D2 Çelik Nasıl Doğru Şekilde Isıl İşlemden Geçirilir

Isıl işlem D2 çelik tipik olarak üç temel adımı içerir: ısıtma (ostenitleştirme), hızlı soğutma (söndürme), ve daha düşük bir sıcaklığa yeniden ısıtma (temperleme). Her aşamada, istenilen sonuca ulaşmak için zaman ve sıcaklığın hassas bir şekilde kontrol edilmesi çok önemlidir. D2 çelik özellikleri ve mikro yapı.

D2 Takım Çeliği için Özel Isıl İşlem Adımları

1. Hazırlık ve Ön ısıtma

D2 çeliği, yağların çelik yüzeyinde meydana getireceği renk bozulmalarını önlemek için ısıl işlemden önce yağdan arındırılmalıdır.¹ D2 çeliğini kontrollü nötr atmosfere, vakuma veya nötr tuz fırını ortamına yerleştirmek ve paslanmaz çelik folyoya sarmak, ısıl işlem sırasında dekarbürizasyonu önleyebilir. Bu hazırlık, özellikle daha küçük D2 çelik parçaları için önemlidir.

Yüzey koruması uygulandıktan sonra, özellikle yüksek hacimli malzeme (ilk bloğun 30-50%'sinden fazla) çıkarıldığında, resmi ısıl işlemden önce D2 çeliğine ön ısıtma (sertleştirilmemiş) yapılmalıdır. Ön ısıtmanın amacı, sonraki ısıl işlem sırasında deformasyon ve çatlama riskini azaltmaktır.

Ön ısıtma adımları şu şekildedir: D2 çeliğini yavaşça ve eşit şekilde 1200–1250°F'ye (649–677°C) ısıtın. Bu sıcaklıkta her inç (25,4 mm) kalınlık için 1–2 saat bekletin. Ardından fırında yavaşça oda sıcaklığına soğutun.

D2 çeliğini soğuk bir fırından ısıtmaya başlamak en iyisidir, çünkü bu daha yavaş ve daha düzgün bir ısıtma süreci sağlar. Fırın önceden ön ısıtma sıcaklığına ısıtılmışsa, soğuk büzülmeyi ortadan kaldırmak ve termal şoku azaltmak için D2 malzemesini ön ısıtma için fırının üstüne yerleştirmenizi öneririz, böylece çatlama en aza indirilir.

2. Austenitleme (Sertleştirme)

Bu, ısıl işlem işleminin ikinci adımıdır. Austenitleme, ferrit-perlit yapısını ostenite dönüştürür ve karbürlerin büyük bir kısmını çözer. D2 çeliği, özelliklerini geliştirmek için ostenitleme sırasında çeşitli karmaşık alaşım karbürlerinin çözülmesine bağlıdır.

Bu adımın sıcaklık aralığı 980–1025°C (1796–1877°F) olup, ıslatma süresi genellikle inç başına 45-60 dakikadır (mm başına 1,8-2,4 dakika). 25,4 mm'den (1 inç) daha kalın ürünler için minimum 45-60 dakikalık bir ıslatma süresi önerilir. Aşırı ıslatma veya aşırı ısıtma, moleküler yapıyı bozarak kırılganlığa neden olabilirken, yetersiz ıslatma ise yetersiz sertliğe yol açar.

3. Söndürme

Islatma işleminden sonra çelik, dönüşüm sıcaklığının altındaki bir sıcaklığa hızla soğutulur ve sert martensitik bir yapı elde edilir. Söndürme üçüncü adımdır.

D2, hava ile sertleşen bir takım çeliğidir ve bu tür çeliklerin sulandırılması için tercih edilen yöntem hava ile söndürmedir. Hava ile söndürme, deformasyonu ve boyutsal değişimleri önemli ölçüde azaltabilir. Ancak, çok büyük kesitler için, yalnızca hava soğutması tam sertliğe ulaşmaya yetmeyebilir; bu gibi durumlarda, uygun dönüşümü sağlamak için yağ ile söndürme veya çalkalanmış tuz banyoları düşünülebilir.

Hava soğutması seçilirse, D2 iş parçasını fırından çıkarın ve doğal olarak yaklaşık 150°F (66°C) sıcaklığa soğumasını bekleyin. Atmosferle teması önlemek için, tüm görünür kırmızı ısı gidene kadar parçayı folyo zarfı içinde kapalı tutmak önemlidir.

Düzleştirme gerekiyorsa, bu işlem 205°C'nin (400°F) üzerindeki bir sıcaklıkta yapılmalıdır.

4. Temperleme

Tavlama (veya çekme), sertleştirilmiş çeliklerin tokluğunu ve sünekliğini iyileştirmek, iç gerilimleri gidermek ve istenen mekanik özelliklere ulaşmak için termal bir işlemdir. Söndürülmüş martensiti tavlanmış martensite dönüştürür. Söndürülmüş martensiti çok serttir ancak aynı zamanda kırılgandır ve tavlanmadan çatlamaya karşı oldukça hassastır. Tavlama ayrıca tane yapısını da iyileştirir.

Tavlama, söndürmeden hemen sonra, parçalar 125-150°F (52-65°C) sıcaklığa ulaştığında yapılmalıdır.

Aşınma direncini ve gerilim gidermeyi iyileştirmek için D2 için çift temperleme veya hatta üçlü temperleme öneriyoruz. İlk temperleme için sıcaklık 960°F (515°C) olup, her bir inç (25 mm) kesit için 2 saatlik bir ıslatma süresi vardır. İkinci temperleme, ilk temperlemeden sonra sıcaklığın oda sıcaklığına düşmesini beklemelidir. İkincil temperleme 900°F (480°C) sıcaklıkta olup, her bir inç kesit için 2 saatlik ıslatma süresi vardır.

400°F (205°C) sıcaklıkta tek bir tavlama ile 62 HRC elde edilebilmesine rağmen, aşınma direncini artırmak ve stresi ortadan kaldırmak için 900°F'de çift tavlama yapılmasını öneriyoruz.

Sertleştirilmiş D2 çelik malzeme için, önemli taşlama, kaynaklama veya elektrik deşarj işleme (EDM) sonrasında, gerilim giderme için temperlemeyi de öneriyoruz. Bu, önceki temperleme sıcaklığından 25-50°F (14-28°C) daha düşük bir sıcaklıkta gerçekleştirilir. ²

Özet

Özetle, yukarıdakiler D2 çeliği için yaygın bir ısıl işlem şemasıdır. Bu işlemde, deformasyona veya çatlamaya neden olabilecek dengesiz ısıtma gibi dikkate alınması gereken birkaç ayrıntı vardır. Östenitleme sırasında aşırı ısıtma veya aşırı ıslatma, aşırı tane büyümesine yol açarak çeliği kırılgan hale getirebilir. D2 çeliğine uygulanan ısıl işlemin sonuçları için, D2 çelik sertliği Isıl işlemin uygun olup olmadığını doğrulamak için tek başına ölçüm yeterli değildir. Mukavemet, tokluk, aşınma direnci ve mikroyapısal özellikler gibi diğer performans göstergeleri kaliteyi daha iyi yansıtır.

1. ASM Uluslararası. (1991). ASM El Kitabı, Cilt 4: Isıl İşlem. ASM Uluslararası. ↩︎
2. Leed, RM (2007). Takım ve Kalıp Yapımı Sorun Giderici. Üretim Mühendisleri Derneği (SME). ↩︎