1. 소개
D2 Tool Steel은 탁월한 내마모성과 치수 안정성으로 오랫동안 인식되어 왔습니다., 콜드 작업 응용 분야의 필수품으로 만듭니다.
합금 기술 분야의 20 세기 초반부터 시작, D2는 고 탄소입니다, 심각한 마모 조건에서 작동하는 도구의 벤치 마크를 설정하는 고 염소 강 스틸.
이 기사는 속성을 탐구합니다, 처리, 및 D2 공구강의 응용, 다양한 산업에 대한 적합성에 대한 주요 질문에 대답합니다.
화학 성분을 탐구함으로써, 물리적, 기계적 속성, 열처리 프로토콜, 가공 문제,
우리는 D2가 요구하는 툴링 요구 사항에 대한 선호하는 선택으로 남아있는 이유에 대한 포괄적 인 이해를 제공하는 것을 목표로합니다..
2. 화학 성분
D2 공구강 신중하게 조작 된 합금 화학에 대한 탁월한 내마모성 및 치수 안정성을 빚지고 있습니다..
높은 탄소 함량을 크롬의 전략적 첨가와 결합하여, 몰리브덴, 바나듐, 야금 학자들은 마모에 저항하고 무거운 짐 아래 절단 가장자리를 유지하는 단단한 탄수화물이 풍부한 매트릭스를 만듭니다..
주요 합금 요소와 그 역할
| 요소 | 일반적인 콘텐츠 (%) | 야금 역할 |
|---|---|---|
| 탄소 (기음) | 1.40 – 1.60 | 시멘트 및 복잡한 크롬 탄화물을 형성합니다; 경도 및 내마모성과 직접 관련이 있습니다 |
| 크롬 (Cr) | 11.00 – 13.00 | 단단한 m₇c₃ 및 m₂₃c₆ 카바이드의 형성을 촉진합니다; 부식 저항을 추가합니다; 강화 가능성을 높입니다 |
| 몰리브덴 (모) | 0.70 – 1.40 | 이전 탄화물을 개선합니다; 강인함과 붉은 색을 향상시킵니다; 오스테니 화 중에 곡물 성장을 지연시킵니다 |
| 바나듐 (다섯) | 0.30 – 1.10 | 에지 유지를 향상시키고 미세 홍보에 저항하는 매우 단단한 MC 형 탄화물을 만듭니다. |
| 망간 (망) | ≤ 1.00 | 탈산제 역할을합니다; 강화 가능성을 지원하지만 과도하게 접속하면 강인성을 줄일 수 있습니다 |
| 규소 (그리고) | ≤ 1.00 | 탈산제; 강도에 적당히 기여하고 탄화물 형태에 기여합니다 |
특징적인 카바이드 단계
D2의 내마모성은 a 이중 카바이드 시스템:
크롬이 풍부한 탄화물 (m ₇cl, m ₂₃cl)
- 이 크롬 탄화물.
- 그들은 대략적으로 설명합니다 30–40% 부피 별 미세 구조의, 연마성 마모에 대한 벌크 저항을 제공합니다.
바나듐이 풍부한 MC 카바이드
- 나노 스케일 MC 입자 (바나듐과 탄소가 풍부합니다) 강철 전체에 균일하게 분배하십시오.
- 조차도 5–10% MC 카바이드의 부피 분율.
3. 동등한 브랜드 및 표준
D2 Tool Steel은 여러 국제 사양과 일치합니다. 다음은 ASTM 지정과 동등한 기본입니다.:
| 표준/브랜드 | 지정 | 동등한 | 지역 |
|---|---|---|---|
| aisi/sae | D2 (미국 T30402) | - | 미국 |
| 에서 | 1.2379 | D-2 | 독일/유럽 |
| 그 | SKD11 | D-2 | 일본/아시아 |
| BS | BS 1407M40 | D-2 | 영국 |
| 아프노르 | x210cr12 | D-2 | 프랑스 |
| ASTM | A681 | D-2 | 국제적인 |
4. 기계적 성질
D2 Tool Steel은 충분한 인성으로 극단적 인 경도를 균형을 이룹니다, 부서지기 쉬운 실패에 저항하면서 높은 마모를 견딜 수 있습니다..
아래 표는 켄칭 및 시절 조건에서 주요 기계적 메트릭을 요약합니다. (일반적으로 60 HRC), 그들의 의미에 대한 간단한 토론이 이어졌다.
| 재산 | 일반적인 값 | 단위 | 메모 |
|---|---|---|---|
| 인장강도 (σₜ) | 2 000 – 2 200 | MPa | 높은 최종 강도는 냉 작업 작업에서 무거운 하중을 지원합니다. |
| 항복 강도 (너 0.2%) | 1 850 – 2 000 | MPa | 고 압축력 하에서 최소 플라스틱 변형은 치수 정확도를 보존합니다.. |
| 로크웰 C 경도 | 58 – 62 | HRC | 탁월한 표면 경도는 우수한 내마모성을 보장합니다. |
| 브리넬 경도 (HBW) | 700 – 750 | HBW | 국제 표준의 상호 참조를위한 HRC에 해당합니다. |
| Charpy V-notch 영향 | 10 – 15 | 줄스 | 적절한 에너지 흡수는 전단 및 트리밍 응용 분야에서 치명적인 균열을 방지합니다.. |
| 파단시 신장 | 2 – 3 | % | 제한된 연성; 디자인은 경화 섹션에서 낮은 변형 용량을 설명해야합니다.. |
| 강인한 모듈러스 | 20 – 25 | MJ/M³ | 응력-변형 곡선 하의 영역은 골절 전에 전체 에너지 흡수를 정량화합니다.. |
5. 물리적 특성
기계적 성능을 넘어서, D2 Tool Steel은 열 흐름에 영향을 미치는 물리적 특성을 나타냅니다., 치수 안정성, 서비스 중 전자기 행동.
아래는 강화 된 주요 물리적 특성에 대한 요약입니다. (60 HRC) 상태:
| 재산 | 일반적인 값 | 단위 | 메모 & 의미 |
|---|---|---|---|
| 밀도 | 7.75 g/cm3 | 물보다 무겁습니다, 다이 질량 및 취급에 영향을 미칩니다. | |
| 영률 (탄성률) | 205 평점 | 높은 강성은 하중 하에서 최소 탄성 편향을 보장합니다. | |
| 푸아송비 | 0.28 | 스트레칭시 중간 정도의 측면 수축을 나타냅니다. | |
| 열전도율 | 20 W/m·K | 비교적 낮은 열전도율은 툴링 얼굴의 열 유지에 도움이됩니다.. | |
| 비열 용량 | 460 J/kg·K | 온도를 높이기 위해 필요한 에너지, 템퍼링 및 담금질 디자인과 관련이 있습니다. | |
| 열팽창 계수 | 11.5 µm/m · k | 열 팽창 효과는 중간 정도입니다, 온도 사이클에 대한 단단한 다이 클리어런스를 용이하게합니다. | |
| 전기 저항력 | 0.70 µΩ · m | 저 합금강보다 높은 저항력, EDM 매개 변수 및 전기 가열 거동에 영향을 미칩니다. | |
| 자기 투자율 (상대 μᵣ) | 1.002 | 여유 공간과 거의 동일합니다; D-2의 비자 성을 확인합니다 (반자성) 대부분의 응용 분야에서 캐릭터. | |
| 로크웰 C 경도 (전형적인, 담금질/템퍼링) | 60 HRC | 기계적 특성이지만, 경도는 표면 접촉에 영향을 미칩니다, 마찰, 사용중인 열 발생. |
6. 열처리 & 처리
정확한 열처리 및 신중한 가공에 대한 D2 Tool Steel의 성능 힌지 최적화.
어닐링을 통제함으로써, 오스테니 화, 담금질, 템퍼링, 및 선택적 극저온 단계,
제조업체는 강철의 경도를 조정합니다, 인성, 냉담한 작업을 요구하는 차원 안정성.
어닐링과 스트레스 해소
목적: 가공을 위해 D2를 부드럽게하십시오, 잔류 응력을 완화합니다, 카바이드를 구형화합니다.
- 절차: 천천히 가열하십시오 800–820 ° C, 보관하십시오 2–4 시간, 용광로에서 식 힙니다 20 ° C/시간 에게 650 ℃, 이어서 공기 냉각.
- 결과: 달성 ~ 240 HBW, 절단 가장자리의 공구 마모를 최소화하고 치핑을 방지하는 균일하게 구형 탄화물로.
경화주기 전에, a 프리 스트레스 구제 ~에 650 ℃ ~을 위한 1 가공 유발 응력을 제거하는 시간.
경화 (오스테니 화 및 담금질)
목적: 마르텐 사이트로 변환하고 최대 내마모성을 위해 충분한 탄화물을 용해시킵니다..
오스테니 화:
- 온도: 1 020–1 040 ℃
- 시간을 담그십시오: 15–30 분 (단면 두께에 따라)
- 대기: 대기 및 산화를 방지하기위한 대기 중의 용광로 또는 소금 목욕.
담금질:
- 메디아: 따뜻한 기름 (50–70 ° C) 또는 최소한 왜곡을위한 공기; 소금 목욕 담금질 (400–500 ° C) 더 빠른 냉각과 스트레스 감소를 위해.
- 왜곡 제어: 비품 또는 중단 된 퀀칭 기술을 사용하십시오, 특히 복잡한 형상의 경우.
결과: 수율 ~ 62 HRC 최대 및 마르텐 시트 매트릭스, 분산 된 탄화물.
템퍼링 사이클
목표: 경도와 강인함의 균형, Brittleness를 줄입니다, 담금질 스트레스를 완화합니다.
- 저온 템퍼링 (150–200 ° C):
-
- 결과: 경도가 남아 있습니다 60–62 HRC, 완만 한 강인함. 극심한 내마모성 및 가장자리 보존을 요구하는 응용 프로그램에 이상적입니다..
- 중간 온도 템퍼링 (500–550 ° C):
-
- 결과: 경도가 떨어집니다 55–58 HRC 강인함이 증가하는 동안 20–30%. 충격 또는 중간 정도의 충격에 노출 된 도구에 가장 적합합니다.
- 절차: 공연하다 두 연속 템퍼링 사이클, 보유 2 시간 각, 이어서 공기 냉각.
극저온 치료
목적: 보유 된 오스테 나이트를 마르텐 사이트로 변환하고 탄화물 분포를 개선하십시오.
- 프로세스: 담금질 후, 시원합니다 –80 ° C (드라이 아이스/에탄올) ~을 위한 2 시간, 그런 다음 실온으로 돌아갑니다.
- 혜택: 경도가 증가합니다 2–3 HRC 주목할만한 인성 손실없이 내마모성을 약간 향상시킵니다..
최종 스트레스 완화 및 간직
템퍼링 후 (극저온 치료, 사용하는 경우), 행동 a 최종 스트레스 완화 ~에 150–200 ° C ~을 위한 1 시간. 이 단계는 치수를 안정화시키고 서비스 중 뒤틀의 위험을 최소화합니다..
7. 가공성 & 제작
D2 Tool Steel의 높은 탄화물 함량 및 사전 화폐 미세 구조는 가공 및 제조 중에 고유 한 과제를 제기합니다..
적절한 툴링을 선택하여, 절단 매개 변수 최적화, 특수 용접 및 마무리 관행에 따라,
제조업체는 정확한 생산할 수 있습니다, D2의 내마비 특성을 보존하는 동안 고품질 부품.
가공 경화 D2
어닐링 된 D2 (~ 240 HBW) 기계가 쉽게, 많은 응용 프로그램이 시작됩니다 사전 하류 주식 (50 ± 2 HRC). 이 조건에서:
- 압형:
-
- 카바이드 인서트 TIC 또는 TICN 코팅으로 단단한 크롬 및 바나듐 탄화물의 마모에 저항.
- 다결정 입방 붕소 질화 붕소 (PCBN) 강화 된 표면의 대량 거칠기에 탁월합니다.
- 절단 매개변수:
-
- 속도: 60카바이드의 경우 –90 m/분; 100PCBN의 경우 –150 m/min.
- 밥을 먹이다: 0.05도구 수명과 표면 마감의 균형을 맞추기 위해 –0.15 mm/rev.
- 컷 깊이: 0.5–2 mm; 얕은 패스는 절단력과 열 발생을 줄입니다.
- 냉각수: 홍수 냉각수 또는 통과 통과 전달 200 ℃, 카바이드 풀 아웃 방지.
과도하게, 이러한 권장 사항을 채택하면 표면 무결성과 치수 정확도가 향상됩니다, 꽉 조이는 툴링에 중요합니다.
용접 및 수리
용접 D2는 균열을 피하고 Martensitic 매트릭스를 보존하기 위해 신중한 제어가 필요합니다.:
- 예열: 부품을 가져 오십시오 200–300 ° C 열 구배를 줄이기 위해.
- 층간 온도: 유지하다 200–250 ° C 잔류 응력을 완화하기 위해 패스 사이.
- 필러 금속: 저금리를 사용하십시오, 높은하지 막대 (예를 들어, AWS A5.28 ER410NIMO) D2의 화학과 호환됩니다.
- 용접 후 열처리: 스트레스가 필요합니다 500 ℃ ~을 위한 2 시간, 그런 다음 섹션에 따라 화를냅니다 5 강인함과 경도를 복원합니다.
이 단계는 수소 유발 균열을 최소화하고 용접 구역이 기본 금속 성능과 일치합니다..
연삭 및 전기 방전 가공 (EDM)
복잡한 형상과 미세한 마감 처리, 비 전통적인 방법은 탁월합니다:
- 연마:
-
- 휠 선택: 알루미늄-산화물 또는 입방 붕소 질화물 휠을 사용하십시오 (46A60H-54A80H) 유약을 방지하기 위해 부드러운 본드로.
- 매개 변수: 가벼운 인기 (0.01–0.05 mm) 그리고 높은 휠 속도 (30 m/s) Ra ≤ 수율 0.4 μm.
- EDM:
-
- 싱킹 또는 와이어 EDM 기계적 응력을 유발하지 않고 복잡한 공동을 만듭니다.
- 유전체 유체: 제어 된 플러싱이있는 탄화수소 오일은 탄화물의 재배치를 방지합니다.
- 가공 속도: 일반적으로 0.1–0.5 mm³/min, 전극 형상 및 전력 설정에 따라.
EDM 및 정밀 연삭을 통합하면 D2 구성 요소가 툴 스틸의 전체 경도를 유지하면서 NET 모양과 미러 마감 처리를 가능하게합니다..
표면 마감 및 코팅
도구 수명을 더 확장합니다, 이러한 마무리 옵션을 고려하십시오:
- 세련: Ra ≤에 대한 최종 광택 0.2 µM은 마찰과 잔해를 줄입니다.
- PVD 코팅: 질화티타늄 (주석) 또는 알루미늄 티타늄 질화물 (금) 레이어는 하드를 더합니다, 저속 표면, 마모 수명 증가 50%.
- 질화: 저온 가스 질화 (500 ℃) 질소를 확산시켜 강화 된 경우를 형성합니다, HRC에 대한 표면 경도 향상 70+ 코어 치수를 왜곡하지 않고.
8. D2 Cold Working Tool Steel의 주요 응용 프로그램
D2의 내마모성 및 인성 정장의 균형:
- 냉담한 일이 죽습니다: 블랭킹, 형성, 트리밍 작업을 초과합니다 1 백만주기.
- 절단 블레이드: 고속 전단 나이프는 거친 슬러리 아래로 날카로운 모서리를 유지합니다.
- 펀치와 다이 세트: 자동차 및 기기 산업을위한 스탬프 구성 요소의 신뢰할 수있는 성능.
- 부품을 착용하십시오: 롤러, 이젝터 핀, 그리고 고축성 환경에서의 부싱.
- 첨가제 보조 툴링 인서트: 하이브리드 금형은 D2와 적합성 냉각 채널을 결합한 삽입물을 삽입합니다.
9. 성능 비교: D2 대. 다른 도구 강
D2 Cold Working Tool Steel은 탁월한 내마모성과 중간 정도의 인성으로 널리 인식됩니다..
하지만, 제조 응용 프로그램을위한 공구강 선택, D2를 다른 인기있는 도구 강과 비교하여 성능 상충을 평가하는 것이 중요합니다., 내구성, 그리고 비용.
이 섹션은 D2를 A-2와 상세하게 비교할 수 있습니다., M-2, 및 S-7, 데이터 및 실제 사례 통찰력으로 지원됩니다.
도구 스틸 비교 테이블
| 재산 / 강철 유형 | D-2 | A-2 | M-2 | S-7 |
|---|---|---|---|---|
| 주요 강도 | 내마모성 | 인성 & 치수 안정성 | 붉은 경도 & 절단 성능 | 충격 저항 |
| 경도 (HRC) | 55–62 | 57–62 | 62–66 | 54–58 |
| 내마모성 | ★★★★ ★ | ★★★ ☆☆ | ★★★★★ | ★★ ☆☆☆ |
| 인성 | ★★ ☆☆☆ | ★★★★ ★ | ★★ ☆☆☆ | ★★★★★ |
| 가공성 | ★★ ☆☆☆ | ★★★★ ★ | ★ ☆☆☆☆ | ★★★ ☆☆ |
| 붉은 경도 | ★★ ☆☆☆ | ★★ ☆☆☆ | ★★★★★ | ★★ ☆☆☆ |
| 열처리 안정성 | ★★★ ☆☆ | ★★★★ ★ | ★★ ☆☆☆ | ★★★ ☆☆ |
| 최고의 애플리케이션 | 블랭킹, 트리밍, 펀치 | 형성 다이, 툴링 블록 | 고속 절단기, 훈련 | 끌리기, 주사가 죽습니다, 망치 |
| 비용 수준 | 중간 | 중간 | 높은 | 중간 |
10. 결론
D2 Cold Working Tool Steel은 내마모성의 비교할 수없는 조합으로 눈에 띄는 것입니다., 치수 안정성, 및 열 안정성.
전통적인 냉 작업에서 떠오르는 첨가제 제조 기술에 이르기까지 다양한 응용 분야의 다목적 성.
D2의 화학 성분의 뉘앙스 이해, 기계적 성질, 처리 기술은 권한을 부여합니다
엔지니어와 디자이너는 잠재력을 최대한 활용할 수 있습니다, 프로젝트에서 최적의 성능과 효율성을 보장합니다.
