D2 Takım Çeliğinin Sertliğini Etkileyen Faktörler

D2 takım çeliği yüksek karbonlu, yüksek kromlu, hava ile sertleşebilen bir çeliktir. Sertliği, kimyasal bileşim, ısıl işlem parametreleri ve mikroyapı etkileşimlerinden etkilenir.

D2 takım çeliğinin sertliğini etkileyen detaylı faktörler şunlardır.

Kompozisyondaki alaşım elementleri

D2 çeliğinin bileşimi¹

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

1. Karbon (C). Karbon içeriği, martensitin maksimum sertliğini etkileyen temel unsurdur. D2 çeliğinin karbon içeriği yaklaşık 1,5% olduğunda, yüksek bir sertlik derecesine ulaşır. 
2. Krom (Cr). Krom, büyük miktarda yüksek sertlikte M7C3 alaşım karbürleri oluşturarak D2 çeliğinin aşınma direncini önemli ölçüde artırır. Yüksek krom içeriği, D2 çeliğine leke direnci de kazandırır.
3. Molibden (Mo) ve Vanadyum (V). Bu elementler, aşınma direncini artıran ve D2 çeliğinin tavlama işlemi sırasında ikincil sertleştirmeye tabi tutulmasını sağlayan sert alaşım elementleridir. Ayrıca, D2 çeliğine yüksek sertlik kazandırarak havada söndürmeye olanak tanır ve bu da D2 çeliğine mükemmel boyutsal kararlılık sağlama avantajına sahiptir. Vanadyum, 2520 HK'ye kadar sertliğe sahip VC gibi son derece sert MC tipi karbürler oluşturabilir.
4. Manganez (Mn) ve Silisyum (Si). Bu elementlerin maksimum sertlik üzerinde karbon veya karbür oluşturan elementler kadar önemli bir etkisi olmasa da sertleşebilirliğe katkıda bulunurlar.

Isıl İşlem Parametreleri

Uygun D2 takım çeliği ısıl işlemi, sertliği üzerinde de belirleyici bir etkiye sahiptir. Çeliğin mikro yapısını değiştirerek D2 takım çeliğinin sertliğini ayarlar. Bu konu hakkında ayrıntılı bilgi için lütfen şuraya bakın: ‘D2 Çelik Nasıl Doğru Şekilde Isıl İşlemden Geçirilir.‘

Austenitleme Sıcaklığı ve Süresi

D2 çeliğinin 980-1010°C / 1800-1850°F ostenitleme sıcaklığına ısıtılması, büyük miktarda karbürü çözerek çeliği zenginleştirir. ostenit Karbon, krom ve molibden gibi alaşım elementleriyle zenginleştirilmiş bu zenginleştirilmiş ostenit, söndürme sırasında yüksek martenzitik sertliğe ulaşmak için çok önemlidir. Maksimum sertlik için optimum sıcaklık aralığı her D tipi çelik için farklıdır.

Daha yüksek ostenitleme sıcaklıkları, alaşım karbürünün daha fazla çözünmesine ve ostenitin karbon ve karbür oluşturan elementlerle daha fazla zenginleşmesine neden olur. Bu, söndürülmüş mikro yapıdaki tutulan ostenit miktarını artırabilir. Tutulan ostenit daha yumuşak bir fazdır ve aşırı miktarları, zamanla söndürülmüş sertliğin düşmesine ve boyutsal kararsızlığa yol açabilir. Ancak, uygun şekilde kontrol edilirse tokluk için faydalı olabilir.

Söndürme Ortamı ve Soğutma Hızı

Söndürme, D2 çeliğinin içindeki osteniti sert bir matris olan martenzite dönüştürebilir. D2 çeliği, havada 65°C'ye (150°F) kadar soğutulduktan sonra temperlenebilen, havada sertleşen bir çeliktir. Daha büyük D2 çeliği parçaları bir fanla eşit şekilde soğutulabilir.

Temperleme Sıcaklığı ve Süresi

Tavlama, D2 takım çeliğinin sertliğini ayarlayan, iç gerilimleri azaltan ve tokluğunu önemli ölçüde artıran önemli bir sertleştirme sonrası ısıl işlemdir. 

D2 çeliği, 205°C'de (400°F) tek bir tavlama ile yaklaşık 62 HRC sertliğe ulaşabilir. Ancak, çift tavlama için daha yüksek bir sıcaklık kullanılması, örneğin ilk tavlama için 515°C/960°F ve ikinci tavlama için 480°C/900°F, genellikle 58 HRC gibi daha düşük bir sertlikle sonuçlanır. Bununla birlikte, bu işlem tane yapısını iyileştirir, aşınma direncini uzatır ve hizmet ömrünü uzatır.

D2 çeliğinin temperleme sıcaklığı ile sertliği arasındaki ilişki²

Tavlama Sıcaklığı	Rockwell C
Söndürüldüğü gibi	64
300 °F / 150 °C	61
400 °F / 205 °C	60
500 °F / 260 °C	58
600 °F / 150 °C	58
700 °F / 370 °C	58
800 °F / 425 °C	57
900 °F / 480 °C	58
960 °F / 515 °C	58/60
1000 °F / 540 °C	56
1100 °F / 595 °C	48

D2 Çelik İş Parçası Özellikleri ve İşleme

D2 malzemesinin doğal özellikleri ve ısıl işleminin yanı sıra, malzemenin başlangıç durumu, boyutları, geometrik şekli ve yüzey işlemi de sertliği etkiler.

1. D2, son sertleştirmeden önce işlemeyi kolaylaştırmak için genellikle tavlanmış durumda (yaklaşık 220 HB maksimum tavlanmış sertlik) işlenir.
2. D2 parçalarının boyutları ve yapısı, söndürme sırasındaki soğuma hızını, dolayısıyla sertlik homojenliğini etkiler.
3. Taşlama veya elektro erozyon işleme (EDM) gibi üretim süreçleri, yüzey kusurlarına yol açabilir veya yüzey sertliğini değiştirebilir. Taşlanmış takımların yüzeyinde yeniden östenitleme ve söndürme işlemleri meydana gelebilir ve bu da yüksek sertlik ve kırılganlığa neden olabilir. 
4. Nitrürleme, kalın bir tabaka eklemeden D2'nin yüzey sertliğini (örneğin 750-1200 HV) önemli ölçüde artırabilir. Bu işlem, özellikle aşınma direnci için faydalıdır ve çeliğin iyi temperleme direncine sahip olmasını gerektiren sıcaklıklarda uygulanır.

Özet

D2 takım çeliğinin yüksek sertliği, yüksek karbon içeriğiyle oluşan yüksek sertlikteki martensitten kaynaklanmaktadır. D2 çeliğinin ostenitleme sıcaklığının hassas bir şekilde kontrol edilmesi ve çoklu tavlama işlemleri, sertliğini, aşınma direncini ve tokluğunu ayarlamak için kullanılabilir.

1. Roberts, G., Krauss, G. ve Kennedy, R. (1998). Takım Çelikleri: 5. Baskı (s. 203). ASM International. ↩︎
2. Bryson, WE (2010). Takım Çeliklerinin Isıl İşlemi, Seçimi ve Uygulaması (2. baskı, s. 1149). Hanser Yayınları. ↩︎