Hartowanie stali narzędziowej D2: cykl hartowania w powietrzu, krok po kroku

Do czego dążysz

D2 to wysokowęglowa, wysokochromowa stal narzędziowa do pracy na zimno (nominalnie około 1.5% C, 12% Cr). Prawidłowo zahartowana zapewnia 58–62 HRC przy dużej populacji twardych węglików chromu dla odporności na zużycie ścierne oraz — ponieważ hartuje się w powietrzu — jedne z najniższych odkształceń spośród stali narzędziowych.

Cykl

1. Podgrzewanie wstępne — wyrównywanie powoli, zazwyczaj etapami około 650 °C, a następnie około 820 °C. Niska przewodność cieplna D2 oraz wysoka zawartość stopu karzą szok termiczny, a zimne narzędzia nigdy nie powinny być ładowane prosto do gorącego pieca austenityzującego.
2. Austenityzowanie — zwykle w regionie 1010–1045 °C, przy czym około 1030 °C jest szeroko stosowanym punktem roboczym. Wyżej w zakresie rozpuszcza się więcej węglików: twardość i odporność na zużycie rosną, ale wraz z nimi rosną rozrost ziarna, austenit szczątkowy i ryzyko pękania. Trzymaj tylko tak długo, jak przekrój potrzebuje, aby się wyrównać i ukończyć zamierzone rozpuszczenie węglików.
3. Hartowanie — powietrze lub gaz pod wysokim ciśnieniem (piece próżniowe są standardową praktyką). Hartowność D2 jest wystarczająco wysoka, że spokojne powietrze hartuje większość przekrojów; wymaganiem jest chłodzenie równomiernie oraz unikanie powolnego, nierównego chłodzenia, które wydziela węgliki na granicach ziaren. Przerywaj i wyrównuj, zamiast pozwalać cienkim krawędziom wyprzedzać blok.
4. Odpuszczanie — dwa razy, minimum. Chłodź do temperatury pokojowej (lub krótko do ciepłoty ręki) pomiędzy odpuszczaniami. Pierwsze odpuszczanie przekształca austenit szczątkowy i usuwa naprężenia hartownicze; drugie odpuszcza świeży martenzyt, który pierwsze utworzyło. Pominięcie drugiego odpuszczania jest klasycznym błędem przy D2. Wybór temperatury określa finalną twardość:

Region odpuszczania (orientacyjny)	Rezultat
około 200 °C	Twardość bliska maksymalnej, mniej więcej klasy 60–62 HRC
około 500–540 °C	Region utwardzania wtórnego; twardość się utrzymuje, ciągliwość i stabilność się poprawiają

Dla matryc, które później będą powlekane PVD lub azotowane, odpuszczanie musi znajdować się bezpiecznie powyżej temperatury procesu powlekania — region utwardzania wtórnego istnieje częściowo z tego powodu.

Zmiana wymiarowa

D2 nieznacznie rośnie przy hartowaniu — powszechnie zgłaszana jest zmiana rzędu kilku setnych procenta, ale dokładny ruch zależy od temperatury austenityzowania i poziomu austenitu szczątkowego. Matryce precyzyjne powinny być szlifowane wykańczająco po hartowaniu, przy pozostawionym naddatku na szlifowanie, a prace o wysokiej precyzji korzystają z etapu wymrażania (zobacz przewodnik o austenicie szczątkowym), aby ustabilizować strukturę przed wykańczaniem.

Tryby uszkodzeń, których należy unikać

• Odwęglenie podczas długiego wygrzewania w atmosferze — stosuj próżnię, sól lub atmosferę ochronną i weryfikuj twardość powierzchni.
• Przegrzanie — grube ziarno i nadtopienie węglików nie znikają przy odpuszczaniu.
• Uszkodzenie EDM pozostawione na miejscu — warstwa przetopiona na zahartowanej D2 jest podatna na pękanie; usuń ją i odpręż po EDM.

D2 wobec sąsiadów

D2 należy do rodziny wysokochromowych gatunków do pracy na zimno. D3 zawiera jeszcze więcej węgla i węglików, ale rezygnuje z ciągliwości i hartowności; D2 pozostaje wyborem uniwersalnym, ponieważ równoważy zużycie ze zdolnością do hartowania dużych przekrojów w powietrzu. Tam, gdzie trybem uszkodzenia jest wykruszanie, a nie zużycie ścierne, zwykłym krokiem odejścia od D2 są gatunki o niższej zawartości węgla odporne na uderzenia lub gatunki Cr-Mo-V — większa twardość nie jest odpowiedzią na krawędź, która się łamie.