تصليد صلب الأدوات D2: دورة التصليد بالهواء، خطوة بخطوة

ما الذي تستهدفه

D2 صلب أدوات للتشغيل على البارد عالي الكربون وعالي الكروم (اسميًا نحو 1.5% C, 12% Cr تقريبًا). وعند تصليده بشكل صحيح، يقدم 58–62 HRC مع مجموعة كبيرة من كربيدات الكروم الصلبة لمقاومة التآكل الكاشط، و — لأنه يتصلد بالهواء — بعض أدنى تشوه لأي صلب أدوات.

الدورة

1. التسخين المسبق — المساواة ببطء، عادة بخطوات حول 650 °C ثم نحو 820 °C تقريبًا. فالموصلية الحرارية المنخفضة لـ D2 ومحتواه السبائكي العالي يعاقبان الصدمة الحرارية، ولا يجب أبدًا شحن الأدوات الباردة مباشرة إلى فرن أوستنة ساخن.
2. الأوستنة — عادة في منطقة 1010–1045 °C، وحول 1030 °C نقطة عمل مستخدمة على نطاق واسع. فالأعلى في النطاق يذيب كربيدًا أكثر: ترتفع الصلادة ومقاومة التآكل، لكن نمو الحبيبات والأوستنيت المتبقي وخطر التشقق ترتفع معها. ثبّت فقط بقدر ما يحتاج المقطع للمساواة وإكمال حل الكربيد المقصود.
3. التبريد المفاجئ — بالهواء أو الغاز عالي الضغط (أفران التفريغ ممارسة قياسية). قابلية تصليد D2 عالية بما يكفي لأن الهواء الساكن يصلد معظم المقاطع؛ والمتطلب هو التبريد بانتظام، وتجنب التبريد البطيء غير المتساوي الذي يرسب كربيدات حدود الحبيبات. قاطع وساوِ بدلاً من ترك الحواف الرقيقة تسبق الكتلة.
4. المراجعة — مرتين، كحد أدنى. برّد إلى درجة حرارة الغرفة (أو لفترة وجيزة إلى دفء اليد) بين المراجعات. تحول المراجعة الأولى الأوستنيت المتبقي وتخفف إجهاد التبريد المفاجئ؛ وتراجع الثانية المارتنسيت الطازج الذي أنشأته الأولى. تخطي المراجعة الثانية هو خطأ D2 الكلاسيكي. اختيار درجة الحرارة يحدد الصلادة النهائية:

منطقة المراجعة (إرشادية)	النتيجة
حوالي 200 °C	صلادة قرب القصوى، فئة نحو 60–62 HRC تقريبًا
حوالي 500–540 °C	منطقة التصليد الثانوي؛ تصمد الصلادة، وتتحسن المتانة والثبات

بالنسبة للقوالب التي ستُطلى لاحقًا بـ PVD أو تُنترَد، يجب أن تقع المراجعة بأمان فوق درجة حرارة عملية الطلاء — ومنطقة التصليد الثانوي موجودة جزئيًا لهذا السبب.

تغير الأبعاد

ينمو D2 قليلاً عند التصليد — يُبلَّغ عادة عن تغير بمقدار بضعة أجزاء من المئة بالمئة، لكن الحركة الدقيقة تعتمد على درجة حرارة الأوستنة ومستوى الأوستنيت المتبقي. يجب تجليخ القوالب الدقيقة نهائيًا بعد التصليد، مع ترك سماحية تجليخ، وتستفيد الأعمال عالية الدقة من خطوة تحت الصفر (انظر دليل الأوستنيت المتبقي) لتثبيت البنية قبل التشطيب.

أنماط الفشل التي يجب تجنبها

• نزع الكربون أثناء نقع جوي طويل — استخدم التفريغ أو الملح أو جوًا واقيًا وتحقق من صلادة السطح.
• التسخين المفرط — الحبيبات الخشنة وإسالة الكربيد لا تزول بالمراجعة.
• ضرر EDM متروك في مكانه — طبقة إعادة الصب على D2 المصلد عرضة للتشقق؛ أزلها وخفف الإجهاد بعد EDM.

D2 مقابل جيرانه

يقع D2 في عائلة من درجات التشغيل على البارد عالية الكروم. يحمل D3 كربونًا وكربيدًا أكثر حتى من ذلك لكنه يضحي بالمتانة وقابلية التصليد؛ ويبقى D2 الخيار العام لأنه يوازن التآكل مقابل القدرة على تصليد مقاطع كبيرة في الهواء. وحيث يكون التكسر لا التآكل الكاشط هو نمط الفشل، تكون درجات مقاومة الصدم منخفضة الكربون أو درجات Cr-Mo-V هي الخطوة المعتادة بعيدًا عن D2 — فمزيد من الصلادة ليس إجابة لحافة تتكسر.