D2 Құрал болат: Суық жұмыс істейтін болат болат

1. Кіріспе

D2 аспаптық болаты өзінің ерекше тозуға төзімділігімен және өлшемдік тұрақтылығымен бұрыннан танылған, оны суықта жұмыс істейтін қолданбаларда негізгі құрал етеді.

20 ғасырдың басындағы легірлеу технологиясының жетістіктерінен туындады, D2 - жоғары көміртекті, ауыр тозу жағдайында жұмыс істейтін құралдар үшін эталонды белгілейтін жоғары хромды болат.

Бұл мақала сипаттарды зерттейді, ұқсату, және D2 аспаптық болаттың қолданылуы, оның әртүрлі салаларға жарамдылығы туралы негізгі сұрақтарға жауап беру.

Оның химиялық құрамын зерттей отырып, физикалық және механикалық қасиеттері, термиялық өңдеу хаттамалары, және өңдеу қиындықтары,

Біз D2 неге күрделі құрал талаптары үшін таңдаулы таңдау болып қала беретінін жан-жақты түсінуге тырысамыз.

2. Химиялық құрамы

Д2 Құрал болат Оның ерекше тозуға төзімділігі мен өлшемдік тұрақтылығы мұқият құрастырылған қорытпа химиясына байланысты.

Жоғары көміртекті құрамды хромның стратегиялық қосындыларымен біріктіру арқылы, молибден, және ванадий, металлургтер тозуға қарсы тұратын және ауыр жүктеме кезінде кескіш жиектерді сақтайтын қатты карбидтерге бай матрицаны жасайды..

Негізгі легирлеуші ​​элементтер және олардың рөлдері

Элемент	Типтік мазмұн (%)	Металлургиялық рөл
Көміртегі (Б)	1.40 - 1.60	Цементит пен күрделі хром карбидтерін түзеді; қаттылық пен тозуға төзімділікпен тікелей байланысты
Хромий (Кр)	11.00 - 13.00	Қатты M₇C₃ және M₂₃C₆ карбидтердің түзілуіне ықпал етеді.; коррозияға төзімділігін арттырады; беріктікті арттырады
Молибден (Әзірлеу)	0.70 - 1.40	Алдыңғы карбидтерді тазартады; қаттылық пен қызыл-қаттылықты арттырады; аустенизация кезінде дәннің өсуін тежейді
Ванади (V)	0.30 - 1.10	Жиектерді ұстап тұруды жақсартатын және микро-жарылуға қарсы тұратын өте қатты MC типті карбидтерді жасайды
Марганец (М.на)	≤ 1.00	Допидизатор ретінде әрекет етеді; қатаюға көмектеседі, бірақ артық қосылса, қаттылықты азайтады
Кремний (Жіне)	≤ 1.00	Допидизатор; беріктікке қарапайым үлес қосады және карбид морфологиясына үлес қосады

Сипаттамалық карбид фазалары

D2 тозуға төзімділігі а-дан туындайды қос карбидті жүйе:

Хромға бай карбидтер (M₇c₃, M₂₃c₆)

• Бұл хром карбидтері шыңдалған мартенсит матрицасында блокты немесе бұрыштық тұнбалар түрінде көрінеді..
• Олар шамамен есептейді 30-40% көлемі бойынша микроқұрылым, абразивті тозуға жаппай төзімділікті қамтамасыз етеді.

Ванадийге бай МК карбидтері

• Наноөлшемді MC бөлшектері (ванадий мен көміртекке бай) болаттың бойына біркелкі таратыңыз.
• Тіпті а 5-10% MC карбидтерінің көлемдік үлесі жарықшақтардың басталуына кедергі жасау арқылы жиектердің сақталуын күрт арттырады.

3. Баламалы брендтер мен стандарттар

D2 аспаптық болаты бірнеше халықаралық сипаттамаларға сәйкес келеді. Төменде ASTM белгісіне дейінгі негізгі эквиваленттер берілген:

Стандарт/бренд	Белгілеу	Тең	Аймақ
AISI/SAE	Д2 (АҚШ T30402)	-	АҚШ
-Ден	1.2379	D-2	Германия/Еуропа
Ол	SKD11	D-2	Жапония/Азия
BS	BS 1407M40	D-2	Ұлыбритания
Афнор	X210Cr12	D-2	Франция
Астма	A681	D-2	Халықаралық

4. Механикалық қасиеттері

D2 аспаптық болат өте қаттылықты жеткілікті қаттылықпен теңестіреді, сынғыш бұзылуға қарсы тұру кезінде жоғары тозуға төтеп беруге мүмкіндік береді.

Төмендегі кесте оның сөндірілген және шыңдалған күйдегі негізгі механикалық көрсеткіштерін жинақтайды (әдетте 60 Ткект), содан кейін олардың салдары туралы қысқаша талқылау.

Мүлік	Типтік құндылық	Қондырғылары	ЕСталдар
Созылу күші (σₜ)	2 000 - 2 200	МПа	Жоғары шекті беріктік суықта өңдеу операцияларында ауыр жүктемелерді қолдайды.
Бергі күш (σᵧ 0.2%)	1 850 - 2 000	МПа	Жоғары қысу күштері кезіндегі минималды пластикалық деформация өлшемдік дәлдікті сақтайды.
Роквелл C қаттылығы	58 - 62	Ткект	Бетінің ерекше қаттылығы тозуға төзімділікті қамтамасыз етеді.
Бринеллдің қаттылығы (Hbw)	700 - 750	Hbw	Халықаралық стандарттарда айқас сілтеме жасау үшін HRC сәйкес келеді.
Randy v-notch әсері	10 - 15	Джоуль	Сәйкес энергияны сіңіру қырқу және кесу қолданбаларында апатты крекингтің алдын алады.
Үзіліс кезінде созылу	2 - 3	%	Шектеулі икемділік; конструкция шыңдалған секциялардағы төмен деформация қабілеттілігін ескеруі керек.
Қаттылық модулі	20 - 25	МДж/м³	Кернеу-деформация қисығы астындағы аймақ сыну алдындағы жалпы энергияны сіңіру мөлшерін көрсетеді.

5. Физикалық қасиеттері

Оның механикалық өнімділігінен тыс, D2 аспаптық болаты жылу ағынына әсер ететін физикалық сипаттамалардың жиынтығын көрсетеді, өлшемді тұрақтылық, және қызмет көрсетудегі электромагниттік мінез-құлық.

Төменде оның шыңдалғандағы негізгі физикалық қасиеттерінің қысқаша мазмұны берілген (60 Ткект) жай-күй:

Мүлік	Типтік құндылық	Қондырғылары	ЕСталдар & Жартылық
Тығыздық	7.75 g / cm³		Судан ауыр, қалып массасына және өңдеуге әсер етеді.
Жас модуль (Серпімді модуль)	205 Gpa		Жоғары қаттылық жүктеме кезінде ең аз серпімді ауытқуды қамтамасыз етеді.
Пуассонның қатынасы	0.28		Созылған кезде орташа бүйірлік жиырылуын көрсетеді.
Жылу өткізгіштік	20 М / м /		Салыстырмалы түрде төмен жылу өткізгіштік құрал беттерінде жылуды сақтауға көмектеседі.
Нақты жылу сыйымдылығы	460 Дж / кг		Температураны көтеру үшін қажетті энергия, шынықтыру және сөндіру дизайнына қатысты.
Жылу кеңеюінің коэффициенті	11.5 мкм/м·К		Термиялық кеңею әсерлері орташа, температура циклдері бойынша тығыз саңылауларды жеңілдету.
Электрлік кедергісі	0.70 ωωω m		Төмен легирленген болаттарға қарағанда жоғары кедергі, EDM параметрлеріне және электрлік қыздыру тәртібіне әсер ету.
Магниттік өткізгіштігі (Салыстырмалы μᵣ)	1.002		Бос кеңістікке дерлік ұқсас; D-2 магниттік еместігін растайды (диамагнитті) көптеген қолданбалардағы таңба.
Роквелл C қаттылығы (Ерекше, сөндірілді/қатты)	60 Ткект		Механикалық қасиет болса да, қаттылық беттің жанасуына әсер етеді, қажалу, және пайдаланудағы жылу өндіру.

6. Термиялық өңдеу & Ұқсату

D2 аспаптық болаттың өнімділігін оңтайландыру дәл термиялық өңдеуге және мұқият өңдеуге байланысты.

Күйдіруді бақылау арқылы, аустениттеу, сөндіру, Тымбитора, және қосымша криогенді қадамдар,

өндірушілер болаттың қаттылығын реттейді, қаттылық, және суықта жұмыс істеуді талап ететін тапсырмаларға өлшемдік тұрақтылық.

Қыптау және стрессті жеңілдету

Мақсат: Өңдеу үшін D2 жұмсартыңыз, Қалдық кернеулерді жеңілдету, және карбидтерді сфероидизациялайды.

• Рәсім: дейін баяу қыздырыңыз 800-820 ° C, үшін ұстаңыз 2-4 сағат, содан кейін пеште суытыңыз 20 °C/сағ қарай 650 ° °, содан кейін ауа салқындату.
• Нәтиже: Қол жеткізуге ~240 HBW, кесу жиектеріндегі құралдың тозуын азайтатын және сынуды болдырмайтын біркелкі сфероидталған карбидтермен.

Кез келген қатаю циклінің алдында, қолданыңыз стресс алдындағы жеңілдету -та 650 ° ° -ге 1 өңдеуден туындаған кернеулерді жою үшін сағат.

Қатаю (Аустенизация және сөндіру)

Объективті: Мартенситке айналдырыңыз және тозуға төзімділік үшін жеткілікті карбидтерді ерітіңіз.

Ауссеннен:

• Температура: 1 020-1 040 ° °
• Ылғалдау уақыты: 15-30 минут (Бөлшекке байланысты қалыңдығы)
• Ауа: Декарбюризация мен тотығуды болдырмау үшін бақыланатын атмосфералық пеш немесе тұз ваннасы.

Сөндіру:

• Құралдар: Жылы май (50-70 ° C) немесе минималды бұрмалау үшін ауа; тұзды ваннаны сөндіру (400–500 °C) жылдамырақ салқындату және кернеуді азайту үшін.
• Бұрмалау: Арматураларды немесе үзілген сөндіру әдістерін пайдаланыңыз, әсіресе кешенді геометриялар үшін.

Нәтиже: Өнімділік ~62 HRC максимум және майда мартенситті матрица, дисперсті карбидтер.

Шынықтыру циклдері

Нысана: Қаттылық пен қаттылықты теңестіріңіз, сынғыштығын азайту, және сөндіргіш кернеулерді босатады.

• Төмен температуралы температура (150-200 ° C):

• • Нәтиже: Қаттылық қалады 60-62 HRC, қарапайым қаттылықпен. Тозуға төзімділік пен жиекті ұстауды талап ететін қолданбалар үшін өте қолайлы.

• Орташа температуралы температура (500–550 °C):

• • Нәтиже: Қаттылық төмендейді 55-58 HRC ал қаттылық артады 20-30%. Соққыға немесе орташа соққыларға ұшыраған құралдар үшін ең қолайлы.

• Рәсім: Істеу қатарынан екі шынықтыру циклдері, ұстау 2 сағат әркім, содан кейін ауа салқындату.

Криогендік күтім

Мақсат: Ұсталған аустенитті мартенситке айналдыру және карбидтің таралуын тазарту.

• Өңдеу: Тоқтағаннан кейін, дейін салқын –80 °C (құрғақ мұз/этанол) -ге 2 сағат, содан кейін бөлме температурасына оралыңыз.
• Пайда келтіру: Қаттылықты арттырады 2–3 HRC және қаттылығын айтарлықтай жоғалтпай тозуға төзімділікті аздап жақсартады.

Қорытынды стрессті жеңілдету және түзету

Қалыптастырудан кейін (және криогенді өңдеу, Егер пайдаланылса), жүргізу а соңғы стрессті жеңілдету -та 150-200 ° C -ге 1 сағат. Бұл қадам өлшемдерді тұрақтандырады және қызмет көрсету кезінде қисаю қаупін азайтады.

7. Айналымдылық & Дайындық

D2 аспаптық болаттың құрамында карбидтің жоғары мөлшері және алдын ала қатайтылған микроқұрылымы өңдеу және дайындау кезінде ерекше қиындықтар туғызады..

Сәйкес құралды таңдау арқылы, кесу параметрлерін оңтайландыру, және мамандандырылған дәнекерлеу және өңдеу әдістерін орындау,

өндірушілер дәл шығара алады, D2 тозуға төзімді қасиеттерін сақтай отырып, жоғары сапалы бөлшектер.

Өңдеу шыңдалған D2

Жасытылған D2 болса да (~240 HBW) машиналар оңай, көптеген қолданбалардан басталады алдын ала қатайтылған қор (50 ± 2 Ткект). Бұл жағдайда:

• Құралдар:

• • Карбидті кірістірулер TiC немесе TiCN жабындары бар қатты хром және ванадий карбидтерінің тозуына қарсы тұрады.
  • Поликристалды текше бор нитриді (PCBN) шыңдалған беттерді жоғары көлемді тегістеу үшін керемет.

• Кесу параметрлері:

• • Жылдамдық: 60карбид үшін –90 м/мин; 100PCBN үшін –150 м/мин.
  • Арна: 0.05Құралдың қызмет ету мерзімі мен бетті өңдеуді теңестіру үшін –0,15 мм/айн.
  • Кесу тереңдігі: 0.5-2 мм; таяз асулар кесу күштерін және жылудың пайда болуын азайтады.

• Салқындатпа: Су тасқыны салқындату сұйықтығы немесе құрал арқылы жеткізу жиектердің жиналуын азайтады және кесу аймақтарын төменде сақтайды 200 ° °, карбидтің тартылуын болдырмайды.

Өтпелі, осы ұсыныстарды қабылдау беттің тұтастығын және өлшем дәлдігін арттырады, шыдамдылыққа ие құралдар үшін өте маңызды.

Дәнекерлеу және жөндеу

D2 дәнекерлеу крекингті болдырмау және мартенситті матрицаны сақтау үшін мұқият бақылауды талап етеді:

1. Алдын ала қыздыру: Бөлшектерді әкеліңіз 200-300 ° C термиялық градиенттерді азайту үшін.
2. Ауырма температурасы: Сақтау 200-650 ° C қалдық кернеулерді жеңілдету үшін өтулер арасында.
3. Толтырғыш металдар: Төмен қорытпаны пайдаланыңыз, қаттылығы жоғары өзек (E.Г., AWS A5.28 ER410NiMo) D2 химиясымен үйлесімді.
4. Дәнекерлеуден кейінгі термиялық өңдеу: Стресстен құтылу 500 ° ° -ге 2 сағат, содан кейін Бөлімге сәйкес күйдіріңіз 5 қаттылық пен қаттылықты қалпына келтіру үшін.

Бұл қадамдар сутегі әсерінен болатын крекингті азайтады және дәнекерлеу аймақтарының негізгі металл өнімділігіне сәйкес келуін қамтамасыз етеді.

Тегістеу және электр разрядтарын өңдеу (РеТМ)

Күрделі геометриялар мен әдемі әрлеу үшін, дәстүрлі емес әдістер өте жақсы:

• Ұнтақтау:

• • Дөңгелекті таңдау: Алюминий-оксидті немесе текше бор нитриді дөңгелектерін пайдаланыңыз (46A60H–54A80H) жылтыратуды болдырмау үшін жұмсақ байланыстармен.
  • Параметрлер: Жеңіл беру (0.01– 0,05 мм) және жоғары доңғалақ жылдамдығы (30 Ханым) кірістілік Ra ≤ 0.4 мкм.

• РеТМ:

• • Шөгу немесе сым EDM механикалық кернеулерді тудырмай күрделі қуыстар жасайды.
  • Диэлектрлік сұйықтық: Бақыланатын шаюы бар көмірсутекті май карбидтердің қайта шөгуіне жол бермейді.
  • Өңдеу жылдамдығы: Әдетте 0,1–0,5 мм³/мин, электрод геометриясына және қуат параметрлеріне байланысты.

EDM және дәл тегістеуді біріктіру D2 компоненттеріне құрал болатының толық қаттылығын сақтай отырып, желіге жақын пішіндер мен айна әрлеуіне қол жеткізуге мүмкіндік береді..

Беттік өңдеу және жабу

Құралдың қызмет ету мерзімін одан әрі ұзарту үшін, осы аяқтау нұсқаларын қарастырыңыз:

• Жылтырату: Ra ≤ дейін соңғы жылтырату 0.2 мкм үйкеліс пен қоқыстардың адгезиясын азайтады.
• PVD жабындары: Титан нитриді (Фольга) немесе алюминий титан нитриді (Алтын) қабаттар қатты қосады, төмен үйкеліс беті, дейін тозу мерзімін арттырады 50%.
• Нитраж: Төмен температурада газды азоттау (500 ° °) қатайған корпус түзу үшін азотты таратады, бет қаттылығын HRC дейін арттыру 70+ негізгі өлшемдерді бұрмаламай.

8. D2 суық өңдеу құралы болатының негізгі қолданбалары

D2 тозуға төзімділік пен қаттылық костюмдерінің балансы:

• Суық жұмыс өледі: Бланкіш, қалыптастыру, және кесу операциялары асып түседі 1 миллион цикл.
• Кесу пышақтары: Абразивті шламдар астында өткір жиектерді сақтайтын жоғары жылдамдықты кесетін пышақтар.
• Соққы және штамптар жиынтығы: Автокөлік және тұрмыстық техника өнеркәсібі үшін мөрленген компоненттерде сенімді өнімділік.
• Бөлшектерді киіңіз: Роликтер, эжекторлы түйреуіштер, және жоғары абразивті ортадағы төлкелер.
• Қоспаның көмегімен құрал-саймандық кірістірулер: D2 конформды салқындату арналарымен біріктірілген гибридті қалып кірістірулері.

9. Өнімділікті салыстыру: D2 қарсы. Басқа аспаптық болаттар

D2 суық өңдейтін аспаптық болат өзінің ерекше тозуға төзімділігімен және қалыпты беріктігімен кеңінен танымал.

Дегенмен, өндірістік қолданбалар үшін аспаптық болатты таңдауда, өнімділіктегі айырбастарды бағалау үшін D2-ні басқа танымал аспаптық болаттармен салыстыру өте маңызды, төзімділік, және өзіндік құны.

Бұл бөлімде D2 мен A-2 егжей-тегжейлі салыстыру қарастырылған, М-2, және S-7, деректермен және нақты жағдай туралы түсініктермен қолдау көрсетіледі.

Құрал болатының салыстыру кестесі

10. Қорытынды

D2 суық өңдейтін аспаптық болат тозуға төзімділігінің теңдесі жоқ үйлесімімен ерекшеленеді, өлшемді тұрақтылық, және жылу тұрақтылығы.

Оның кең ауқымды қолданудағы әмбебаптығы - дәстүрлі суық өңдеуден бастап жаңадан пайда болған қоспаларды өндіру әдістеріне дейін - оны заманауи өндірісте таптырмас материал етеді..

D2 химиялық құрамының нюанстарын түсіну, Механикалық қасиеттері, және өңдеу әдістері күш береді

оның әлеуетін толық пайдалану үшін инженерлер мен дизайнерлер, өз жобаларында оңтайлы өнімділік пен тиімділікті қамтамасыз ету.