Tempra dell'acciaio per utensili D2: il ciclo di tempra in aria, passo dopo passo

Obiettivo

Il D2 è un acciaio per utensili per lavorazioni a freddo ad alto carbonio e alto cromo (nominalmente circa 1.5% C, 12% Cr). Correttamente temprato, fornisce 58–62 HRC con un'ampia popolazione di carburi di cromo duri per la resistenza all'usura abrasiva e — poiché si tempra in aria — una delle distorsioni più basse tra tutti gli acciai per utensili.

Il ciclo

1. Preriscaldo — equalizzare lentamente, tipicamente per fasi intorno a 650 °C e poi circa 820 °C. La bassa conducibilità termica e l'elevato contenuto di lega del D2 puniscono lo shock termico, e gli utensili freddi non devono mai essere caricati direttamente in un forno di austenitizzazione caldo.
2. Austenitizzazione — comunemente nella regione 1010–1045 °C, con circa 1030 °C come punto operativo ampiamente utilizzato. Più in alto nell'intervallo si dissolve più carburo: durezza e resistenza all'usura aumentano, ma con esse aumentano ingrossamento del grano, austenite residua e rischio di cricche. Mantenere solo per il tempo necessario alla sezione per equalizzarsi e completare la dissoluzione dei carburi prevista.
3. Tempra — in aria o gas ad alta pressione (i forni a vuoto sono la pratica standard). La temprabilità del D2 è sufficientemente alta che l'aria calma tempra la maggior parte delle sezioni; il requisito è raffreddare uniformemente, evitando un raffreddamento lento e irregolare che precipita carburi ai bordi di grano. Interrompere ed equalizzare anziché lasciare che gli spigoli sottili corrano avanti rispetto al blocco.
4. Rinvenimento — due volte, come minimo. Raffreddare a temperatura ambiente (o brevemente fino a tiepido al tatto) tra i rinvenimenti. Il primo rinvenimento converte l'austenite residua e distende le tensioni di tempra; il secondo rinvenisce la martensite fresca creata dal primo. Saltare il secondo rinvenimento è l'errore classico con il D2. La scelta della temperatura determina la durezza finale:

Regione di rinvenimento (indicativa)	Risultato
circa 200 °C	Durezza quasi massima, indicativamente classe 60–62 HRC
circa 500–540 °C	Regione di indurimento secondario; la durezza si mantiene, tenacità e stabilità migliorano

Per gli stampi che saranno successivamente rivestiti in PVD o nitrurati, il rinvenimento deve collocarsi in sicurezza al di sopra della temperatura del processo di rivestimento — l'intervallo di indurimento secondario esiste in parte per questo motivo.

Variazione dimensionale

Il D2 cresce leggermente con la tempra — viene comunemente riportata una variazione dell'ordine di pochi centesimi di percento, ma il movimento esatto dipende dalla temperatura di austenitizzazione e dal livello di austenite residua. Gli stampi di precisione devono essere rettificati di finitura dopo la tempra, lasciando sovrametallo di rettifica, e i lavori ad alta precisione beneficiano di una fase sotto zero (vedere la guida sull'austenite residua) per stabilizzare la struttura prima della finitura.

Modi di cedimento da evitare

• Decarburazione durante un mantenimento prolungato in atmosfera — utilizzare vuoto, bagno di sali o atmosfera protettiva e verificare la durezza superficiale.
• Surriscaldamento — grano grossolano e liquazione dei carburi non si eliminano con il rinvenimento.
• Danno da elettroerosione lasciato in sede — lo strato rifuso sul D2 temprato è soggetto a cricche; rimuoverlo e distendere dopo l'elettroerosione.

Il D2 rispetto ai gradi vicini

Il D2 appartiene a una famiglia di gradi per lavorazioni a freddo ad alto cromo. Il D3 contiene ancora più carbonio e carburi ma sacrifica tenacità e temprabilità; il D2 resta la scelta per uso generale perché bilancia l'usura con la capacità di temprare grandi sezioni in aria. Quando il modo di cedimento è la scheggiatura anziché l'usura abrasiva, i gradi a più basso carbonio resistenti agli urti o al Cr-Mo-V sono il consueto passo oltre il D2 — più durezza non è la risposta a uno spigolo che si frattura.