Thép công cụ D2 so với A2

Thép công cụ D2 Và Thép công cụ A2 đều là cả hai thép công cụ làm việc nguội và phù hợp để sử dụng trong điều kiện dưới 200°C (390°F). Nếu sử dụng trong điều kiện nhiệt độ cao, chúng có thể bị ủ hoặc nứt do sốc nhiệt, dẫn đến hỏng vật liệu.

Trong hệ thống phân loại AISI, A2 thuộc nhóm “hợp kim trung bình, tôi bằng không khí” (Nhóm A), trong khi D2 thuộc nhóm “nhiều cacbon, nhiều crom” (Nhóm D).

1. Thành phần hóa học và cấu trúc vi mô

Thép D2 là thép có hàm lượng cacbon cao, hàm lượng crom cao. Theo quan điểm về cấu trúc vi mô, các nguyên tố này tạo thành một lượng lớn cacbua, đặc biệt là cacbua M7C3 giàu crom. Chính các cacbua này tạo cho D2 độ cứng cao mặc sức đề kháng và độ cứng. Sau khi thích hợp xử lý nhiệt, phần thể tích của cacbua không hòa tan trong cấu trúc vi mô của D2 xấp xỉ 13%, cao hơn đáng kể so với A2.

Hàm lượng crom xấp xỉ 5% trong thép A2 mang lại cho thép khả năng chống làm mềm ở nhiệt độ cao. A2 có khả năng chống mài mòn tốt do cấu trúc vi mô của nó, có các cấu trúc martensit cacbon cao và carbide phân bố đồng đều. Mặc dù A2 chứa carbide hợp kim, nhưng kích thước hạt của nó nhỏ hơn so với thép dòng D2.

Tài liệu tham khảo: 1. JR Davis, Sổ tay kim loại phiên bản để bàn, ấn bản thứ 2, Ủy ban Sổ tay Quốc tế ASM. 2. Tiến sĩ Rafael A. Mesquita, THÉP CÔNG CỤ Tính chất và hiệu suất, Nhà xuất bản CRC.

2. Độ cứng và khả năng chống mài mòn

Cả thép công cụ D2 và thép công cụ A2 đều có khả năng chống mài mòn tuyệt vời, trong đó D2 có khả năng chống mài mòn cao hơn A2. Các lý do cho điều này được giải thích trong đoạn trước theo quan điểm về thành phần và cấu trúc vi mô. Dựa trên kinh nghiệm của chúng tôi, khả năng chống mài mòn của D2 có thể được cải thiện bằng 30% lên 40% so với A2. Sau khi trải qua quá trình sự tôi luyện Quá trình xử lý nhiệt, D2 có thể đạt được độ cứng Rockwell là 58 HRC, giúp cải thiện khả năng chống mài mòn từ 25% đến 30% so với quá trình tôi luyện truyền thống.

3. Độ cứng

Thép công cụ A2 được đặc trưng bởi độ bền cao độ bền. So với D2, thép A2 có độ dẻo dai cao hơn, trong khi D2 giòn hơn. Độ dẻo dai thấp hơn của thép D2 là do hàm lượng cacbon cao và chính những cacbua này mang lại cho thép D2 khả năng chống mài mòn tuyệt vời. Do đó, khả năng chống mài mòn và độ dẻo dai không thể đạt được đồng thời.

4. Độ cứng và xử lý nhiệt

4.1 Làm cứng và biến dạng không khí

A2 và D2 đều là các loại thép chủ yếu sử dụng không khí dập tắt. Làm nguội bằng khí là quá trình làm nguội từ nhiệt độ austenit hóa xuống nhiệt độ phòng để đạt được độ cứng hoàn toàn. Ưu điểm của nó bao gồm biến dạng vật liệu tối thiểu và nguy cơ nứt thấp. So với thép tôi bằng dầu hoặc tôi bằng nước, A2 và D2 ít biến dạng hơn, chính xác là vì nhiệt độ thay đổi trong quá trình tôi bằng khí rất chậm.

Cả A2 và D2 đều thể hiện độ ổn định kích thước tuyệt vời trong quá trình tôi. Khi tôi trong không khí ở nhiệt độ tôi thích hợp, A2 giãn nở khoảng 0,001 inch trên một inch. D2 đạt được cái gọi là "thay đổi không chiều" bằng cách kiểm soát chính xác sự cân bằng giữa austenite và martensite thông qua nhiều chu kỳ tôi luyện. Chúng tôi muốn nhấn mạnh rằng D2 giữ lại tới 20% cấu trúc austenite của nó sau khi tôi. Nếu không được xử lý đúng cách thông qua quá trình tôi luyện tiếp theo hoặc xử lý ở nhiệt độ thấp, điều này có thể dẫn đến sự không ổn định về kích thước.

4.2 Ủ

Một chu kỳ tôi luyện đơn thường đủ cho A2, trong khi D2 đòi hỏi một chu kỳ tôi luyện phức tạp. Nhiệt độ tôi luyện đơn cho A2 là 400°F (205°C). Nếu cần một chu kỳ tôi luyện thứ hai, nhiệt độ sẽ giảm nhẹ xuống còn 375°F (190°C). Mục đích của chu kỳ tôi luyện thứ hai cho A2 là tinh chỉnh cấu trúc hạt. Sau chu kỳ tôi luyện thứ hai, A2 đặc biệt có lợi cho các bộ phận có mặt cắt ngang phức tạp, góc nhọn hoặc các bộ phận đòi hỏi tuổi thọ dụng cụ dài hơn và độ bền tốt hơn.

Đối với D2, nhiệt độ ram đơn là 400°F (205°C), có thể đạt độ cứng khoảng 62 HRC. Tuy nhiên, phương pháp được khuyến nghị và phổ biến hơn đối với D2 là ram kép. Nhiệt độ ram đầu tiên trong quy trình ram kép là 960°F (515°C), sau đó là lần ram thứ hai ở 900°F (480°C), với mỗi lần ram kéo dài 2 giờ cho mỗi inch mặt cắt ngang. Quy trình ram kép ở nhiệt độ cao này tinh chỉnh cấu trúc hạt, tăng cường đáng kể khả năng chống mài mòn và giảm ứng suất. Đối với D2, một loại thép tôi không khí có hàm lượng cacbon cao, hàm lượng crom cao, chúng tôi đặc biệt khuyên bạn nên ram kép, và trong một số trường hợp thậm chí là ram ba, để thúc đẩy quá trình chuyển đổi austenit còn lại thành martensite.

5. Khả năng gia công và khả năng nghiền

A2 dễ gia công và mài, trong khi D2 khó gia công và mài. Nếu gia công và mài thép W1 được đặt thành 100, thì A2 đạt 60 điểm và D2 đạt 45 điểm. Văn bản trên giải thích lý do tại sao D2 khó gia công và mài theo quan điểm về thành phần và cấu trúc vi mô. Đây là một ví dụ khác về hai mặt của cùng một đồng xu.

6. Ứng dụng điển hình

Ứng dụng của thép công cụ D2: D2 được sử dụng rộng rãi cho chết lâu dàiKhả năng chống mài mòn đặc biệt của nó làm cho nó trở nên lý tưởng cho:

• Khuôn dập, khuôn định hình và khuôn kéo sâu: Đặc biệt dành cho các đợt sản xuất dài ngày, cắt cán mỏng và cán chỉ.
• Đục và khuôn đột lỗ: Do khả năng chống mài mòn cao.
• Dao cắt và dao rạch: Dùng để sản xuất khối lượng lớn trên vật liệu có độ dày trung bình hoặc mỏng.
• Đồng hồ đo, dụng cụ đánh bóng, con lăn, khuôn gạch: Nơi mà khả năng chống mài mòn tối đa và độ ổn định về kích thước là tối quan trọng.
• Cắt nóng các sản phẩm rèn: Mặc dù chủ yếu dùng cho gia công nguội, D2 có thể được sử dụng để cắt nóng khi độ bền không quá quan trọng.

Ứng dụng của thép công cụ A2: A2 là lựa chọn đa năng, được đánh giá cao vì khả năng cân bằng giữa khả năng chống mài mòn và độ bền, cùng với độ biến dạng tối thiểu trong quá trình xử lý nhiệt. Các ứng dụng phổ biến bao gồm:

• Khuôn dập và khuôn đột đa năng: Dùng để dập, tạo hình và kéo, đặc biệt là khi cần khả năng chống mài mòn tốt và độ bền cao hơn.
• Trục chính và khuôn mẫu: Đặc biệt đối với các khuôn nhỏ, yêu cầu về độ mài mòn tốt và độ ổn định về kích thước là rất quan trọng.
• Lưỡi cắt: Dùng để cắt nguội, có khả năng chống mài mòn tốt.
• Cưa: Đây là vật liệu đa năng cho nhiều ứng dụng cưa.
• Khuôn đúc đặc: Thường được ưa chuộng hơn D2 hoặc D3 đối với các khuôn và đột dập đặc khi không thể mài nhiều vì A2 cân bằng tốt hơn giữa độ bền và khả năng làm cứng ở các phần lớn hơn.

7. Cân nhắc lựa chọn chiến lược

Khi lựa chọn giữa D2 và A2, hãy cân nhắc những điều sau:

• Khối lượng sản xuất và độ mài mòn:D2 phù hợp với chu kỳ sản xuất cực dài hoặc vật liệu phôi có độ mài mòn cao, trong khi A2 phù hợp với chu kỳ sản xuất trung bình hoặc vật liệu có độ mài mòn thấp.
• Rủi ro va đập và vỡ vụn: Khi nói đến vật liệu dùng để làm dao, thép A2 có độ bền và độ dẻo cao hơn, phù hợp hơn để làm dao. Ngược lại, thép D2 quá giòn và dễ bị mẻ.
• Chi phí chế tạo: Vật liệu D2 khó gia công và nghiền hơn nên vật liệu A2 có chi phí gia công thấp hơn.

Tóm lại, nếu bạn cần vật liệu có khả năng chống mài mòn tốt hơn, D2 là lựa chọn tốt hơn. Ưu điểm của A2 nằm ở độ bền và độ dẻo dai tốt hơn. Ưu điểm trong một tình huống có thể trở thành nhược điểm trong tình huống khác, vì vậy điều quan trọng là phải hiểu đầy đủ các đặc điểm của cả hai vật liệu để đưa ra lựa chọn đúng đắn.