Σκλήρυνση Εργαλειοχάλυβα D2: Ο Κύκλος Βαφής στον Αέρα, Βήμα προς Βήμα

Τι επιδιώκετε

Ο D2 είναι ένας εργαλειοχάλυβας ψυχρής κατεργασίας υψηλού άνθρακα, υψηλού χρωμίου (ονομαστικά περίπου 1.5% C, 12% Cr). Σωστά σκληρυμένος, αποδίδει 58–62 HRC με μεγάλο πληθυσμό σκληρών καρβιδίων χρωμίου για αντοχή σε φθορά απόξεσης, και — επειδή σκληραίνει στον αέρα — μερικές από τις χαμηλότερες παραμορφώσεις οποιουδήποτε εργαλειοχάλυβα.

Ο κύκλος

1. Προθέρμανση — εξισορροπήστε αργά, συνήθως σε βήματα γύρω στους 650 °C και στη συνέχεια περίπου 820 °C. Η χαμηλή θερμική αγωγιμότητα και η υψηλή περιεκτικότητα σε κράματα του D2 τιμωρούν το θερμικό σοκ, και τα κρύα εργαλεία δεν πρέπει ποτέ να φορτώνονται κατευθείαν σε έναν ζεστό κλίβανο ωστενιτοποίησης.
2. Ωστενιτοποίηση — συνήθως στην περιοχή 1010–1045 °C, με περίπου 1030 °C να είναι ένα ευρέως χρησιμοποιούμενο σημείο εργασίας. Ψηλότερα στο εύρος διαλύεται περισσότερο καρβίδιο: η σκληρότητα και η αντοχή στη φθορά αυξάνονται, αλλά η ανάπτυξη κόκκου, ο παραμένων ωστενίτης και ο κίνδυνος ρωγμάτωσης αυξάνονται μαζί τους. Διατηρήστε μόνο όσο χρειάζεται η διατομή για να εξισορροπηθεί και να ολοκληρωθεί το επιδιωκόμενο διάλυμα καρβιδίου.
3. Βαφή — αέρας ή αέριο υψηλής πίεσης (οι κλίβανοι κενού είναι τυπική πρακτική). Η βαφητότητα του D2 είναι αρκετά υψηλή ώστε ο ακίνητος αέρας να σκληραίνει τις περισσότερες διατομές· η απαίτηση είναι ψύξη ομοιόμορφα, και αποφυγή αργής, άνισης ψύξης που καθιζάνει καρβίδια στα όρια κόκκων. Διακόψτε και εξισορροπήστε αντί να αφήσετε τις λεπτές ακμές να προπορευτούν του όγκου.
4. Επαναφορά — δύο φορές, κατ' ελάχιστο. Ψύξτε σε θερμοκρασία δωματίου (ή σύντομα έως να είναι ζεστό στο χέρι) μεταξύ επαναφορών. Η πρώτη επαναφορά μετατρέπει τον παραμένοντα ωστενίτη και ανακουφίζει την τάση βαφής· η δεύτερη επαναφέρει τον φρέσκο μαρτενσίτη που δημιούργησε η πρώτη. Η παράλειψη της δεύτερης επαναφοράς είναι το κλασικό σφάλμα του D2. Η επιλογή θερμοκρασίας καθορίζει την τελική σκληρότητα:

Περιοχή επαναφοράς (ενδεικτική)	Αποτέλεσμα
περίπου 200 °C	Σχεδόν μέγιστη σκληρότητα, περίπου κατηγορίας 60–62 HRC
περίπου 500–540 °C	Περιοχή δευτερογενούς σκλήρυνσης· η σκληρότητα διατηρείται, η δυσθραυστότητα και η σταθερότητα βελτιώνονται

Για μήτρες που αργότερα θα επιστρωθούν με PVD ή θα εναζωτωθούν, η επαναφορά πρέπει να βρίσκεται με ασφάλεια πάνω από τη θερμοκρασία διαδικασίας επίστρωσης — το εύρος δευτερογενούς σκλήρυνσης υπάρχει εν μέρει γι' αυτόν τον λόγο.

Αλλαγή διαστάσεων

Ο D2 μεγαλώνει ελαφρώς κατά τη σκλήρυνση — μια αλλαγή της τάξης μερικών εκατοστών του τοις εκατό αναφέρεται συνήθως, αλλά η ακριβής κίνηση εξαρτάται από τη θερμοκρασία ωστενιτοποίησης και το επίπεδο παραμένοντος ωστενίτη. Οι μήτρες ακριβείας πρέπει να λειανθούν τελικά μετά τη σκλήρυνση, με περιθώριο λείανσης να αφήνεται, και η εργασία υψηλής ακριβείας επωφελείται από ένα βήμα υπό το μηδέν (βλ. τον οδηγό παραμένοντος ωστενίτη) για σταθεροποίηση της δομής πριν το φινίρισμα.

Τρόποι αστοχίας προς αποφυγή

• Απανθράκωση κατά τη διάρκεια μακράς παραμονής σε ατμόσφαιρα — χρησιμοποιήστε κενό, άλας ή προστατευτική ατμόσφαιρα και επαληθεύστε τη σκληρότητα επιφάνειας.
• Υπερθέρμανση — ο χονδρός κόκκος και η υγροποίηση καρβιδίων δεν εξαλείφονται με επαναφορά.
• Ζημιά EDM που αφήνεται στη θέση της — το στρώμα επαναχύτευσης σε σκληρυμένο D2 είναι επιρρεπές σε ρωγμές· αφαιρέστε το και ανακουφίστε τάσεις μετά από EDM.

Ο D2 έναντι των γειτόνων του

Ο D2 ανήκει σε μια οικογένεια ποιοτήτων ψυχρής κατεργασίας υψηλού χρωμίου. Ο D3 φέρει ακόμη περισσότερο άνθρακα και καρβίδιο αλλά εγκαταλείπει δυσθραυστότητα και βαφητότητα· ο D2 παραμένει η επιλογή γενικής χρήσης επειδή ισορροπεί τη φθορά έναντι της ικανότητας σκλήρυνσης μεγάλων διατομών στον αέρα. Όπου το ξεφλούδισμα ακμής αντί η φθορά απόξεσης είναι ο τρόπος αστοχίας, οι ποιότητες αντοχής σε κρούση χαμηλότερου άνθρακα ή Cr-Mo-V είναι το συνηθισμένο βήμα απομάκρυνσης από τον D2 — περισσότερη σκληρότητα δεν είναι η απάντηση σε μια ακμή που θραύεται.