1. 介绍
在冷工作中, A2 VS O1工具钢在AISI/SAE和ASTM A681标准中占据着突出的位置.
当他们分类为冷工作工具钢时, 它们不同的硬化机制（空气硬化与石油硬化）在处理方面的独特行为导致, 表现, 和应用适用性.
工具钢 设计用于耐磨性, 硬度, 和尺寸稳定性 - 切割至关重要的特征, 成型, 并在恶劣的工业条件下塑造材料.
本文介绍了A2和O1工具钢之间的详细比较,
检查他们的成分, 热处理, 机械性能, 可加工性, 耐腐蚀性, 和工业用例，以指导专业人员进行知情的材料选择.
2. 什么是A2空防空工具钢?
A2工具钢属于ASTM A681的A组, 通过在静止空气而不是石油或水中硬化来赢得其“ A”.
作为 冷钢, 它在重结晶温度下面经过所有形成和加工, 与热量合金相比，提供出色的维度控制和表面表面.
化学组成
| 元素 | 内容 (%) | 功能 |
|---|---|---|
| 碳 (c) | 0.95 - 1.05 | 启用高硬度和耐磨性 |
| 铬 (Cr) | 4.75 - 5.50 | 促进耐耐磨性和耐磨性 |
| 钼 (莫) | 0.90 - 1.20 | 提高温度和韧性 |
| 钒 (v) | 0.25 - 0.40 | 完善晶粒尺寸并提升次要硬化 |
| 锰 (Mn) | 0.20 - 0.80 | 提高力量和可靠性 |
| 硅 (和) | 0.20 - 0.50 | 辅助脱氧并增强力量 |
关键特征和好处
- 空气制定机制: 大约在 1 020 °C, A2转变为Martensite在空中, 避免伴随油或水淬火的严重热梯度和失真.
- 硬度: 适当的热处理A2实现 57–62 HRC, 多亏了它的铬, 钼, 和钒合金.
- 磨损和韧性: 尽管它缺乏足够的铬来符合不锈钢的资格 (≥ 11 %),
A2 5 % CR内容仍然会为 良好的耐磨性 和 影响韧性. - 可加工性和边缘保留: 退火状态, A2机器很容易. 硬化后, 它拥有一个 锋利的, 耐用的边缘, 使其理想的掩饰死亡, 打孔, 和精确工具.
3. 什么是O1耐油工具钢?
O1工具钢属于 o组 ASTM A681标准的, 以其要求 石油淬火 发展充分的硬度.
作为 冷钢, O1在其重结晶温度下进行塑造和加工,
但它依赖于油中的快速冷却来将其微结构转化为耐磨性, 高硬度状态.
化学组成
| 元素 | 内容 (%) | 功能 |
|---|---|---|
| 碳 (c) | 0.85 - 1.00 | 提供核心硬度和耐磨性 |
| 锰 (Mn) | 1.00 - 1.40 | 增强强度和拉伸强度 |
| 铬 (Cr) | 0.40 - 0.60 | 提高坚固性和耐磨性 |
| 钨 (w) | 0.40 - 0.60 | 增强硬度硬度和耐磨性 |
| 钒 (v) | 0.10 - 0.30 | 完善谷物结构并支撑碳化物形成 |
| 硅 (和) | 0.10 - 0.30 | 有助于脱氧并增强钢矩阵 |
关键属性和优势
- 高硬度: O1到达 60–63 HRC 季后赛, 非常适合需要锋利的工具, 持久的边缘 - 例如仪表, 打孔, 和木工刀.
- 出色的可加工性: 处于退火状态, O1得分 65% 在可加工图表上 (与Aisi 1112 作为 100%), 允许更快的粗糙和降低工具成本.
- 严格的尺寸控制 (小部分): 淬火提供适合较薄组件的中等冷却速率 (到 15 毫米),
虽然较大的部分有风险软点或失真，如果不均匀搅拌. - 成本效益: 较低的合金含量转化为大约的材料成本 $2 - 每公斤3美元, 加上有效的加工和直接热处理.
4. 热处理 & 硬性反应
热处理定义了A2和O1工具钢的最终特性.
在这个部分, 我们比较他们推荐的热周期, 淬灭媒体, 坚固性, 和回火制度以实现目标硬度和韧性.
A2空防空周期
- 奥斯丁化
-
- 温度: 1 015–1 035 °C
- 保持时间: 30–45分钟
- 在此范围内, A2溶解合金碳化物并形成均匀的奥氏体基质.
- 淬火
-
- 中等的: 在环境温度下仍然空气
- 冷却速率: 慢的, 最多减少热梯度 70 % 与石油淬火相比
- 因此, A2转化为马氏体，压力最小和失真.
- 回火
-
- 第一个温度: 150–200°C缓解压力
- 第二个温度: 500–540°C量身定制硬度
- 导致硬度: 57–62 HRC (取决于温度和时间)
- 次要硬化: 钼和钒碳水化合物沉淀, 提高高温强度.
O1石油硬化周期
- 奥斯丁化
-
- 温度: 780–820°C
- 保持时间: 20–30分钟
- 这种较低的温度保留了较高的细碳化物, 偏爱耐磨性.
- 淬火
-
- 中等的: 在50–70°C下搅拌油
- 冷却速率: 大约 150 °C/s在马氏体范围内
- 使用油可以防止用水猝灭常见的破裂和失真，但与空气冷却相比，压力更多.
- 回火
-
- 典型的温度: 150–220°C, 单周期或双周期
- 导致硬度: 60–63 HRC
- 温度降低可保留O1的最大硬度，但限制了韧性的改善.
硬化性和深度
| 钢 | 深度到 50 % 马氏体 | 核心硬度 40 mm深度 |
|---|---|---|
| A2 | 〜40毫米 | 55–58 hrc |
| O1 | 〜12毫米 | 45–48 hrc |
- 最后, A2在该部分深处保持高硬度, 而O1需要更薄的横截面或特殊的淬火固定装置才能避免柔软的芯.
- 而且, A2的空气淬火机制降低了淬火裂纹风险, 使其适合更大的模具和拳.
推荐的回火制度
- 为了最大程度的韧性 (A2): 在520–540°C下发脾气 2 × 2 小时, 使用K_IC实现〜57 hrc > 28 mpa·√m.
- 最大程度的硬度 (O1): 在150–180°C下发脾气 1 × 2 小时, 保持〜62 hrc，但韧性限制为〜18 mpa·√m.
- 或者, 双重脾气 200 °C以1-2 hrc硬度为代价，可以稍微增强O1的韧性.
5. A2 VS的机械性能. O1工具钢
A2更高的合金含量增强 韧性 和 戴阻力, 使在高负载或影响环境中不容易碎裂和破裂.
O1, 虽然有些困难, 交易韧性以获得边缘稳定性, 精细应用的理想.
6. 可加工性 & 制造
- 将可加工性额定评级:
-
- O1: 〜65％ (相对于SAE 1112)
- A2: 〜50％
O1在硬化之前更容易机加工和完成, 使其适用于快速周转至关重要的应用.
由于其更高的硬度和合金含量，A2需要更强大的工具.
EDM和钻探: 两种材料对电气加工的响应很好, 但是A2由于其碳化物结构更精细而受益于更一致的EDM饰面.
可焊性: O1可以谨慎, 但是预热和焊接后的热处理是必不可少的. A2, 更合金, 除非有压力，否则提出更高的破裂风险.
7. 维稳定性 & 失真
空气硬化使A2在维度准确性方面具有明显的优势.
与O1不同, 在快速油冷却期间可能会扭曲或扭曲, A2的缓慢转化可确保 最小的形状变化 爆发后.
用于密闭工具, A2减少了对次级研磨和校正的需求.
8. 耐腐蚀性
虽然A2和O1都不是不锈钢, A2 5% 铬 内容提供 轻度耐腐蚀性, 特别是在干燥或潮湿的环境中.
O1, 少于 1% 铬, 是 容易表面氧化和生锈 没有防护涂料.
9. A2 vs的典型应用. O1工具钢
选择A2和O1在将每个钢的优势与特定工具任务相匹配的方面取决于.
A2空防空工具钢
多亏了其高强度, 出色的耐磨性, 和最小的失真, A2出色:
- 空白和刺眼的死亡: A2在长期生产过程中保持紧张的公差 (50 000+ 中风) 没有频繁的再生.
- 形成和冲压工具: 它的韧性承受着负载的影响 1 200 MPA, 深入和弯曲操作的理想.
- 渐进的模具组件: A2的统一硬度 40 MM确保一致的孔打孔, 修剪, 并在多站模具中形成.
- 冷皮叶片: 硬度 62 HRC和细碳化物分散体, A2将干净的金属切割到 3 毫米厚.
O1耐油工具钢
O1结合了良好的硬度和卓越的可加工性, 使其成为小体积或原型工具的首选选择:
- 割刀: O1保持剃须刀边缘 (62–63 HRC) 对于诸如剥离乙烯基的任务, 纸, 和橡胶.
- 仪表和测量工具: 其精细的表面和硬度保证了Go/No-Go插头的准确性.
- 小批量死亡: 小型冲压或形成模具 (运行长度 < 10 000 中风) 受益于O1的快速周转和较低的材料成本.
- 木工和皮革刀片: 工匠依靠O1来凿, 飞机叶片, 和皮革剥皮刀，需要轻松重新刺激.
应用比较表
| 应用 | A2工具钢 | O1工具钢 |
|---|---|---|
| 空白 & 刺眼 | 高量 (50 000+ 中风), 深度绘制, 最小的失真 | 不建议 - 磨损更高, 软核风险 |
| 成型 & 弯曲工具 | 深色拳头, 高负载形成 | 光形成, 原型死亡 |
| 渐进的模具组件 | 多站死亡, 大部分 | 小的, 简单的死亡 |
| 切割 & 刀片 | 重规格切割 | 缝乙烯基, 纸, 橡皮 |
| 仪表 & 别针 | 在重复使用下耐用 | 精密仪表, 低磨损应用 |
| 手工刀片 (木制/皮革) | 偶尔用途 - 重新报名 | 经常重新启示, 优质边缘保留 |
| 原型与. 生产运行 | 最适合生产运行 > 20 000 件 | 最适合原型制作和运行 < 10 000 件 |
10. 结论
A2 vs O1工具钢代表了两种经过验证的冷工作应用解决方案, 每个针对特定绩效和经济需求量身定制的.
A2的优势韧性, 戴阻力, 维度稳定性证明其在苛刻, 大批量操作.
同时, O1以较低的成本提供了出色的边缘保持和可加工性, 使其成为更简单或低生产工具的可靠选择.
尽管这两个钢的物理特性有一些差异, A2和O1工具钢都是负担得起的材料，适合许多相同的应用.
常见问题解答
哪种钢具有更高的耐磨性?
A2由于其较高的铬提供了较高的耐磨性 (4.75–5.50 %) 和钒含量, 哪种形式很好, 均匀分散的碳化物.
O1, 合金水平较低, 提供适度的磨损性能，但用出色的边缘清晰度补偿.
哪种工具钢提供更好的尺寸稳定性?
A2空气制成更温和的热梯度, 最多减少失真 70 % 与O1的石油淬火相比.
设计师更喜欢A2，用于大型或复杂的模具，这些模具需要用最少的后灌溉校正来进行紧密公差.
它们如何抵抗腐蚀?
A2的〜5 % 铬含量赋予轻度腐蚀性, 适用于干燥或轻微潮湿的环境.
O1, 下一个 1 % 铬, 需要防护油或涂料以在大多数工作条件下防止表面生锈.
哪种工具钢提供更好的疲劳性能?
A2通常显示大约的疲劳极限 45 % 最终的拉伸强度, 而O1的疲劳限制坐在周围 40 %.
在循环加载应用程序（例如冲压或冷形成）中，A2降低了长期疲劳失败的风险.
