Härdning av D2-verktygsstål: lufthärdningscykeln, steg för steg

Vad du siktar på

D2 är ett högkolhaltigt, högkromhaltigt kallarbetsstål (nominellt ungefär 1.5% C, 12% Cr). Korrekt härdat ger det 58–62 HRC med en stor mängd hårda kromkarbider för abrasiv nötningsbeständighet, och — eftersom det lufthärdar — bland den lägsta formförändringen av alla verktygsstål.

Cykeln

1. Förvärmning — utjämna långsamt, typiskt i steg runt 650 °C och sedan ungefär 820 °C. D2:s låga värmeledningsförmåga och höga legeringshalt straffar termisk chock, och kalla verktyg ska aldrig sättas in direkt i en varm austenitiseringsugn.
2. Austenitisering — vanligtvis i området 1010–1045 °C, där runt 1030 °C är en allmänt använd arbetspunkt. Högre i intervallet löser upp mer karbid: hårdhet och nötningsbeständighet stiger, men korntillväxt, restaustenit och sprickrisk stiger med dem. Håll endast så länge som tvärsnittet behöver för att utjämnas och fullborda den avsedda karbidupplösningen.
3. Släckning — luft eller högtrycksgas (vakuumugnar är standardpraxis). D2:s härdbarhet är tillräckligt hög för att stillastående luft härdar de flesta tvärsnitt; kravet är att kyla likformigt och att undvika långsam, ojämn kylning som fäller ut korngränskarbider. Avbryt och utjämna snarare än att låta tunna kanter rusa före blocket.
4. Anlöpning — två gånger, som minimum. Kyl till rumstemperatur (eller kortvarigt till handvarmt) mellan anlöpningarna. Den första anlöpningen omvandlar restaustenit och avlastar släckspänningar; den andra anlöper den färska martensit som den första skapade. Att hoppa över den andra anlöpningen är det klassiska D2-felet. Temperaturvalet bestämmer den slutliga hårdheten:

Anlöpningsområde (vägledande)	Resultat
ungefär 200 °C	Nära maximal hårdhet, ungefär klassen 60–62 HRC
ungefär 500–540 °C	Sekundärhärdningsområdet; hårdheten håller i sig, seghet och stabilitet förbättras

För verktyg som senare ska PVD-beläggas eller nitreras måste anlöpningen ligga säkert över beläggningsprocessens temperatur — sekundärhärdningsområdet finns delvis av denna anledning.

Dimensionsförändring

D2 växer något vid härdning — en förändring i storleksordningen några hundradels procent rapporteras allmänt, men den exakta rörelsen beror på austenitiseringstemperaturen och restaustenitnivån. Precisionsverktyg bör färdigslipas efter härdning, med slipmån lämnad, och högprecisionsarbete gynnas av ett underkylningssteg (se guiden om restaustenit) för att stabilisera strukturen före färdigbearbetning.

Felmoder att undvika

• Avkolning under en lång hålltid i atmosfär — använd vakuum, salt eller skyddsatmosfär och verifiera ythårdheten.
• Överhettning — grova korn och karbiduppsmältning anlöps inte bort.
• EDM-skador som lämnas kvar — det omgjutna skiktet på härdat D2 är sprickbenäget; avlägsna det och avspänningsglödga efter EDM.

D2 mot sina grannar

D2 ingår i en familj av högkromhaltiga kallarbetskvaliteter. D3 har ännu mer kol och karbid men ger upp seghet och härdbarhet; D2 förblir det allmänna valet eftersom det balanserar nötning mot förmågan att härda stora tvärsnitt i luft. Där flisning snarare än abrasiv nötning är felmoden är lågkolhaltigare stötbeständiga kvaliteter eller Cr-Mo-V-kvaliteter det vanliga steget bort från D2 — mer hårdhet är inte svaret på en egg som spricker.