Инструментальная сталь D2 — это сплав железа и углерода, которому в процессе выплавки придали специфические свойства. В ее составе повышенное содержание углерода и присутствует хром, поэтому сплав относится к типу углеродистых и высокохромистых металлов. Заготовки из него подлежат холодной обработке с закалкой на воздухе. При термическом воздействии сплав получает показатель твердости в пределах 60–62 HRC. Образующийся в составе сплава при выплавке прочный карбид железа и других металлов, увеличивает абразивную стойкость и сопротивление износу.
Если предполагается длительная холодная обработка заготовок, металл с такими свойствами отлично подходит для операции, потому что проявляет высокий уровень износостойкости и прочности на сжатие. Сплав холодной закалки отлично обрабатывается в отожженном состоянии, минимум деформируясь при нагреве.
История стали D2
Промышленные предприятия Соединенных Штатов в 60-х годах прошлого столетия испытывали нехватку стальных сплавов со специфическими свойствами, подходящих для производства режущего инструмента, охотничьих ножей и клинков для прочих нужд. Химики-технологи разработали подходящий для обработки состав, и сейчас инструментальную сталь D2 и ее аналоги выпускают как в США, так и в Европе (Швеция, Германия), Японии, Китае и России. Сплавы, полученные разными производителями, немного отличаются содержанием углерода и по-разному маркируются:
- сталеплавильные компании Германии обозначают его символами X155CrMo12;
- Швеции — SKD-11;
- Китая — Cr12Mo1V;
- Японии — SLD;
- России — Х12МФ.
Среди потребителей инструментальной стали D2 присутствуют автопроизводители, заводы, занимающиеся металлообработкой и выпускающие режущие инструменты, оружейные компании, производящие холодное оружие и другие.
Состав и обработка стали D2
В состав стали D2 в порядке убывания концентрации (в %) входят: хром (11–12), углерод (1,4–1,6), молибден (0,8–1,2), ванадий (0,9–1,1), кремний и марганец (по 0,6), фосфор и сера (по 0,03). Термически обработанные заготовки приобретают твердость 60–62 HRC, во время отжига удается увеличить прочность. Рассматривая свойства стали D2, можно выделить особые преимущества:
- стойкость к абразивному воздействию;
- значительный предел прочности;
- отличную прочность;
- стабильность свойств после закалки и отпуска.
Изделия после конечной обработки, благодаря характеристикам стали D2, получают особые качества:
- прочность повышается за счет наличия углерода;
- закалка, износостойкость, устойчивость к коррозии улучшаются благодаря высокому содержанию хрома;
- при добавке молибдена упругость становится выше, снижается хрупкость, повышается тугоплавкость, коррозионная стойкость и легкость обработки, а тонкие лезвия из такого сплава остаются упругими и не ломаются;
- ванадий, помимо увеличения упругости, добавляет инертность сплава к обладающим химической активностью веществам, а хром усиливает это свойство;
- за счет присутствия в составе кремния растет износостойкость;
- вязкость наращивается за счет марганца, и благодаря этому параметру сталь D2 можно использовать в качестве сырья для производства брони и рельсов;
- фосфор не добавляют в сплав — он остается в составе после процесса выплавки, и его концентрацию стараются максимально снизить;
- сера, как и фосфор, — элемент нежелательный, поэтому производители не допускают превышения ее содержания выше 0,06%.
Если серы в составе сплава много, эксплуатационные качества готовых изделий сильно страдают: снижается термостойкость, ухудшаются механические характеристики, при закалке повышается хрупкость, уменьшается пластичность. Продукция быстро окисляется, теряет износостойкость.
Применение инструментальной стали D2
Производство промышленных инструментов — ведущая область применения стали D2. Из нее выпускают:
- приспособления для вырубки заготовок из листового нержавеющего стального проката, медных, цинковых, латунных листов и из пластин, полученных из материала с повышенной степенью абразивности и твердости;
- штампы для обжимки, формовки и глубокой вытяжки;
- валки для прокатки металлических листов;
- резаки для стального листа и полосы, в том числе ножницы дискового типа для резки полосы, полученной методом холодной прокатки;
- плашки для операций, выполняемых технологии холодной экструзионной штамповки;
- калибры;
- приспособления, находящие применение в резке и обработке полимеров;
- разные типы метчиков и многие другие инструменты и изделия.
Из сплава, обладающего хорошими эксплуатационными свойствами, получаются высококачественные изделия с режущей кромкой, лезвия которых отличаются прочностью, гибкостью, износостойкостью и длительным сроком службы.
Плюсы и минусы
При тщательном рассмотрении характеристик стали D2 плюсы и минусы металла можно выделить без затруднений. Твердость, определенная по методу Роквелла, составляет минимум 55 единиц, а максимальное значение обычно не превышает 69. У сырья, изначально предназначенного для производства лезвий и клинков, есть внушительные достоинства, но наблюдаются и недостатки.
Плюсы
На область применения стали D2 характеристики сплава оказывают большое влияние. Из достоинств чаще всего отмечают следующие:
- механическая прочность — высокая;
- режущая кромка — острая, обеспечивающая агрессивный рез, что обусловлено наличием в составе углерода;
- степень противодействия коррозии — отличная.
Известно, что при заточке инструмента из марки стали D2 получают чрезвычайно острую кромку, сохраняющуюся длительное время.
Минусы
Хотя преимущества сплава выделяют его в линейке инструментальных сталей, он не лишен некоторых недостатков:
- легирующих присадок в сплаве недостаточно, чтобы он получился полностью нержавеющим, поэтому за изделиями из него необходимо ухаживать, чтобы не допустить появления ржавчины;
- высокие нагрузки на излом недопустимы;
- излишняя твердость не дает возможности качественно заточить лезвие без специального инструмента.
Итоги
Оценив все достоинства и недостатки изделий, можно в завершение обзора стали D2 сделать следующие выводы:
- у продукции замечательное соотношение цены и качества,
- заточка инструмента держится долго, но возникает необходимость затрачивания времени на правку;
- инструмент нельзя применять для рубки, лезвия плохо выдерживают боковые нагрузки.
Невзирая на заявленные антикоррозионные качества металла, необходимо придерживаться указаний производителя по уходу за изделиями после их применения, так как при определенных условиях появляется риск возникновения ржавчины.