilerine katkıda bulunur ve kenar dayanıklılığını artırır. Karbon ve Vanadyum, mikro yapı ve sertlik için kritik öneme sahiptir.

D2 sertliğine katkıda bulunan mikro yapısal bileşenler:

• Yüksek Karbonlu Martensitik MatrisD2 çeliği, yüksek sertliğe öncelikle, ostenitleme sıcaklığından hızlı bir şekilde söndürülerek oluşturulan martenzitik matrisi sayesinde ulaşır. Martenzitik kristal yapının aralıklı bölgelerinde sıkışan karbon atomları ve yüksek yoğunluklu dislokasyonlar, mukavemetini ve sertliğini önemli ölçüde artırır.
• Sert Alaşımlı Karbürler (Çözünmemiş/Birincil)D2 çeliği, martenzitik matrisin kendisinden önemli ölçüde daha sert olan, büyük miktarda çözünmemiş sert alaşım karbürleri içerir. Başlıca türleri şunlardır: Sertlik değerleri 1500 ila 1800 HV arasında değişen Krom açısından zengin M7C3 ve sertlikleri 2000 ila 2800 HV arasında değişen Vanadyum açısından zengin MC. Bu karbürlerin miktarı, boyutu ve dağılımı, genel sertlik ve aşınma direnci için kritik öneme sahiptir. Bu işlem, temperlenmiş martenzitik matristen çok ince alaşım karbürlerinin (M2C veya MC gibi) çökelmesini sağlayarak sertlikte artış ve temperleme direncinde iyileşme sağlar.
• İkincil Sertleştirme KarbürleriD2'nin molibden ve vanadyum içeriği, tavlama sırasında ikincil sertleştirmeye olanak tanır. Bu işlem, tavlanmış martensitik matristen çok ince alaşım karbürlerinin (M2C veya MC gibi) çökelmesini sağlayarak sertlikte artışa ve tavlama direncinde iyileşmeye yol açar.
• Tahıl İnceltmeD2 çeliğinin mikro yapısı, sertliği artırmaya yardımcı olan ince tane boyutuna sahiptir. Kaba birincil karbürlerin varlığı, ostenit tane sınırlarının sabitlenmesine yardımcı olarak, ostenitleme sırasında ince ve nispeten düzgün bir tane boyutunu korur ve böylece sertleştirilebilirliği ve genel sertliği artırır.

D2 çeliğinin sertliğine ısıl işlemin etkisi

Isıl işlem, öncelikle mikro yapısını dönüştürerek ve çeşitli sertleştirilmiş fazları tanıtarak D2 çeliğinin sertliğini önemli ölçüde etkiler.

• AustenitleştirmeD2 takım çeliğinin 1010 °C (1850 °F) civarında ostenitlenmesi, havada soğutulduğunda 62-64 HRC'lik tam sertliğe ulaşabilir. Daha yüksek ostenitleme sıcaklıkları, daha fazla karbon ve alaşım elementinin ostenit içinde çözünmesine neden olur ve bu da genellikle su verilmiş sertliği ve sertleştirilebilirliği artırır. Ancak, aşırı yüksek sıcaklıklar, martensitten daha yumuşak olan kalan ostenit miktarını da artırabilir ve bu da su verilmiş sertliği düşürebilir.
• SöndürmeSöndürme, D2 çeliğinin yüksek sertliğe ulaşmasını sağlar; bu, ostenitin martenzite dönüştürülmesi işlemidir. D2 çeliği, havada sertleşen bir çeliktir ve yağda söndürme veya suda söndürme gibi daha hızlı soğutma sıvılarına kıyasla deformasyonu ve iç gerilimi en aza indirir.
• TemperlemeD2 çeliği, 205°C'de (400°F) tek bir tavlama ile 62 HRC sertliğe ulaşabilir. Çift tavlamada, ilk tavlama sıcaklığı 515°C (960°F), ikinci tavlama sıcaklığı ise 480°C'dir. Bu sayede 58 HRC sertliğe ulaşılabilir ve tane yapısının iyileştirilmesi sayesinde aşınma direnci önemli ölçüde iyileştirilir (genellikle 25-30%).

Bu konu hakkında daha fazla bilgi arıyorsanız lütfen şuraya bakın: D2 Çelik Nasıl Doğru Şekilde Isıl İşlemden Geçirilir.

D2 Çeliğinin Sertliğinin Faydaları

• Mükemmel aşınma direnci. D2, genellikle diğer takım çeliklerinin aşınma direncinin ölçüldüğü bir standart görevi görür. Aşınma direnci, A2 çeliğine göre 30 ila 40% arasında artırılmıştır. Özellikle yapışma aşınmasının ana mekanizma olduğu metal şekillendirme işlemlerinde etkilidir ve kalıp ömründe önemli iyileştirmeler sunar.
• Yüksek MukavemetD2 çeliğinin akma dayanımı 411 MPa ve nihai çekme dayanımı (UTS) 758 MPa'dır. Yüksek karbon içeriği, sertleştirme işlemiyle birleştiğinde, yüksek mukavemet elde etmede oldukça etkilidir ve genellikle 60 HRC'nin üzerinde sertlik artışlarına yol açar.
• Uzun Üretim Sürelerine UygunlukD2 çeliğinin yüksek sertliği ona doğrudan yüksek aşınma direnci kazandırır ve bu da onu uzun çevrimli üretim süreçlerinde oldukça avantajlı hale getirir.

D2 Sertliğiyle İlgili Zorluklar ve Hususlar

A. Zor İşlenebilirlik ve Öğütülebilirlik

D2 takım çeliğindeki yüksek krom ve karbon içeriğinin birleşimi, büyük miktarda M7C3 sert kromla zenginleştirilmiş karbür oluşumuna neden olur. Bu karbürler oda sıcaklığında mükemmel aşınma direnci göstererek çeliğin işlenmesini ve taşlanmasını zorlaştırır. Bu karbürler, talaş kaldırmaya karşı sert engeller oluşturarak işleme takımlarında aşınmaya neden olur. Uygun şekilde tavlandığında, D2'nin işlenebilirlik derecesi 45 iken, 1% karbon çeliği 100'dür. Daha yüksek ısıl işlem sertliği ve daha büyük karbürlerin varlığı, taşlanabilirlikle ters orantılıdır.

B. Orta Sertlik

Tokluk, aşınma direnci ve sertlik arttıkça genellikle azalır. D2 çeliği mükemmel aşınma direncine sahiptir, ancak tokluğu düşük karbon veya alaşım içeriğine sahip çeliklerden daha düşüktür. D2 çeliğinde sert parçacıkların, özellikle de büyük hacimli alaşım karbürlerinin (M7C3 tipi) varlığı, çatlak başlangıç noktaları olarak görev yaptıkları için düşük tokluğuna katkıda bulunur.

Diyelim ki D2 için önemli tokluk artışlarına ihtiyaç var. Bu durumda, D2'yi uygunsuz bir "özellik zarfına" zorlamak yerine, doğası gereği daha iyi tokluk için tasarlanmış farklı bir çelik kalitesi seçmek genellikle daha iyidir.

C. Tutulan Austenit

Tutulan ostenit, D2 takım çeliğinde yaygın bir özelliktir ve mekanik özellikler ile boyut kararlılığı üzerindeki etkisi nedeniyle dikkatli bir yönetim gerektirir. D2 takım çeliğinde, tutulan ostenitteki artış genel sertlikte bir düşüşe yol açabilir. Tutulan ostenit, martensitten (yüzey merkezli kübik kafes) daha yumuşaktır.

D2 Sertliğinin Öne Çıktığı Tipik Uygulamalar

Kalıplar ve Zımbalar

• Boşluk
• Soğuk şekillendirme
• Çizim
• Laminasyon
• İplik haddeleme
• Piercing
• Para basımı
• Kırpma (sıcak ve soğuk)
• Ekstrüzyon (alüminyum ve çinko için)

Kesici Takımlar

• Makas bıçakları
• Kesici bıçaklar

Diğer Uygulamalar

• Rulo şekillendirme
• Hassas ölçüm cihazları
• Plastik kalıplar (özellikle aşındırıcı malzemeler için)
• Paslanmaz çelik imalatı için genel takımlar

Diğer Takım Çeliklerine Göre D2 Sertliği

• D2'ye karşı A2: D2, daha fazla krom ve karbon içerdiğinden daha yüksek aşınma direncine sahipken, A2 daha iyi işlenebilirlik ve orta düzeyde tokluk sunmaktadır.
• D2'ye karşı O1: D2, O1'e göre 15% daha iyi aşınma direnci sunar.
• D2'ye karşı S7: S7, D2'den (54-61 HRC) önemli ölçüde daha sert ancak daha yumuşaktır (48-58 HRC) ve aşınmaya daha az dayanıklıdır.
• D2'ye karşı M2: M2 (63-65 HRC) genellikle daha serttir ve üstün darbe direncine sahiptir, D2 (60-62 HRC) ise aşınma direncinin çok önemli olduğu soğuk iş uygulamaları için daha iyi dayanıklılık sunar.
• D2 ve Paslanmaz Çelik: D2, karbür oluşumu ve daha yüksek basınç dayanımı nedeniyle üstün sertliğe sahiptir, ancak gerçek paslanmaz çeliklerle karşılaştırıldığında orta düzeyde korozyon direncine sahiptir.

SSS