คุณสมบัติพื้นฐานของเหล็กกล้าแม่พิมพ์งานเย็น AISI A2

A2 เป็นเหล็กกล้าแม่พิมพ์งานเย็นที่ได้รับการปรับปรุงบนพื้นฐานของ SKD11 (Cr12Mo1V1) ภายใต้สภาวะการให้ความร้อนแบบเดิม ออสเทนไนต์ที่เหลือจะถูกย่อยสลายเกือบทั้งหมด โดยทั่วไปสามารถละเว้นการบำบัดด้วยความเย็นได้และยังสามารถรักษาความเหนียวสูงไว้ได้ภายใต้ความแข็งสูง
I. การออกแบบการทดลอง
หลังจากดับที่อุณหภูมิ 1,040 องศาและอบอุณหภูมิที่ 520~530 องศา A2 จะมีความแข็ง HRC 60~62 และความเหนียวเป็น 2 เท่าของ Cr12Mo1V1 ซึ่งสูงที่สุดในบรรดาเหล็กกล้าแม่พิมพ์งานเย็นที่ใช้กันทั่วไปในปัจจุบัน มีความสามารถในการขึ้นรูปและเจียรได้ดี มีความเค้นตกค้างต่ำในชั้นที่ปรับปรุงแล้วของการตัดเฉือนด้วยไฟฟ้า มีออสเทนไนต์เหลือน้อย และคาร์ไบด์ที่ละเอียดและกระจายอย่างสม่ำเสมอ
เนื่องจากสถานการณ์ความเครียดที่ซับซ้อนของแม่พิมพ์ ชิ้นส่วนที่ใช้งานบางส่วนของแม่พิมพ์จำเป็นต้องมีคุณสมบัติเชิงกลพิเศษบางอย่าง หากกระบวนการอบชุบด้วยความร้อนมาตรฐานมักไม่สามารถตอบสนองความต้องการประสิทธิภาพการทำงานที่เหมาะสมได้ คุณลักษณะพื้นฐาน เช่น ความแข็ง ความเหนียว และความทนทานต่อการสึกหรอจำเป็นต้องได้รับการปรับอย่างเหมาะสมผ่านการอบชุบด้วยความร้อน เพื่อให้แม่พิมพ์มีสถานะการทำงานที่ดีที่สุด อุณหภูมิดับและอุณหภูมิแบ่งเบาบรรเทาเป็นพารามิเตอร์กระบวนการหลักของการรักษาความร้อน บทความนี้มุ่งเน้นไปที่ลักษณะการแบ่งเบาบรรเทาของ A2
ครั้งที่สอง การออกแบบการทดลอง
ในการทดลอง ข้อกำหนดการอบชุบ A2 มีการเปลี่ยนแปลงเล็กน้อย และปรับอุณหภูมิการอบให้เหมาะสม และอุณหภูมิอบชุบเป็น 6 ระดับ ได้แก่ 100 องศา 200 องศา 300 องศา 400 องศา 500 องศา และ 600 องศา . สำหรับการอบคืนตัว 100 องศา เตาอบแห้ง 101-2 ใช้สำหรับทำความร้อน และเตาต้านทานแบบกล่อง SX-25-12 ใช้สำหรับทำความร้อน นำตัวอย่างมาสองตัวอย่างสำหรับแต่ละอุณหภูมิในการอบ
การทดสอบความแข็งแบบเมทัลลิกร็อกเวลล์ถูกเลือกสำหรับการทดสอบความแข็ง ซึ่งดำเนินการที่อุณหภูมิปกติ และใช้ HBRVU-187.5 เครื่องทดสอบความแข็งแบบออปติก Brinell
10มม. สำหรับการทดสอบแรงกระแทก × 10มม. × 55 มม. ชิ้นงานที่ไม่มีรอยบากได้รับการทดสอบบนเครื่องทดสอบแรงกระแทก JB30B ที่มีพลังงานกระแทก 0.3 KN ม. หรือ 0.15 KN. ม.
ผลการทดลองและการวิเคราะห์
1. ค่าความแข็ง
ใช้ตำแหน่งที่แตกต่างกันสามตำแหน่งสำหรับแต่ละตัวอย่างเพื่อวัดค่าความแข็ง และรับค่าความแข็งที่อุณหภูมิการอบคืนตัวแต่ละครั้ง ตามค่าความแข็งของแต่ละตัวอย่าง A2 มีการเปลี่ยนแปลงเล็กน้อยเมื่ออบที่อุณหภูมิ 100~500 องศา ความแข็งจะสูงขึ้นเล็กน้อยเมื่ออบที่อุณหภูมิปานกลาง 400 องศา และความแข็งสูงสุดหลังการอบชุบด้วยความร้อนมาตรฐานและการแบ่งเบาบรรเทาโดยทั่วไปจะอยู่ที่ประมาณ 520 องศา หลังจากการอบด้วยอุณหภูมิสูงที่ 600 องศา ความแข็งจะลดลงอย่างมาก และค่าความแข็ง HRC เฉลี่ยอยู่ที่ 52.4 เท่านั้น ดังนั้นอุณหภูมิในการอบจึงไม่ควรสูงเกินไป
2. ความทนทานต่อแรงกระแทก
หลังจากการอบคืนตัวแล้ว ชั้นดีคาร์บูไรเซชันของปฏิกิริยาออกซิเดชันบนพื้นผิวของตัวอย่างจะถูกลบออก และวัดค่าผลกระทบของแต่ละตัวอย่างที่อุณหภูมิการอบคืนตัวที่แตกต่างกัน ตามค่าผลกระทบของแต่ละตัวอย่าง เมื่อ DC53 ถูกอบที่อุณหภูมิ 200 องศา ค่าผลกระทบโดยเฉลี่ยจะสูงถึงมากกว่า 60 J/cm2 เมื่ออบที่อุณหภูมิ 500 องศา ความเหนียวของแรงกระแทกไม่ดี แสดงให้เห็นถึงความเปราะบางของการแบ่งเบาบรรเทาที่อุณหภูมิสูง การแบ่งเบาบรรเทาความเหนียวที่สูงกว่า 600 องศานั้นดีมาก แต่ความแข็งจะลดลงอย่างมากซึ่งไม่สามารถตอบสนองความต้องการใช้งาน
ผลการทดลองแสดงว่า A2 มีเสถียรภาพในการอบคืนตัวโดยรวมดี และค่าความแข็งและค่าแรงกระแทกเปลี่ยนแปลงเล็กน้อยภายในช่วงอุณหภูมิที่กำหนด เมื่อแบ่งเบาบรรเทาที่อุณหภูมิ 400~500 องศา ความเหนียวจะลดลงอย่างมากและเกิดความเปราะบางตามอุณหภูมิ เมื่อแบ่งเบาบรรเทาที่อุณหภูมิ 600 องศา ความเหนียวของตัวอย่างจะสูงมาก และค่าแรงกระแทกถึง 85 J/cm2 แต่ความแข็งจะลดลงอย่างมาก ในการผลิต สำหรับแม่พิมพ์งานเย็นบางประเภทที่มีความต้องการความแข็งและความต้านทานการสึกหรอต่ำ และต้องการความเหนียวสูง สามารถใช้การอบชุบที่อุณหภูมิสูงได้ สำหรับแม่พิมพ์งานเย็นที่ต้องการความแข็งสูงและมีความเหนียวสูง ควรใช้การอบชุบที่อุณหภูมิต่ำประมาณ 200 องศา ค่าความแข็งและผลกระทบที่อุณหภูมิการอบชุบแบบอื่นๆ สามารถคาดการณ์ได้ด้วยวิธีการคำนวณที่เหมาะสม (เช่น วิธีการประมาณค่า การประมาณค่าฟังก์ชัน เป็นต้น) จากนั้นจึงตรวจสอบความถูกต้องโดยการทดลอง คาร์ไบด์ในตัวอย่างที่ดับแล้วจะกระจายเป็นแถบบางๆ ที่ไม่ต่อเนื่อง และคาร์ไบด์จะกระจายอย่างสม่ำเสมอหลังจากอบชุบที่ 200 องศา และแทบไม่มีคาร์ไบด์ขนาดใหญ่ในโครงสร้าง ดังนั้นความเหนียวจึงดี จากลักษณะทางสัณฐานวิทยาของการแตกหัก ขั้นตอนการแตกแยกของการแตกหักของโครงสร้างเทมเปอร์ที่ 200 องศานั้นน้อยกว่าของตัวอย่างที่ดับแล้วมาก และมีรอยบุ๋มเล็กๆ และตื้นๆ บางส่วนในการแตกหักของโครงสร้างโลหะกราฟิกที่ 5,000 เท่า ซึ่งบ่งชี้ว่ามัน มีความเหนียวบางอย่าง หลังจากการอบคืนตัวแล้ว ออสเทนไนต์ที่เหลือจะเปลี่ยนรูปอย่างสมบูรณ์ และคาร์ไบด์จะละเอียดและกระจายตัวอย่างสม่ำเสมอ ซึ่งจะเพิ่มความเหนียว
บทสรุป
1. หลังจากปรับอุณหภูมิการชุบอย่างเหมาะสมแล้ว A2 จะมีความแข็งและความเหนียวต่อแรงกระแทกสูงขึ้นเมื่ออบที่อุณหภูมิ 200 องศา เมื่อแบ่งเบาบรรเทาที่อุณหภูมิ 400~500 องศา ความแข็งจะสูงขึ้นและความเหนียวจะลดลงอย่างมาก เมื่ออบที่อุณหภูมิ 600 องศา ความเหนียวในการกระแทกจะสูงมากและความแข็งจะลดลงอย่างมาก
2. ควรใช้กระบวนการแบ่งเบาอุณหภูมิต่ำสำหรับแม่พิมพ์ที่มีความแม่นยำ แม่พิมพ์ตัดแต่ง ล้อม้วนเย็น และเครื่องมืออื่น ๆ และแม่พิมพ์ที่มีรูปร่างซับซ้อน เพื่อให้ชิ้นส่วนการทำงานของแม่พิมพ์มีความแข็งสูง มีความเหนียวสูง ทนต่อการสึกหรอได้ดี และมีความแข็งแรงสูง ซึ่งสามารถยืดอายุของแม่พิมพ์ได้อย่างมีประสิทธิภาพและป้องกันการสึกหรอมากเกินไป การเสียรูป การแตกร้าว และปรากฏการณ์ความล้มเหลวในช่วงต้นอื่นๆ
3. กระบวนการชุบแข็งต่ำและการคืนตัวสูงสามารถนำมาใช้กับแม่พิมพ์ที่ซับซ้อนซึ่งมีแรงกระแทกสูง เพื่อให้ได้รับแรงกระแทกสูงและป้องกันการแตกหักเปราะของแม่พิมพ์