การชุบแข็งเหล็กเครื่องมือ D2: วงจรการชุบแข็งในอากาศ ทีละขั้นตอน

สิ่งที่คุณกำลังมุ่งหวัง

D2 เป็นเหล็กเครื่องมือสำหรับงานเย็นที่มีคาร์บอนสูงและโครเมียมสูง (โดยระบุประมาณ 1.5% C, 12% Cr) เมื่อชุบแข็งอย่างถูกต้อง จะให้ 58–62 HRC พร้อมคาร์ไบด์โครเมียมแข็งจำนวนมากเพื่อความทนการสึกหรอแบบขัดสี และ — เนื่องจากมันชุบแข็งในอากาศ — มีการบิดงอต่ำที่สุดในบรรดาเหล็กเครื่องมือ

วงจร

1. อุ่นก่อน — ปรับให้สม่ำเสมออย่างช้า ๆ โดยทั่วไปเป็นขั้นตอนที่ประมาณ 650 °C และจากนั้นประมาณ 820 °C ค่าการนำความร้อนต่ำและปริมาณธาตุผสมสูงของ D2 ลงโทษการช็อกจากความร้อน และเครื่องมือที่เย็นไม่ควรถูกใส่เข้าไปในเตาทำออสเทนไนต์ที่ร้อนโดยตรง
2. ทำออสเทนไนต์ — โดยทั่วไปอยู่ในช่วง 1010–1045 °C โดยประมาณ 1030 °C เป็นจุดทำงานที่ใช้กันอย่างแพร่หลาย ยิ่งสูงขึ้นในช่วง จะยิ่งละลายคาร์ไบด์มากขึ้น: ความแข็งและความทนการสึกหรอเพิ่มขึ้น แต่การเติบโตของเกรน ออสเทนไนต์ตกค้าง และความเสี่ยงของการแตกร้าวก็เพิ่มขึ้นด้วย คงไว้เพียงเท่าที่หน้าตัดต้องการเพื่อให้สม่ำเสมอและทำให้การละลายคาร์ไบด์ที่ตั้งใจไว้สมบูรณ์
3. ชุบแข็ง — อากาศหรือแก๊สแรงดันสูง (เตาสุญญากาศเป็นแนวปฏิบัติมาตรฐาน) ความสามารถในการชุบแข็งของ D2 สูงพอที่อากาศนิ่งสามารถชุบแข็งหน้าตัดส่วนใหญ่ได้ ข้อกำหนดคือการทำให้เย็น อย่างสม่ำเสมอ และหลีกเลี่ยงการทำให้เย็นช้าและไม่สม่ำเสมอซึ่งทำให้คาร์ไบด์ที่ขอบเกรนตกตะกอน ให้หยุดและปรับให้สม่ำเสมอแทนที่จะปล่อยให้ขอบบางวิ่งนำหน้าบล็อกไป
4. อบคืนตัว — สองครั้งเป็นอย่างน้อย ทำให้เย็นถึงอุณหภูมิห้อง (หรือสั้น ๆ ถึงระดับอุ่นมือ) ระหว่างการอบคืนตัวแต่ละครั้ง การอบคืนตัวครั้งแรกเปลี่ยนออสเทนไนต์ตกค้างและคลายความเค้นจากการชุบแข็ง การอบคืนตัวครั้งที่สองอบคืนมาร์เทนไซต์ใหม่ที่ครั้งแรกสร้างขึ้น การข้ามการอบคืนตัวครั้งที่สองเป็นข้อผิดพลาดคลาสสิกของ D2 การเลือกอุณหภูมิเป็นตัวกำหนดความแข็งสุดท้าย:

ช่วงการอบคืนตัว (โดยชี้แนะ)	ผลลัพธ์
ประมาณ 200 °C	ความแข็งใกล้สูงสุด ประมาณระดับ 60–62 HRC
ประมาณ 500–540 °C	ช่วงการชุบแข็งทุติยภูมิ ความแข็งยังคงอยู่ ความเหนียวและเสถียรภาพดีขึ้น

สำหรับแม่พิมพ์ที่จะเคลือบ PVD หรือไนไตรดิงในภายหลัง การอบคืนตัวต้องอยู่สูงกว่าอุณหภูมิของกระบวนการเคลือบอย่างปลอดภัย — ช่วงการชุบแข็งทุติยภูมิมีอยู่ส่วนหนึ่งด้วยเหตุผลนี้

การเปลี่ยนแปลงขนาด

D2 ขยายตัวเล็กน้อยเมื่อชุบแข็ง — การเปลี่ยนแปลงในระดับไม่กี่ร้อยละของหนึ่งเปอร์เซ็นต์มีรายงานกันทั่วไป แต่การเคลื่อนตัวที่แน่นอนขึ้นอยู่กับอุณหภูมิการทำออสเทนไนต์และระดับออสเทนไนต์ตกค้าง แม่พิมพ์ที่ต้องการความแม่นยำควรเจียระไนเก็บผิวหลังการชุบแข็ง โดยเหลือเผื่อการเจียระไนไว้ และงานความแม่นยำสูงได้ประโยชน์จากขั้นตอนต่ำกว่าศูนย์ (ดูคู่มือออสเทนไนต์ตกค้าง) เพื่อทำให้โครงสร้างเสถียรก่อนการเก็บผิว

รูปแบบความเสียหายที่ต้องหลีกเลี่ยง

• การสูญเสียคาร์บอนที่ผิว ระหว่างการแช่ในบรรยากาศเป็นเวลานาน — ใช้สุญญากาศ เกลือ หรือบรรยากาศป้องกัน และตรวจสอบความแข็งที่ผิว
• การให้ความร้อนเกิน — เกรนหยาบและการหลอมเหลวของคาร์ไบด์ไม่สามารถอบคืนตัวออกได้
• ความเสียหายจาก EDM ที่ทิ้งไว้ — ชั้นหล่อใหม่บน D2 ที่ชุบแข็งแล้วมีแนวโน้มแตกร้าว ให้กำจัดออกและคลายความเค้นหลัง EDM

D2 เทียบกับเหล็กข้างเคียง

D2 อยู่ในตระกูลเกรดงานเย็นโครเมียมสูง D3 มีคาร์บอนและคาร์ไบด์มากยิ่งกว่า แต่สละความเหนียวและความสามารถในการชุบแข็ง D2 ยังคงเป็นตัวเลือกเอนกประสงค์เพราะมันสร้างสมดุลระหว่างการสึกหรอกับความสามารถในการชุบแข็งหน้าตัดขนาดใหญ่ในอากาศ ในกรณีที่การบิ่นแทนการสึกหรอแบบขัดสีเป็นรูปแบบความเสียหาย เกรดทนแรงกระแทกคาร์บอนต่ำกว่าหรือเกรด Cr-Mo-V มักเป็นก้าวถัดไปที่ห่างจาก D2 — ความแข็งที่มากขึ้นไม่ใช่คำตอบสำหรับคมที่แตกหัก