מאפיינים בסיסיים של פלדה לעיבוד קר של AISI A2

A2 היא פלדת תבנית לעבודה קרה משופרת על בסיס SKD11 (Cr12Mo1V1). בתנאי טיפול בחום קונבנציונליים, שארית האוסטניט מתפרקת כמעט לחלוטין. בדרך כלל, ניתן להשמיט טיפול קריוגני, ועדיין ניתן לשמור על קשיחות גבוהה תחת קשיות חזקה.
I. עיצוב ניסוי
לאחר הרוויה ב-1040 מעלות וחום ב-520~530 מעלות, ל-A2 יש קשיות HRC של 60~62 וקשיחות של כפול מזה של Cr12Mo1V1, שהיא הגבוהה ביותר מבין פלדות המות הנפוצות בעיבוד קר כיום. יש לו יכולת עיבוד וטחינה טובים, מתח שיורי נמוך בשכבה המשתנה של עיבוד חשמלי, מעט שאריות אוסטניט וקרבידים עדינים ומפוזרים באופן שווה.
בשל מצב הלחץ המורכב של התבנית, חלקים מסוימים של התבנית צריכים להיות בעלי תכונות מכניות מיוחדות. אם תהליך טיפול החום הסטנדרטי לרוב אינו יכול לעמוד בדרישות ביצועי העבודה האידיאליים, יש להתאים את המאפיינים הבסיסיים כגון קשיות, קשיחות ועמידות בפני שחיקה באמצעות טיפול בחום כדי להשיג את מצב העבודה הטוב ביותר של התבנית. טמפרטורת כיבוי וטמפרטורת מזג הם פרמטרי התהליך העיקריים של טיפול בחום. מאמר זה מתמקד במאפייני החיסום של A2.
II. עיצוב ניסוי
בניסוי, מפרט טיפול החום A2 שונה מעט, וטמפרטורת ההמרה הותאמה כראוי, וטמפרטורת החיסום נלקחה כשש דרגות, כלומר 100 מעלות, 200 מעלות, 300 מעלות, 400 מעלות, 500 מעלות ו-600 מעלות . לחימום של 100 מעלות, תנור ייבוש 101-2 משמש לחימום, ותנור התנגדות מסוג SX-25-12 משמש לחימום. שתי דגימות נלקחות עבור כל טמפרטורת מזג.
בדיקת קשיות Rockwell מתכתית נבחרה לבדיקת קשיות, הנערכת בטמפרטורה רגילה, ו-HBRVU-187.5 נעשה שימוש בבודק קשיות אופטי של Brinell.
10 מ"מ לבדיקת פגיעה × 10 מ"מ × 55 מ"מ דגימה ללא חריצים נבדקת במכונת בדיקת פגיעה JB30B עם אנרגיית פגיעה של 0.3 KN. m או 0.15 KN. M.
תוצאות וניתוח ניסויים
1. ערך קשיות
קח שלושה עמדות שונות עבור כל דגימה כדי למדוד את הקשיות, וקבל את ערך הקשיות בכל טמפרטורת מזג. על פי ערך הקשיות של כל דגימה, ל-A2 יש מעט שינוי כאשר מזגו ב-100 ~ 500 מעלות; הקשיות מעט גבוהה יותר כאשר מזגן בטמפרטורה בינונית של 400 מעלות, והקשיות שיא לאחר טיפול חום סטנדרטי וטמפרור היא בדרך כלל סביב 520 מעלות; לאחר טמפרטורת טמפרטורת גבוהה ב-600 מעלות, הקשיות יורדת באופן משמעותי, וערך הקשיות הממוצע של HRC הוא רק 52.4, כך שטמפרטורת הטמפרור לא צריכה להיות גבוהה מדי.
2. קשיחות השפעה
לאחר הטמפרור מסירים את שכבת שחרור החמצון על פני הדגימה, ונמדד ערך ההשפעה של כל דגימה בטמפרטורות טמפרור שונות. לפי ערך ההשפעה של כל דגימה, כאשר DC53 מחומם ב-200 מעלות, ערך ההשפעה הממוצע מגיע ליותר מ-60 J/cm2. כאשר מזגו ב-500 מעלות, קשיחות ההשפעה גרועה, מראה שבריריות מסוימת של מזג בטמפרטורה גבוהה. קשיחות השפעת מזג מעל 600 מעלות טובה מאוד, אך הקשיות מופחתת מאוד, מה שלא יכול לעמוד בדרישות השימוש
תוצאות הניסוי מראות כי ל-A2 יש יציבות כללית טובה של טמפרור, והקשיות וערך ההשפעה משתנים מעט בטווח טמפרטורת טמפרטור מסוים; כאשר מזג ב-400 ~ 500 מעלות, הקשיחות פוחתת מאוד ומתרחשת שבירות מזג; בעת מזג ב-600 מעלות, הקשיחות של המדגם גבוהה מאוד, וערך ההשפעה מגיע ל-85 J/cm2, אך הקשיות מופחתת מאוד. בייצור, עבור כמה מתים לעבודה קרה עם דרישות נמוכות לקשיות ועמידות בפני שחיקה ודרישות גבוהות לקשיחות, ניתן להשתמש במחסום בטמפרטורה גבוהה; עבור קוביות עבודה קרה עם דרישות קשיות גבוהות וקשיחות גבוהה, יש לאמץ טמפרטורת טמפרטורה נמוכה בכ-200 מעלות. ניתן לחזות את הקשיות ואת ערך ההשפעה בטמפרטורות טמפרור אחרות על ידי שיטות חישוב מתאימות (כגון שיטת אינטרפולציה, קירוב פונקציות וכו'), ולאחר מכן לאמת על ידי ניסויים. הקרביד במדגם המרוווה מופץ ברצועות דקות לא רציפות, והקרביד מתפזר באופן אחיד לאחר חיתוך ב-200 מעלות, וכמעט אין קרביד מסיבי במבנה, לכן, הקשיחות טובה. ממורפולוגיה של השבר, שלב המחשוף של השבר של המבנה המחוסם ב-200 מעלות הוא הרבה פחות מזה של הדגימה המרוווה, וישנן כמה גומות קטנות ורדודות בשבר של המבנה המטאלוגרפי ב-5000 פעמים, מה שמצביע על כך שהוא בעל קשיחות מסוימת. לאחר הטיהור, שארית האוסטניט משתנה במלואה, והקרביד עדין ומפוזר באופן שווה, מה שמגביר את הקשיחות
סיכום
1. לאחר התאמה נכונה של טמפרטורת ההמרה, ל-A2 יש קשיות וקשיחות השפעה גבוהה יותר כאשר מחוסמים ב-200 מעלות; כאשר מזג ב 400 ~ 500 מעלות, הקשיות גבוהה יותר והקשיחות פוחתת מאוד; כאשר מזגו ב-600 מעלות, קשיחות ההשפעה גבוהה מאוד והקשיות יורדת באופן משמעותי
2. יש לאמץ תהליך טמפרטורת טמפרטורות נמוכות עבור קוביות דיוק, גזרת חיתוך, גלגל גלגול קר וכלים אחרים וקוביות עם צורות מורכבות כדי לגרום לחלקים הפועלים של התבנית לקבל קשיות גבוהה, קשיחות גבוהה, עמידות בפני שחיקה טובה וחוזק גבוה, מה שיכול להאריך ביעילות את חיי התבנית ולמנוע בלאי מוגזם, דפורמציה, סדקים ותופעות כשל מוקדם אחרות
3. ניתן לאמץ כיבוי נמוך ותהליך התאוששות גבוה עבור תבניות מורכבות עם עומס השפעה גדול כדי להשיג קשיחות השפעה גבוהה ולמנוע שבר שביר של התבנית.