Tổng quan kỹ thuật và ứng dụng của thép công cụ D6

Thép công cụ D6 được phân loại theo Hệ thống AISI như một loại có hàm lượng cacbon cao, hàm lượng crom cao thép công cụ làm việc nguội. Thép trong danh mục này thường có hàm lượng crom danh nghĩa khoảng 12%, đây là yếu tố cơ bản đối với đặc tính hiệu suất của chúng. Các đặc tính cụ thể được tinh chỉnh thông qua các biến thể của các nguyên tố hợp kim, chẳng hạn như carbon, molypden, vanadi và mangan.

1. Thành phần hóa học của thép công cụ D6

• Cacbon (C): 2.00 – 2.20%
• Crom (Cr): 11.50 – 12.50%
• Mangan (Mn): 0.20 – 0.40%
• Silic (Si): 0.20 – 0.40%
• Phốt pho (P): Tối đa 0,03%
• Lưu huỳnh (S): Tối đa 0,03%
• Vonfram (W): 0.60 – 0.90%

2. Tính chất chính của thép D6

Việc hiểu được các tính chất của D6 rất quan trọng để xác định xem nó có phù hợp với ứng dụng của bạn hay không.

2.1 Độ cứng và khả năng chống mài mòn

Một lợi thế chính của Thép công cụ D6 là khả năng chống mài mòn rất cao. Điều này bắt nguồn trực tiếp từ hàm lượng cacbon và crom cao, thúc đẩy sự hình thành các cacbua giàu crom cứng trong cấu trúc vi mô của thép sau khi xử lý nhiệt. Được tôi luyện và ram đúng cách, D6 thường đạt được độ cứng của giữa 54 và 61 HRC. Khả năng chống mài mòn của nó thường vượt trội hơn so với các loại thông thường hơn Thép công cụ D2, làm cho nó phù hợp với các ứng dụng đòi hỏi tuổi thọ cao trong điều kiện mài mòn.

2.2 Độ bền

Sự đánh đổi cho khả năng chống mài mòn cao của D6 là độ dẻo dai thấp hơn. So với thép chống va đập (như loại S) hoặc các loại thép gia công nguội khác có hàm lượng cacbon thấp hơn (như loại A hoặc D2), Thép công cụ D6 giòn hơn. Cùng một loại cacbua cứng chống mài mòn có thể khiến thép dễ bị mẻ hoặc nứt hơn khi va đập. Do đó, các ứng dụng liên quan đến tải va đập hoặc va đập đáng kể thường không được khuyến khích sử dụng Thép công cụ D6.

2.3 Độ cứng và xử lý nhiệt

D6 là một thép tôi sâu, nghĩa là nó có thể đạt được độ cứng tương đối đồng đều thông qua mặt cắt ngang của nó, ngay cả ở kích thước lớn hơn. Nó thường là một làm cứng bằng dầu cấp, mặc dù có thể được làm cứng bằng không khí với một số hy sinh về độ cứng có thể đạt được. Việc tôi sau khi làm cứng là điều cần thiết để giảm ứng suất và đạt được sự cân bằng mong muốn về độ cứng và độ dẻo dai.

2.4 Độ ổn định kích thước

Là thép tôi dầu, D6 có thể biểu hiện những thay đổi lớn hơn về kích thước trong quá trình xử lý nhiệt so với các loại thép tôi khí như Thép công cụ D2. Cần kiểm soát cẩn thận quá trình xử lý nhiệt nếu dung sai kích thước chặt chẽ là rất quan trọng.

2.5 Khả năng gia công và khả năng nghiền

Do độ cứng cao và hàm lượng cacbua đáng kể, thép D6 được coi là khó gia công và nghiền hơn so với thép hợp kim thấp hơn hoặc thậm chí là D2. Điều này cần được đưa vào quy trình sản xuất và chi phí.

3. Xử lý nhiệt

Dựa trên kinh nghiệm sâu rộng của chúng tôi về thép công cụ, sau đây là hướng dẫn thực tế về xử lý nhiệt thép công cụ D6:

3.1 Làm nóng trước

Việc làm nóng trước thép D6 trước giai đoạn tôi cứng chính là rất quan trọng, đặc biệt đối với các công cụ lớn hơn hoặc phức tạp. Bước này giảm thiểu sốc nhiệt, giảm nguy cơ nứt hoặc biến dạng sau này.

• Mục đích: Làm nóng thép đồng đều và chậm, qua đó chuẩn bị thép cho nhiệt độ austenit hóa cao hơn.
• Thực hành điển hình: Sử dụng một hoặc hai giai đoạn làm nóng trước, thường ở mức từ 650°C đến 760°C (1200°F đến 1400°F).
• Thời gian giữ: Đảm bảo toàn bộ dụng cụ đạt đến nhiệt độ làm nóng trước đồng đều. Điều chỉnh thời gian dựa trên phần dày nhất (hướng dẫn chung có thể là 10-15 phút, nhưng mặt cắt ngang là chìa khóa).

3.2 Austenit hóa (Làm cứng)

Đây là giai đoạn gia nhiệt quan trọng, trong đó cấu trúc vi mô của thép chuyển thành austenit, chuẩn bị cho quá trình tôi cứng.

• Mục đích: Để hòa tan cacbua và đạt được hàm lượng cacbon thích hợp trong pha austenit.
• Nhiệt độ: Thông thường dao động từ 950°C đến 1050°C (1740°F đến 1920°F). Tuy nhiên, hãy luôn tham khảo bảng dữ liệu cụ thể do Aobo Steel cung cấp để biết chính xác lô D6 mà bạn đang sử dụng. Điều này rất quan trọng để có kết quả tối ưu.
• Thời gian ngâm: Giữ ở austenit hóa nhiệt độ trong một khoảng thời gian đủ để quá trình chuyển đổi hoàn tất. Một hướng dẫn chung là 1 giờ cho mỗi 25mm (1 inch) độ dày. Thời gian không đủ sẽ dẫn đến quá trình đông cứng không hoàn toàn, trong khi thời gian quá dài có thể khiến hạt phát triển và làm giảm độ dẻo dai.

3.3 Làm nguội

Làm mát nhanh, hoặc dập tắt, biến đổi austenit thành martensit cứng.

• Phương pháp chính: Thép công cụ D6 là thép tôi dầu. Làm nguội bằng dầu cung cấp tốc độ làm nguội đủ nhanh để tôi, đồng thời ít khắc nghiệt hơn nước, giúp giảm đáng kể nguy cơ nứt và biến dạng.
• Thay thế: Đôi khi có thể làm nguội bằng không khí nhưng thường cho độ cứng thấp hơn. Chỉ cân nhắc tùy chọn này nếu việc giảm thiểu biến dạng là ưu tiên tuyệt đối và mức độ cứng thấp hơn là chấp nhận được.
• Thủ tục: Làm nguội bộ phận đó trong dầu cho đến khi đạt đến nhiệt độ phòng hoặc cao hơn một chút (khoảng 65°C / 150°F).

3.4 Làm nguội

Thép cứng, đặc biệt là martensite, giòn và chứa ứng suất bên trong. Tôi luyện là điều cần thiết để cải thiện độ dẻo dai và giảm bớt những ứng suất này.

• Mục đích: Giảm độ giòn và tăng độ dẻo dai, giúp dụng cụ dễ sử dụng hơn.
• Sự giới thiệu: Tôi thép D6 bằng phương pháp tôi kép được khuyến khích sử dụng để đảm bảo giải phóng ứng suất tối đa và ổn định kích thước.
• Nhiệt độ: Nhiệt độ tôi luyện cụ thể phụ thuộc vào độ cứng cuối cùng mong muốn. Nhiệt độ cao hơn thường có nghĩa là độ cứng thấp hơn nhưng độ dẻo dai cao hơn. Phạm vi điển hình là từ 150°C đến 550°C (300°F đến 1020°F). Tham khảo các khuyến nghị cụ thể của Aobo Steel để biết sự cân bằng độ cứng/độ dẻo dai mà bạn cần.
• Thời gian: Giữ ở nhiệt độ tôi luyện trong khoảng 2 giờ cho mỗi độ dày 25mm (1 inch) mỗi chu trình tôi luyện.

3.5 Đạt được kết quả tốt hơn và tránh các vấn đề

Kiểm soát quy trình đúng cách là yếu tố quan trọng để đạt được quá trình xử lý nhiệt thành công.

3.5.1 Độ ổn định kích thước

Trong khi một số loại thép dòng D có độ ổn định tốt khi tôi bằng không khí, thì việc tôi bằng dầu thông thường của D6 làm tăng nguy cơ biến dạng. Để giảm thiểu điều này:

• Sử dụng chu trình làm nóng trước thích hợp.
• Đảm bảo gia nhiệt đồng đều trong quá trình austenit hóa.
• Sử dụng kỹ thuật làm nguội dầu và khuấy đúng cách.
• Cân nhắc việc giảm ứng suất sau khi gia công thô, trước khi xử lý nhiệt cuối cùng.

3.5.2 Giảm ứng suất (Sau khi làm cứng)

Các hoạt động như mài nặng, hàn hoặc EDM có thể gây ra ứng suất sau khi tôi cứng.

• Khi cần thiết: Áp dụng chu trình giảm ứng suất nếu có công việc làm cứng đáng kể được thực hiện.
• Nhiệt độ: Thông thường từ 15°C đến 30°C (25°F đến 50°F) dưới nhiệt độ tôi luyện cuối cùng được sử dụng.
• Thời gian: Giữ nguyên trong 1-2 giờ cho mỗi độ dày 25mm (1 inch).

3.5.3 Các vấn đề chung về xử lý nhiệt

Các quy trình không chính xác có thể gây ra:

• Nứt: Thường do sốc nhiệt (làm nóng trước không đủ hoặc làm nguội quá mạnh).
• Sự biến dạng: Do quá trình làm nóng/làm lạnh không đồng đều hoặc ứng suất bên trong.
• Độ cứng không đủ: Kết quả của nhiệt độ/thời gian austenit hóa không chính xác hoặc tôi không đủ.

4. Ứng dụng của thép D6

Với khả năng chống mài mòn cao, Thép công cụ D6 chủ yếu được sử dụng cho:

• Khuôn dập sản xuất dài
• Đấm tạo hình nguội và chết
• Các thành phần dụng cụ chịu sự mài mòn nghiêm trọng
• Các ứng dụng đòi hỏi phải duy trì độ sắc bén khi sử dụng trong thời gian dài

5. So sánh với các loại thép công cụ khác

5.1 D6 đấu với D2

• Khả năng chống mài mòn: D6 thường có khả năng chống mài mòn cao hơn.
• Độ bền: D2 thường có độ bền tốt hơn.
• Làm cứng: D6 chủ yếu được tôi bằng dầu; D2 được tôi bằng không khí, mang lại độ ổn định kích thước tốt hơn trong quá trình xử lý nhiệt.
• Khả năng gia công: D2 thường dễ gia công và mài hơn.

5.2 D6 đấu với Ngày 3

• Cả hai đều là loại thép có hàm lượng carbon cao, crom cao, được tôi bằng dầu và nổi tiếng với khả năng chống mài mòn cực cao.
• Có thể tồn tại những khác biệt nhỏ về thành phần (đôi khi là W hoặc V trong Thép công cụ D6).
• Xử lý nhiệt D3 có thể là một thách thức và hiện nay việc sản xuất loại vật liệu này ít phổ biến hơn.

5.3 D6 đấu với D7

• Thép D7 có chứa thêm vanadi, có khả năng chống mài mòn cao hơn so với Thép công cụ D6.
• D7 thường có độ dẻo dai thấp hơn D6 và yêu cầu nhiệt độ tôi cao hơn.

6. Những cân nhắc khi lựa chọn thép công cụ D6

Thép D6 là lựa chọn tuyệt vời cho các ứng dụng cụ thể đòi hỏi khả năng chống mài mòn tối đa trong gia công nguội. Tuy nhiên, hãy cân nhắc kỹ lưỡng:

• Độ bền thấp hơn: Không phù hợp cho các ứng dụng có tác động mạnh.
• Xử lý: Khó gia công và nghiền hơn.
• Xử lý nhiệt: Quá trình làm nguội bằng dầu đòi hỏi phải kiểm soát cẩn thận để đảm bảo độ ổn định về kích thước.
• Khả dụng: Có thể khó tìm hơn thép công cụ D2.

7. Điểm tương đương

Tại Aobo Steel, chúng tôi có kiến thức sâu rộng về thép công cụ, bao gồm Thép công cụ D6. Với hơn 40 nhà cung cấp ổn định và chuyên môn rèn sâu, chúng tôi có thể giúp bạn đánh giá xem Thép công cụ D6 có phải là vật liệu tối ưu cho nhu cầu của bạn hay không hoặc đề xuất các giải pháp thay thế phù hợp.