Kalení nástrojové oceli D2: cyklus kalení na vzduchu krok za krokem

Čeho chcete dosáhnout

D2 je vysoce uhlíková, vysoce chromová nástrojová ocel pro práci za studena (nominálně asi 1.5% C, 12% Cr). Správně zakalená dosahuje 58–62 HRC s velkým podílem tvrdých karbidů chromu pro odolnost proti abrazivnímu opotřebení a — protože se kalí na vzduchu — s jednou z nejnižších deformací ze všech nástrojových ocelí.

Cyklus

1. Předehřev — pomalu vyrovnat, obvykle v krocích kolem 650 °C a poté asi 820 °C. Nízká tepelná vodivost a vysoký obsah legur u D2 trestají tepelný šok a studené nástroje by se nikdy neměly vkládat přímo do horké austenitizační pece.
2. Austenitizace — běžně v oblasti 1010–1045 °C, přičemž kolem 1030 °C je široce používaný pracovní bod. Vyšší teplota v tomto rozsahu rozpouští více karbidů: tvrdost a odolnost proti opotřebení rostou, ale s nimi roste i růst zrna, zbytkový austenit a riziko praskání. Držte pouze tak dlouho, jak průřez potřebuje k vyrovnání a k dokončení zamýšleného rozpuštění karbidů.
3. Kalení — na vzduchu nebo plynem pod vysokým tlakem (vakuové pece jsou standardní praxí). Prokalitelnost D2 je dostatečně vysoká, že klidný vzduch zakalí většinu průřezů; požadavkem je ochlazovat rovnoměrně a vyhnout se pomalému, nerovnoměrnému ochlazování, které vylučuje karbidy na hranicích zrn. Přerušte a vyrovnejte, místo abyste nechali tenké hrany předbíhat blok.
4. Popouštění — dvakrát, minimálně. Mezi popouštěními ochlaďte na pokojovou teplotu (nebo krátce na teplotu teplou na dotek). První popouštění přemění zbytkový austenit a uvolní kalicí pnutí; druhé popouští čerstvý martenzit, který první popouštění vytvořilo. Vynechání druhého popouštění je klasická chyba u D2. Volba teploty určuje konečnou tvrdost:

Oblast popouštění (orientační)	Výsledek
asi 200 °C	Tvrdost blízká maximu, zhruba třída 60–62 HRC
asi 500–540 °C	Oblast sekundárního vytvrzování; tvrdost se udrží, houževnatost a stabilita se zlepší

U nástrojů, které budou později povlakovány metodou PVD nebo nitridovány, musí být popouštění bezpečně nad teplotou procesu povlakování — oblast sekundárního vytvrzování existuje částečně právě z tohoto důvodu.

Změna rozměrů

D2 při kalení mírně roste — běžně se uvádí změna řádově několika setin procenta, ale přesný pohyb závisí na teplotě austenitizace a úrovni zbytkového austenitu. Přesné nástroje by se měly po kalení dokončovat broušením, s ponechaným přídavkem na broušení, a vysoce přesné práci prospěje krok podchlazení pod bod mrazu (viz příručka o zbytkovém austenitu) ke stabilizaci struktury před dokončením.

Způsoby selhání, kterým je třeba se vyhnout

• Oduhličení během dlouhé výdrže v atmosférické peci — používejte vakuum, solnou lázeň nebo ochrannou atmosféru a ověřte povrchovou tvrdost.
• Přehřátí — hrubé zrno a natavení karbidů se popouštěním neodstraní.
• Poškození od elektroerozivního obrábění ponechané na místě — přetavená vrstva na zakalené D2 je náchylná k praskání; odstraňte ji a po elektroerozivním obrábění odstraňte pnutí žíháním.

D2 ve srovnání se sousedními jakostmi

D2 patří do skupiny vysoce chromových jakostí pro práci za studena. D3 obsahuje ještě více uhlíku a karbidů, ale vzdává se houževnatosti a prokalitelnosti; D2 zůstává univerzální volbou, protože vyvažuje opotřebení se schopností kalit velké průřezy na vzduchu. Tam, kde je způsobem selhání vylamování spíše než abrazivní opotřebení, jsou obvyklým krokem pryč od D2 nízkouhlíkové jakosti odolné proti rázu nebo jakosti Cr-Mo-V — větší tvrdost není odpovědí na hranu, která se láme.