1. Giới thiệu
Trong số các loại thép làm việc lạnh, A2 vs O1 Tool Steel chiếm các vị trí nổi bật trong tiêu chuẩn AISI/SAE và ASTM A681.
Trong khi họ chia sẻ một phân loại là thép công cụ làm việc lạnh, Các cơ chế làm cứng khác nhau của chúng, không hoạt động mạnh mẽ so với dầu cứng đối với các hành vi khác nhau trong việc xử lý, hiệu suất, và sự phù hợp của ứng dụng.
Thép công cụ được thiết kế để chống mòn, độ cứng, và sự ổn định kích thước - đặc tính cần thiết để cắt, hình thành, và định hình vật liệu trong điều kiện công nghiệp khắc nghiệt.
Bài viết này trình bày một so sánh chi tiết giữa các thép công cụ A2 và O1,
kiểm tra thành phần của họ, xử lý nhiệt, tính chất cơ học, khả năng gia công, chống ăn mòn, và các trường hợp sử dụng công nghiệp để hướng dẫn các chuyên gia trong việc đưa ra các lựa chọn tài liệu sáng suốt.
2. Thép công cụ cứng A2 là gì?
Thép công cụ A2 thuộc nhóm A của ASTM A681, Kiếm được một chỉ định của nó bằng cách làm cứng trong không khí tĩnh chứ không phải là dầu hoặc nước.
Như một Thép làm việc lạnh, Nó trải qua tất cả các hình thành và gia công dưới nhiệt độ kết tinh lại của nó, Cung cấp kiểm soát chiều đặc biệt và hoàn thiện bề mặt so với các hợp kim làm việc nóng.
Thành phần hóa học
| Yếu tố | Nội dung (%) | Chức năng |
|---|---|---|
| Cacbon (C) | 0.95 – 1.05 | Cho phép độ cứng và khả năng chống mài mòn cao |
| crom (Cr) | 4.75 – 5.50 | Thúc đẩy độ cứng và khả năng chống mài mòn |
| Molypden (Mo) | 0.90 – 1.20 | Tăng sức đề kháng và độ dẻo dai |
| Vanadi (V.) | 0.25 – 0.40 | Tinh chỉnh kích thước hạt và tăng cường độ cứng thứ cấp |
| Mangan (Mn) | 0.20 – 0.80 | Cải thiện sức mạnh và độ cứng |
| Silicon (Và) | 0.20 – 0.50 | AIDS DEXIDISATION và Tăng cường sức mạnh |
Đặc điểm và lợi ích chính
- Cơ chế làm cứng không khí: Sau khi austenitizing xấp xỉ 1 020 °C, A2 biến thành martensite trong không khí, Tránh các gradient nhiệt nghiêm trọng, và biến dạng, điều đó đi kèm với dầu hoặc làm nguội nước.
- độ cứng: A2 được xử lý nhiệt đúng cách đạt được 57Mạnh62 HRC, Cảm ơn crom của nó, molypden, và hợp kim vanadi.
- Mặc và dẻo dai: Mặc dù nó thiếu đủ crom để đủ điều kiện là không gỉ (≥ 11 %),
A2 5 % Nội dung CR vẫn tạo ra một bộ phim thụ động mạnh mẽ cho Khả năng chống mài mòn tốt Và độ bền va đập. - Khả năng gia công và duy trì cạnh: Ở trạng thái ủ, Máy A2 dễ dàng. Sau khi cứng lại, nó giữ a sắc, cạnh bền, làm cho nó trở nên lý tưởng cho những cái chết trống rỗng, cú đấm, và công cụ chính xác.
3. Thép công cụ cứng dầu O1 là gì?
Thép công cụ O1 thuộc về O-nhóm của tiêu chuẩn ASTM A681, phân biệt bởi yêu cầu của nó cho dầu dập tắt để phát triển độ cứng hoàn toàn.
Như một Thép làm việc lạnh, O1 trải qua hình dạng và gia công dưới nhiệt độ kết tinh lại của nó,
Nhưng nó phụ thuộc vào việc làm mát nhanh trong dầu để biến cấu trúc vi mô của nó thành chất chống hao mòn, Trạng thái cứng rắn.
Thành phần hóa học
| Yếu tố | Nội dung (%) | Chức năng |
|---|---|---|
| Cacbon (C) | 0.85 – 1.00 | Cung cấp độ cứng cốt lõi và khả năng chống mài mòn |
| Mangan (Mn) | 1.00 – 1.40 | Tăng cường độ cứng và độ bền kéo |
| crom (Cr) | 0.40 – 0.60 | Cải thiện độ cứng và khả năng chống mài mòn |
| vonfram (W) | 0.40 – 0.60 | Tăng cường độ cứng và khả năng chống mài mòn |
| Vanadi (V.) | 0.10 – 0.30 | Tinh chỉnh cấu trúc hạt và hỗ trợ hình thành cacbua |
| Silicon (Và) | 0.10 – 0.30 | Hỗ trợ khử oxy hóa và tăng cường ma trận thép |
Các thuộc tính và lợi thế chính
- Độ cứng cao: O1 đạt đến 60Mạnh63 HRC Post-Tướng, làm cho nó trở nên lý tưởng cho các công cụ yêu cầu sắc nét, các cạnh kéo dài-như đồng hồ đo, cú đấm, và dao làm gỗ.
- Khả năng gia công tuyệt vời: Ở trạng thái ủ của nó, Điểm O1 xung quanh 65% Trên biểu đồ máy móc (với Aisi 1112 BẰNG 100%), cho phép giảm giá nhanh hơn và giảm chi phí dụng cụ.
- Kiểm soát chiều chặt chẽ (Các phần nhỏ): Việc làm nguội dầu cung cấp tốc độ làm mát vừa phải phù hợp với các thành phần mỏng hơn (lên đến 15 mm),
mặc dù các phần lớn hơn có nguy cơ các đốm mềm hoặc biến dạng nếu không bị kích động đồng đều. - Hiệu quả chi phí: Hàm lượng hợp kim thấp hơn có nghĩa là chi phí vật liệu xấp xỉ $2- $ 3 mỗi kg, cộng với việc gia công hiệu quả và xử lý nhiệt đơn giản.
4. Xử lý nhiệt & Phản ứng cứng
Xử lý nhiệt xác định các thuộc tính cuối cùng của cả hai thép công cụ A2 và O1.
Trong phần này, Chúng tôi so sánh các chu kỳ nhiệt được đề xuất của họ, làm dịu phương tiện truyền thông, Độ cứng, và các chế độ ôn hòa để đạt được độ cứng và độ bền mục tiêu.
Chu kỳ làm cứng không khí A2
- Austenitizing
-
- Nhiệt độ: 1 015–1 035 °C
- Giữ thời gian: 30–45 phút
- Ở phạm vi này, A2 hòa tan cacbua hợp kim và tạo thành một ma trận austenitic đồng nhất.
- Làm nguội
-
- Trung bình: Vẫn không khí ở nhiệt độ môi trường
- Tốc độ làm mát: Chậm, giảm độ dốc nhiệt bằng cách lên đến 70 % so với làm nguội dầu
- Kết quả là, A2 biến đổi thành martensite với căng thẳng và biến dạng tối thiểu.
- ủ
-
- Nhiệt độ đầu tiên: 150–200 ° C để giảm căng thẳng
- Nhiệt độ thứ hai: 500–540 ° C để điều chỉnh độ cứng
- Kết quả là độ cứng: 57Mạnh62 HRC (Tùy thuộc vào nhiệt độ và thời gian)
- Làm cứng thứ cấp: Molypden và vanadi cacbua kết tủa, tăng cường sức mạnh nhiệt độ cao.
Chu kỳ làm cứng dầu O1
- Austenitizing
-
- Nhiệt độ: 780Mùi820 ° C.
- Giữ thời gian: 20–30 phút
- Nhiệt độ thấp hơn này giữ lại một phần cacbua mịn cao hơn, ủng hộ sự kháng cự.
- Làm nguội
-
- Trung bình: Dầu kích động ở 50 nhiệt70 ° C
- Tốc độ làm mát: Khoảng 150 ° C/s trong phạm vi martensite
- Sử dụng dầu ngăn chặn sự nứt vỡ và biến dạng phổ biến với việc làm nguội nước nhưng đưa ra nhiều căng thẳng hơn so với làm mát không khí.
- ủ
-
- Nhiệt độ điển hình: 150Mùi220 ° C., chu kỳ đơn hoặc kép
- Kết quả là độ cứng: 60Mạnh63 HRC
- Nhiệt độ nhiệt độ thấp hơn bảo tồn độ cứng tối đa của O1 nhưng hạn chế cải thiện độ bền.
Độ cứng và độ sâu của độ cứng
| Thép | Độ sâu đến 50 % Martensite | Độ cứng cốt lõi tại 40 Độ sâu mm |
|---|---|---|
| A2 | ~ 40 mm | 55Mạnh58 HRC |
| O1 | ~ 12 mm | 45Tiết48 HRC |
- Do đó, A2 duy trì độ cứng cao sâu trong phần, trong khi O1 yêu cầu mặt cắt mỏng hơn hoặc đồ đạc làm nguội đặc biệt để tránh lõi mềm.
- Hơn thế nữa, Cơ chế làm hỏng không khí A2 A2 làm giảm rủi ro nứt dập, làm cho nó phù hợp cho các chết và cú đấm lớn hơn.
Chế độ ủ được đề nghị
- Cho độ bền tối đa (A2): Temper ở 520 bóng540 ° C 2 × 2 giờ, Đạt được ~ 57 HRC với K_IC > 28 MPA · √m.
- Cho độ cứng tối đa (O1): Temper ở 150 bóng180 ° C 1 × 2 giờ, Duy trì ~ 62 giờ nhưng với độ bền giới hạn ở ~ 18 MPa · √m.
- Ngoài ra, Một nhân đôi at 200 ° C có thể tăng nhẹ độ bền của O1 với chi phí 1 HRC HRC.
5. Tính chất cơ học của A2 VS. Thép công cụ O1
Nội dung hợp kim cao hơn A2 Tăng cường sự dẻo dai Và chống mài mòn, làm cho nó ít dễ bị sứt mẻ và nứt trong môi trường tải cao hoặc tác động.
O1, mặc dù hơi khó hơn, giao dịch độ bền cho sự ổn định cạnh, Lý tưởng cho các ứng dụng cắt tốt.
6. Khả năng gia công & chế tạo
- Xếp hạng khả năng gia công:
-
- O1: ~ 65% (liên quan đến SAE 1112)
- A2: ~ 50%
O1 dễ dàng hơn để máy và hoàn thành trước khi làm cứng, làm cho nó phù hợp cho các ứng dụng trong đó quay vòng nhanh là rất quan trọng.
A2 đòi hỏi công cụ mạnh mẽ hơn do độ cứng và hàm lượng hợp kim cao hơn của nó.
EDM và khoan: Cả hai vật liệu đều đáp ứng tốt với gia công điện, Nhưng A2 được hưởng lợi từ kết thúc EDM nhất quán hơn do cấu trúc cacbua mịn hơn của nó.
Tính hàn: O1 có thể hàn với sự chăm sóc, Nhưng điều trị nhiệt trước và sau khi hàn là rất cần thiết. A2, được hợp kim hơn, có nguy cơ nứt cao hơn trừ khi liên quan đến căng thẳng.
7. Ổn định kích thước & Biến dạng
Độ cứng không khí mang lại cho A2 một lợi thế khác biệt về độ chính xác chiều.
Không giống như O1, có thể làm biến dạng hoặc cong vênh trong quá trình làm mát dầu nhanh, Biến đổi chậm A2 A2 đảm bảo thay đổi hình dạng tối thiểu hậu phục hồi.
Đối với công cụ chịu ảnh hưởng gần, A2 làm giảm nhu cầu mài và điều chỉnh thứ cấp.
8. Chống ăn mòn
Mặc dù cả A2 và O1 đều không phải là thép không gỉ, A2 5% crom Nội dung cung cấp Kháng ăn mòn nhẹ, đặc biệt là trong môi trường khô hoặc nhẹ.
O1, với ít hơn 1% crom, là dễ bị oxy hóa bề mặt và rỉ sét không có lớp phủ bảo vệ.
9. Các ứng dụng điển hình của A2 VS. Thép công cụ O1
Lựa chọn giữa bản lề A2 và O1 trên việc phù hợp với từng điểm mạnh của thép với các nhiệm vụ công cụ cụ thể.
Thép công cụ làm cứng A2
Nhờ có độ cứng cao của nó, khả năng chống mài mòn tuyệt vời, và biến dạng tối thiểu, A2 vượt trội trong:
- Khó nhịn ra và xỏ khuyên: A2 duy trì dung sai chặt chẽ trong các hoạt động sản xuất dài (50 000+ vuốt ve) không thường xuyên hồi tưởng.
- Công cụ hình thành và dập: Độ cứng của nó chịu được tác động đến tải lên đến 1 200 MPa, Lý tưởng cho các hoạt động rút sâu và uốn cong.
- Các thành phần chết tiến bộ: Độ cứng đồng nhất A2 A2 đến độ sâu của 40 mm đảm bảo đục lỗ phù hợp, cắt tỉa, và hình thành trong nhiều trạm chết.
- Lưỡi dao lạnh: Với độ cứng lên đến 62 HRC và phân tán cacbua tốt, A2 cung cấp các vết cắt sạch trong tấm kim loại lên tới 3 mm dày.
Thép công cụ cứng dầu O1
O1 kết hợp độ cứng tốt với khả năng gia công vượt trội, làm cho nó trở thành lựa chọn đi cho khối lượng thấp hơn hoặc công cụ nguyên mẫu:
- Cắt và rạch dao: O1 giữ cạnh sắc như dao cạo (62Mạnh63 HRC) Đối với các nhiệm vụ như vinyl rạch, giấy, và cao su.
- Đồng hồ đo và công cụ đo lường: Bề mặt hoàn thiện và độ cứng của nó có độ chính xác trong các phích cắm và chân GO/NO-GO.
- Khối lượng thấp chết: Dập nhỏ hoặc hình thành chết (Chạy dài < 10 000 vuốt ve) lợi ích từ vòng quay nhanh và chi phí vật liệu thấp hơn của O1.
- Lưỡi dao làm đồ gỗ và da: Thợ thủ công dựa vào O1 cho Chisels, Lưỡi mặt phẳng, và những con dao trượt bằng da yêu cầu dễ dàng sắp xếp lại.
Bảng so sánh ứng dụng
| Ứng dụng | Thép công cụ A2 | Thép công cụ O1 |
|---|---|---|
| Khoảng trống & Xỏ lỗ chết | Âm lượng lớn (50 000+ vuốt ve), Deep-rút, biến dạng tối thiểu | Không được khuyến nghị mặc quần áo cao hơn, Rủi ro cốt lõi mềm |
| hình thành & Công cụ uốn | Những cú đấm sâu, hình thành tải cao | Hình thành ánh sáng, Nguyên mẫu chết |
| Các thành phần chết tiến bộ | Đa trạm chết, các phần lớn | Bé nhỏ, chết đơn giản |
| Cắt & Lưỡi dao rạch | Cắt tấm nặng | Sạch vinyl, giấy, cao su |
| Đồng hồ đo & Ghim | Bền trong sử dụng lặp đi lặp lại | Đồng hồ đo chính xác, Ứng dụng mặc thấp |
| Craft Blades (Gỗ/da) | Thỉnh thoảng sử dụng các yêu cầu của bạn | Thường xuyên sắp xếp lại, Giữ chân cạnh tốt |
| Nguyên mẫu vs. Sản xuất chạy | Tốt nhất cho các hoạt động sản xuất > 20 000 mảnh | Tốt nhất để tạo mẫu và chạy < 10 000 mảnh |
10. Phần kết luận
Thép công cụ A2 vs O1 đại diện cho hai giải pháp đã được chứng minh cho các ứng dụng làm việc lạnh, từng phù hợp với hiệu suất cụ thể và nhu cầu kinh tế.
Sự dẻo dai vượt trội của A2, chống mài mòn, và sự ổn định kích thước biện minh cho việc sử dụng nó trong yêu cầu, hoạt động khối lượng lớn.
Trong khi đó, O1 cung cấp khả năng duy trì cạnh và khả năng điện tử đặc biệt với chi phí thấp hơn, làm cho nó trở thành một lựa chọn đáng tin cậy cho dụng cụ đơn giản hoặc sản xuất thấp hơn.
Mặc dù có một số khác biệt về tính chất vật lý của hai loại thép này, Cả hai thép công cụ A2 và O1 đều là vật liệu giá cả phải chăng phù hợp cho nhiều ứng dụng giống nhau.
Câu hỏi thường gặp
Thép nào đạt được khả năng chống mài mòn cao hơn?
A2 cung cấp điện trở hao mòn vượt trội do crom cao hơn (4.75Cap5.50 %) và nội dung vanadi, hình thức tốt, Các cacbua phân tán đồng đều.
O1, với mức hợp kim thấp hơn, mang lại hiệu suất hao mòn vừa phải nhưng bù bằng độ sắc nét tuyệt vời.
Thép công cụ nào cung cấp sự ổn định kích thước tốt hơn?
A2-cứng làm việc tạo ra độ dốc nhiệt nhẹ nhàng hơn, giảm độ méo lên đến 70 % So với việc làm nguội dầu O1.
Các nhà thiết kế thích A2 cho các chết lớn hoặc phức tạp đòi hỏi phải chịu đựng chặt chẽ với các hiệu chỉnh sau Grind tối thiểu.
Làm thế nào để chúng chống lại sự ăn mòn?
A2 từ ~ 5 % Hàm lượng crom có khả năng chống ăn mòn nhẹ, Thích hợp cho môi trường khô hoặc ẩm nhẹ.
O1, với dưới 1 % crom, Yêu cầu dầu hoặc lớp phủ bảo vệ để ngăn ngừa rỉ sét bề mặt trong hầu hết các điều kiện hoạt động.
Công cụ nào thép cung cấp hiệu suất mệt mỏi tốt hơn?
A2 thường thể hiện giới hạn mệt mỏi của 45 % độ bền kéo cuối cùng của nó, Trong khi đó, giới hạn mệt mỏi của O1 nằm xung quanh 40 %.
Trong các ứng dụng tải theo chu kỳ, chẳng hạn như dập hoặc hình thành lạnh, A2 làm giảm nguy cơ thất bại mệt mỏi trong thời gian dài.
