AISI A2 takım çeliği Yaygın olarak kullanılan, aşınma direnci ve tokluk arasında uygun bir denge sunan, hava ile sertleşen orta alaşımlı soğuk iş takım çeliğidir. Günümüzde Amerika Birleşik Devletleri'ndeki en popüler takım çeliklerinden biri olan bu çelik, ölçüm cihazları, hassas ölçüm aletleri ve şekillendirme, kesme ve çekme işlemleri için karmaşık kalıplar gibi yüksek hassasiyetli takım imalatında yaygın olarak kullanılmaktadır. A2 çeliği, havada su verilerek sertleştirilebilen bir hava ile sertleştirilebilir kalitedir ve yüksek sertleştirilebilirlik sunarak karmaşık hassas bileşenlere dönüştürülmeye uygundur. Hava ile su vermenin avantajı, kritik ostenit-martensit dönüşümü sırasında malzeme bozulmasını en aza indirmesi ve boyutsal kararlılığı artırmasıdır; bu da suda su verilen kalitelere kıyasla daha yüksek su verme güvenliği sağlar.
Çarpıtmayı Anlamak
Sertleştirme Nedir?
Sertleştirme, çeliğin sertliğini ve mukavemetini artırmak için tasarlanmış bir ısıl işlemdir. Takım çelikleri için bu işlem genellikle üç aşamadan oluşur: östenitleme (östenit oluşturmak için ısıtma), söndürme (östeniti martenzite dönüştürmek için hızlı soğutma) ve temperleme. Birincil amaç, aşınma direncini ve kesme kabiliyetini artıran yüksek sertlik elde etmektir. Sertleştirmenin temel ön koşullarından biri, karbürleri çözen ve yüksek sıcaklık fazı olan östenit oluşumudur. Hızla soğutulduğunda (söndürüldüğünde), bu östenit, çeliklerdeki ince taneli, sert matris yapısı olan martenzite dönüşür.
Çarpıtmanın Üç Ana Nedeni
Bozulma, ısıl işlem sırasında boyut ve şekilde meydana gelen beklenmedik veya tutarsız değişiklikleri ifade eder. Karmaşık bir sorundur ve üç temel etkene bağlıdır:
- Termal Stres: Bu durum, ısıtma veya söndürme sırasında oluşan sıcaklık gradyanlarından kaynaklanır. Farklı genleşme veya büzülme, bir parçanın yüzeyinin iç kısmından daha hızlı ısınması veya soğuması ve bunun sonucunda gerilim oluşması nedeniyle oluşur. A2 gibi hava ile sertleşen çeliklerin genellikle homojen soğutma özellikleri, sıvı ile söndürülmüş çeliklere kıyasla bu sorunu en aza indirmeye yardımcı olur.
- Kalan İşleme Gerilimi: Bu gerilimler, işleme veya taşlama gibi soğuk işleme işlemlerinden kaynaklanır. Bu "kilitli" gerilimler, çeliğin ısıtılıp akma dayanımının düşürülmesiyle plastik deformasyon yoluyla serbest kalır ve bu da potansiyel olarak bozulma, eğilme veya burulmalara neden olabilir. Bu sorunu hafifletmek için kaba işlemeden sonra gerilim giderme gereklidir.
- Parça Geometrisi: Bileşenin tasarımı bozulma üzerinde önemli bir etkiye sahiptir. Keskin köşeler, ani kesit değişiklikleri ve ince duvarlar gibi özellikler, homojen ısıtma ve soğutmayı engelleyerek çatlama ve eğilme riskini artırır.
Boyut Değişikliği ve Şekil Değişikliği
Bozulma iki temel biçimde ortaya çıkar: boyut değişimi ve şekil değişimi. Boyut değişimi, esas olarak kristal yapı ve faz dönüşüm hacmindeki değişikliklerden kaynaklanan geri döndürülemez hacimsel değişimi (büyüme veya büzülme) ifade eder. Bu genleşme, tavlanmış bir mikro yapı martenzite dönüştüğünde meydana gelir. Boyut değişimleri genellikle belirli bir çelik türü için öngörülebilirdir; örneğin, uygun sertleştirme sıcaklığından hava ile soğutulan A2 takım çeliğinin inç başına yaklaşık 0,001 inç genleşmesi beklenir. Eğilme olarak da bilinen şekil değişimi, bükülme veya burulma gibi geometrik formdaki değişiklikleri içerir. Esas olarak, homojen olmayan termal ve dönüşüm gerilmelerinden veya kalıntı gerilmelerin gevşemesinden kaynaklanır. A2 takım çeliği A2 takım çeliği levhaları
A2 Takım Çeliğinde Minimum Bozulmaya Yönelik 5 Adım
1. Adım – Hazırlık ve Stresten Kurtulma
A2 çeliğinin kaba işlenmesi, tavlanmış mikro yapıda plastik deformasyona ve yüksek yüzey gerilimine neden olur. Bu gerilmeler, daha sonraki söndürme sırasında termal ve faz dönüşüm gerilmeleriyle birleştiğinde, A2 malzemesinde önemli deformasyonlara veya çatlaklara neden olabilir. Bu içsel gerilmeleri ortadan kaldırmak için, kaba işleme ve son işleme arasında gerilim giderme işlemi şiddetle önerilir.
Söndürülmemiş A2 takım çeliğini yavaşça ve eşit şekilde 1200-1250°F (649-677°C) sıcaklığa ısıtın. İş parçası, kalınlığının her milimetresi için 4,7 dakika olarak hesaplanan bir süre boyunca bu sıcaklıkta tutulmalıdır. Bekletme işleminden sonra, ısıtma fırınında yavaşça oda sıcaklığına soğutulmalıdır.
Adım 2 – Austenitleme Isısı
Sertleşme süreci şu şekilde başlar: AustenitleştirmeÇeliğin, martensitik (sertleştirilmiş) yapıya ulaşmak için gerekli ön koşul olan ostenit oluşturmak üzere ısıtıldığı yer. Isıtma hızı dikkatlice kontrol edilmelidir; hızlı ısıtma, yüzey ile çekirdek arasında oluşan sıcaklık farkları (ısıl gradyanlar) nedeniyle bozulmaya veya çatlamaya neden olabilir.
Sıcaklık homojenliğini sağlamak ve termal şoku en aza indirmek için, takım çelikleri için genellikle iki aşamalı bir yaklaşım kullanılır; ancak A2 esas olarak bir ön ısıtmaya dayanır. Ön ısıtmadan sonra sıcaklık, A2 için genellikle 925-980°C (1697-1796°F) aralığında olan son östenitleme sıcaklığına hızla yükseltilir. Çok düşük sıcaklıkların karbür çözünmesini sınırlayıp sertliği azalttığını, çok yüksek sıcaklıkların ise aşırı ostenit birikmesine, sertliğin düşmesine ve çatlama riskine yol açtığını lütfen unutmayın. A2 için standart ıslatma süresi, her 25 mm kesit için yaklaşık 1 saattir ve bu da aşırı ıslatmadan kaynaklanan istenmeyen etkilere neden olmadan homojenliği sağlar.
Adım 3 – Söndürme (Hava Sertleştirme)
A2, hava ile sertleşen bir takım çeliğidir. Hava ile sertleştirme, çeliğin maruz kaldığı gerilme yoğunluğunu ve termal şoku önemli ölçüde azaltarak deformasyonu en aza indirir ve çatlak direncini artırır.
Soğutma işlemi, homojen hava hareketi için yeterli alan sağlanarak durgun oda havasında gerçekleştirilmelidir. Yüzey dekarbürizasyonunu önlemek için A2 çeliği paslanmaz çelik folyo ile kapatılabilir. Tüm hava ile sertleşen çeliklerde olduğu gibi, A2 çeliğinin tam sertleşebilirliği kesit boyutuyla sınırlıdır; 4 inç'i (102 mm) aşan kesitler genellikle hava ile soğutma sırasında tam sertleşmeye ulaşamaz.
Bu kadar büyük bölümler için, aşağıdaki gibi bir alternatif: Flaş Yağ Söndürme Parçanın, görünür kırmızı ısı (yaklaşık 1000°F veya 540°C) dağılana kadar yalnızca yağa daldırıldığı ve ardından durgun havada 150°F'ye (65°C) kadar soğutulduğu bir yöntem kullanılabilir. Söndürme yönteminden bağımsız olarak, amaç martensit dönüşümünün gerçekleşmesine olanak sağlamak için parçayı 150°F'ye (65°C) (ancak daha düşük değil) kadar soğutmak ve ardından hemen temperlemeye aktarmaktır.
4. Adım – “Çabuk” Öfke
A2 çeliği su verildikten sonra, sıcaklık 65°C'ye (150°F) ulaştığında iş parçası derhal tavlama fırınına aktarılmalıdır. Aktarım hızlı olmalıdır; aksi takdirde, yeni oluşan martensit çeliği yüksek gerilimli kırılgan bir duruma getirir. Tavlama işlemi hemen yapılmazsa, kalan ostenit oda sıcaklığında stabilize olur veya kendiliğinden kırılgan, tavlanmamış martenzite dönüşerek kontrol edilemeyen boyut değişikliklerine ve çatlamalara yol açar.
Adım 5 – Son Tavlama
Temperleme, iç gerilimleri ortadan kaldırır, tokluğu ve sünekliği artırır ve tutulan osteniti dönüştürerek boyutsal kararlılığı destekler. A2 takım çeliği için, optimum özelliklere ulaşmak için birden fazla temperleme döngüsü gereklidir.
A2 çeliği için tipik tavlama sıcaklığı 205°C (400°F) olup, her inç (25 mm) kesit kalınlığı için 2 saatlik tutma süresine sahiptir. A2 çeliği için önerilen ikincil tavlama sıcaklığı ise 190°C (375°F) olup, ilk tavlama sıcaklığından 14°C (25°F) daha düşüktür. Bu işlem, tane yapısını iyileştirir, tokluğu ve takım ömrünü artırır ve özellikle karmaşık geometrilere sahip parçalar için uygundur.
A2 Çelik Isıl İşlemi için Kritik Güvenlik Protokolleri
Kişisel Koruyucu Donanım (KKD)
Erimiş metalle ilgili tüm işlemlerde operatör güvenliği dikkatlice göz önünde bulundurulmalıdır. Isıl işlem için Gerekli Kişisel Koruyucu Donanım (KKD), baret, yüz siperi (güvenlik gözlüklerinin üzerine giyilir), yalıtımlı eldivenler ve koruyucu yüksek sıcaklık önlükleri veya önlükleri (alüminyum kaplama veya deri gibi) içerir. Ayak koruması, çelik ayakkabı koruyucuları veya çelik korumalı yüksek bilekli deri botlar gerektirir. Tuz banyosu fırınlarını çalıştırırken, zehirli siyanür içeren tuzların kullanımı konusunda da dikkatli bir şekilde eğitilmesi gereken personel tarafından koruyucular, eldivenler, önlükler ve göz koruması takılmalıdır. Personel ayrıca tüm ekipmanların güvenli kullanımı ve bakımı konusunda da eğitilmelidir.
Fırın ve Çevre Güvenliği
Başarılı ısıl işlem özelliklerinin elde edilmesi, uygun fırın seçimine ve içeride sağlanan atmosfer türüne bağlıdır. Çelik yüzeyini oksidasyon ve dekarbürizasyondan korumak için kontrollü atmosferler gereklidir. Duman ve sıçramalara karşı güvenlik ve çalışma alanındaki korozyonu en aza indirmek için fırın ve durulama tanklarının dışarıya uygun şekilde havalandırılması önerilir. Atmosfer kontrolü için ekzotermik veya endotermik gazlar kullanıldığında, patlama riskini önlemek için fırın sıcaklığı 1.400°F (760°C)'ye ulaşana veya bu sıcaklığı geçene kadar bu gazlar fırına verilmemelidir. Fırın sıcaklıkları eşit şekilde kontrol edilmeli ve bozulma ve termal gerilimleri en aza indirmek için yükleme dengelenmelidir. Çalışma ve güvenlik şeridi alanlarında iyi bir temizlik de önemlidir.
Sıcak Çeliğin Güvenli Şekilde İşlenmesi
Yüksek ısıya sahip parçalar, özellikle dönüşüm sıcaklığının üzerinde olduklarında, yüzeyleri kayganlaşır ve ekstra dikkatli tutulmalıdır. Sıcak parçalar her zaman uzun tutma maşalarıyla tutulur ve iki çift bulundurulması tavsiye edilir. Çeliğe termal şok ve stresi azaltmak için maşalar sıcak parçayı tutmadan önce ısıtılmalıdır. Parçaları ve iş parçası destek aparatlarını erimiş tuz banyolarına daldırırken, nemi uzaklaştırmak ve sıçramayı önlemek için önceden ısıtmak kritik öneme sahiptir. Ayrıca, erimiş nitrat-nitrit tuzları, erimiş haldeyken nitrürleme tuzlarıyla temas ettirilmemelidir, çünkü bu temas patlamaya neden olur. Sıcak çeliği 205°C'nin (400°F) üzerinde düzleştirirken, çelik bu durumda oldukça kararsız olduğundan koruyucu ekipman zorunludur.
Sorun Giderme: Yaygın Sorunlara İlişkin Hızlı Bir Kılavuz
Sorun 1: Parça Eğilmiş veya Bükülmüş
Nedenleri: Bükülme, mevcut mekanik gerilimlerin (işlemeden kaynaklanan) serbest bırakılmasından veya büyük termal/dönüşüm gradyanlarından kaynaklanır.
Çözümler: Sertleştirmeden önce, ideal olarak 1200–1250°F (649–677°C) sıcaklıkta bileşenin gerilimini giderin. Sıcaklığı eşitlemek için gerekli 1200°F (650°C) ön ısıtmayı kullanarak düzgün ısıtma sağlayın. A2'nin hava sertleştirme özelliği, sıvı ile söndürülmüş çeliklere kıyasla bozulmayı doğal olarak en aza indirir.
Sorun 2: Parça Çatladı
Nedenleri: Çatlama, genellikle keskin köşeler veya delikler gibi tasarım kusurlarından kaynaklanan, malzemenin mukavemetini aşan yerel gerilimlerden kaynaklanır. Östenitleme sırasında aşırı ısınma, iri tanelere, kırılganlığa ve artan hassasiyete yol açar27….
Çözümler: Yüksek kalıntı gerilimleri azaltmak ve gecikmeli çatlamaları önlemek için, söndürme işleminden hemen sonra 150°F (65°C) sıcaklığa kadar temperleyin. Tasarımda keskin köşelerden ve ani kesit değişikliklerinden kaçının.
Sorun 3: Sertlik Çok Düşük
Nedenleri: Düşük sertlik, yüzey dekarbürizasyonundan veya yetersiz bekletme süresinden kaynaklanabilir. Ayrıca, östenitleme sıcaklığı çok yüksekse, aşırı miktarda ostenit kalıntısı oluşur.
Çözümler: A2 dekarbürizasyona yatkın olduğundan, bu sorunu önlemek için yüzeyi folyo veya kontrollü atmosferle koruyun. Çift tavlama (400°F ve ardından 375°F), kalan osteniti taze martenzite dönüştürmek ve böylece takımın nihai sertliğini ve kararlılığını artırmak için çok önemlidir.
A2 takım çeliği hakkında herhangi bir sorunuz varsa veya satın almak istiyorsanız, lütfen bizimle iletişime geçmekten çekinmeyin. Şirketimiz AoboSteel, takım çeliği dövme sektöründe 20 yılı aşkın sektör deneyimine, takım çeliği konusunda derin bir anlayışa ve kapsamlı pratik uygulama uzmanlığına sahiptir.
