D2-työkaluteräksen karkaisu: ilmakarkaisusykli vaihe vaiheelta

Mihin tähtäät

D2 on runsashiilinen, runsaasti kromia sisältävä kylmätyöteräs (nimellisesti noin 1.5% C, 12% Cr). Oikein karkaistuna se antaa 58–62 HRC suuren määrän kovia kromikarbideja abrasiivista kulumiskestävyyttä varten, ja — koska se ilmakarkenee — joitakin pienimmistä vääntymistä kaikista työkaluteräksistä.

Sykli

1. Esilämmitys — tasoita hitaasti, tyypillisesti vaiheissa noin 650 °C ja sitten noin 820 °C. D2:n matala lämmönjohtavuus ja korkea seospitoisuus rankaisevat lämpöshokkia, eikä kylmiä työkaluja tulisi koskaan panostaa suoraan kuumaan austenitointiuuniin.
2. Austenitointi — yleisesti alueella 1010–1045 °C, noin 1030 °C ollen laajalti käytetty työpiste. Korkeampi alueella liuottaa enemmän karbidia: kovuus ja kulumiskestävyys nousevat, mutta raekasvu, jäännösausteniitti ja halkeiluriski nousevat niiden mukana. Pidä vain niin kauan kuin poikkileikkaus tarvitsee tasoittuakseen ja saattaakseen tarkoitetun karbidiliukenemisen loppuun.
3. Sammutus — ilma tai korkeapainekaasu (tyhjiöuunit ovat vakiokäytäntö). D2:n karkenevuus on riittävän korkea, että tyyni ilma karhentaa useimmat poikkileikkaukset; vaatimus on jäähdytys tasaisesti ja välttäen hidasta, epätasaista jäähdytystä, joka erottaa raerajakarbideja. Keskeytä ja tasoita sen sijaan, että antaisit ohuiden särmien karata kappaleen edelle.
4. Päästö — kahdesti, vähintään. Jäähdytä huoneenlämpötilaan (tai lyhyesti kädenlämpöiseksi) päästöjen välissä. Ensimmäinen päästö muuntaa jäännösausteniitin ja poistaa sammutusjännitykset; toinen päästää ensimmäisen luoman tuoreen martensiitin. Toisen päästön ohittaminen on klassinen D2-virhe. Lämpötilan valinta asettaa lopullisen kovuuden:

Päästöalue (suuntaa antava)	Tulos
noin 200 °C	Lähes enimmäiskovuus, karkeasti 60–62 HRC luokka
noin 500–540 °C	Toissijaisen karkaisun alue; kovuus pysyy, sitkeys ja stabiilius paranevat

Muoteille, jotka myöhemmin PVD-pinnoitetaan tai nitrataan, päästön täytyy olla turvallisesti pinnoitusprosessin lämpötilan yläpuolella — toissijaisen karkaisun alue on olemassa osittain tästä syystä.

Mittamuutos

D2 kasvaa hieman karkaisussa — muutos luokkaa muutama prosentin sadasosa raportoidaan yleisesti, mutta tarkka liike riippuu austenitointilämpötilasta ja jäännösausteniittitasosta. Tarkkuusmuotit tulisi viimeistelyhiota karkaisun jälkeen, hiontavaran jäädessä, ja korkeapreisiotyö hyötyy pakkasvaiheesta (katso jäännösausteniittiopas) rakenteen vakauttamiseksi ennen viimeistelyä.

Vältettävät vikamuodot

• Hiilenkato pitkän ilmakehäliotuksen aikana — käytä tyhjiötä, suolaa tai suoja-atmosfääriä ja tarkista pinnan kovuus.
• Ylikuumeneminen — karkea rae ja karbidien sulaminen eivät päästy pois.
• Paikoilleen jäänyt kipinätyöstövaurio — uudelleensulanut kerros karkaistussa D2:ssa on halkeilualtis; poista se ja poista jännitykset kipinätyöstön jälkeen.

D2 naapureitaan vastaan

D2 istuu runsaskromisten kylmätyölajien perheessä. D3 kantaa vielä enemmän hiiltä ja karbidia, mutta luopuu sitkeydestä ja karkenevuudesta; D2 pysyy yleiskäyttöisenä valintana, koska se tasapainottaa kulumisen kyvyn kanssa karkaista suuria poikkileikkauksia ilmassa. Kun lohkeilu abrasiivin kulumisen sijaan on vikamuoto, niukkahiiliset iskunkestävät tai Cr-Mo-V-lajit ovat tavallinen askel pois D2:sta — enemmän kovuutta ei ole vastaus särmään, joka murtuu.