Загартування інструментальної сталі D2: цикл загартування на повітрі, крок за кроком

До чого ви прагнете

D2 — це високовуглецева, високохромова інструментальна сталь для холодної обробки (номінально приблизно 1.5% C, 12% Cr). Правильно загартована, вона забезпечує 58–62 HRC із великою кількістю твердих карбідів хрому для стійкості до абразивного зношування та — оскільки вона гартується на повітрі — однією з найнижчих деформацій серед усіх інструментальних сталей.

Цикл

1. Попереднє нагрівання — вирівнюйте повільно, зазвичай кроками приблизно 650 °C, а потім приблизно 820 °C. Низька теплопровідність і високий вміст легуючих елементів у D2 карають за тепловий удар, а холодні інструменти ніколи не слід завантажувати прямо в гарячу піч аустенітизації.
2. Аустенітизація — зазвичай у діапазоні 1010–1045 °C, причому приблизно 1030 °C є широко використовуваною робочою точкою. Вище в діапазоні розчиняється більше карбідів: твердість і зносостійкість зростають, але зростання зерна, залишковий аустеніт і ризик тріщин зростають разом із ними. Витримуйте лише стільки, скільки потрібно перерізу, щоб вирівнятися та завершити передбачене розчинення карбідів.
3. Загартування — на повітрі або газом під високим тиском (вакуумні печі є стандартною практикою). Прогартовуваність D2 достатньо висока, щоб спокійне повітря гартувало більшість перерізів; вимога — охолоджувати рівномірно та уникати повільного, нерівномірного охолодження, яке виділяє карбіди на межах зерен. Переривайте та вирівнюйте, а не дозволяйте тонким крайкам випереджати блок.
4. Відпуск — двічі, як мінімум. Охолоджуйте до кімнатної температури (або коротко до температури теплої руки) між відпусками. Перший відпуск перетворює залишковий аустеніт і знімає гартувальні напруження; другий відпускає свіжий мартенсит, створений першим. Пропуск другого відпуску — класична помилка для D2. Вибір температури задає кінцеву твердість:

Діапазон відпуску (орієнтовно)	Результат
приблизно 200 °C	Твердість, близька до максимальної, приблизно класу 60–62 HRC
приблизно 500–540 °C	Діапазон вторинного твердіння; твердість зберігається, в’язкість і стабільність покращуються

Для штампів, які пізніше будуть покриті PVD або азотовані, відпуск має безпечно перевищувати температуру процесу нанесення покриття, — діапазон вторинного твердіння існує частково з цієї причини.

Зміна розмірів

D2 трохи зростає під час гартування — зазвичай повідомляється про зміну порядку кількох сотих відсотка, але точний рух залежить від температури аустенітизації та рівня залишкового аустеніту. Прецизійні штампи слід остаточно шліфувати після гартування, залишаючи припуск на шліфування, а високоточній роботі корисний крок обробки холодом нижче нуля (див. посібник про залишковий аустеніт), щоб стабілізувати структуру перед чистовою обробкою.

Режими відмови, яких слід уникати

• Зневуглецювання під час тривалої витримки в атмосфері — використовуйте вакуум, сіль або захисну атмосферу та перевіряйте твердість поверхні.
• Перегрів — грубе зерно та ліквіація карбідів не виправляються відпуском.
• Пошкодження від електроерозійної обробки, залишене на місці — литий шар на загартованій D2 схильний до тріщин; видаліть його та зніміть напруження після електроерозійної обробки.

D2 проти її сусідів

D2 перебуває в родині високохромових марок для холодної обробки. D3 містить ще більше вуглецю та карбідів, але поступається в’язкістю та прогартовуваністю; D2 залишається вибором загального призначення, оскільки вона врівноважує зношування зі здатністю гартувати великі перерізи на повітрі. Там, де режимом відмови є сколювання, а не абразивне зношування, звичайним кроком від D2 є марки з нижчим вмістом вуглецю, стійкі до ударів, або марки Cr-Mo-V, — більша твердість не є відповіддю на крайку, яка руйнується.