あなたがメタルワーキングにいるなら, プラスチックモールディング, またはツール製造, 硬度のバランスをとる素材が必要です, 耐摩耗性, および耐久性。AISI D2ツールスチール これらのエリアで優れた冷たい工具鋼です。カットするツールを作成するために使用されます, 形, 素材をすばやくすり子にしないでください. このガイドで, 重要なプロパティを分類します, 実世界のアプリケーション, それがどのように作られているか, そして、それが他のツール材料とどのように比較されますか. 最後まで, ツールのニーズに合った選択であるかどうかがわかります.
1. AISI D2ツールスチールの材料特性
AISI D2のパフォーマンスは、そのユニークな化学組成と慎重に最適化された特性に由来します. 各カテゴリに飛び込みましょう:
化学組成
The合金要素 AISIでは、D2が協力してハードを作成します, 耐摩耗性構造. 典型的なコンテンツとその役割の内訳は次のとおりです:
| 要素 | 典型的なコンテンツ | AISI D2パフォーマンスにおける役割 |
|---|---|---|
| 炭素 (c) | 1.40–1.60％ | 硬い炭化物を形成します (クロム付き) 耐摩耗性を高めるために - 切削工具のために重要です. |
| クロム (cr) | 11.00–13.00％ | 炭化クロムを作成します, 耐摩耗性と硬化性の向上. |
| マンガン (Mn) | 0.30–0.60％ | 加工性を改善し、熱治療反応に役立ちます. |
| シリコン (そして) | 0.20–0.40％ | 熱処理中の強度を高め、酸化物の形成を防ぎます. |
| モリブデン (MO) | 0.70–1.20％ | 硬化性を高め、消光後に脆性を低下させます. |
| バナジウム (v) | 0.70–1.10％ | 穀物の構造を改良し、炭化硬質の炭化物を形成します, 靭性と耐摩耗性を高めます. |
| タングステン (w) | ≤ 0.30% | 高温強度を高めるために少量で追加されます (頑丈な切断用). |
物理的特性
これらの特性は、AISI D2がさまざまな条件でどのように振る舞うかを説明しています (例えば。, 加熱, 冷却, または磁気処理):
- 密度: 〜7.85 g/cm³ (ほとんどの鋼と同じ, ツールの重みを簡単に計算できます).
- 熱伝導率: 〜26 w/(M・k) (構造鋼よりも低い - 制御された熱処理には重要です).
- 熱膨張係数: 〜11×10⁻⁶/°C (熱処理中の反りを最小限に抑えます, ツールを寸法的に安定させます).
- 比熱容量: 〜460 j/(kg・k) (機械加工または使用中の温度変化を処理します).
- 磁気特性: 強磁性 (CNCマシンの磁気ツールホルダーと連携します).
機械的特性
これらは、AISI D2をツールに理想的にする「実用的な」特性です:
- 抗張力: ≥ 2,500 MPA (熱処理後) - 切断力に耐えるのに十分なほど強い.
- 降伏強度: ≥ 2,000 MPA (永続的な変形に抵抗します, したがって、ツールはその形を保ちます).
- 硬度: 58–62 HRC (ロックウェル), 〜600〜650 hv (ビッカーズ), 〜550–600 HBW (ブリネル) - 金属をカットしたり、プラスチックを形作ったりするのに十分なほど.
- 衝撃の靭性: 〜15–25 j (室温で) - モデレートのタフネス (炭化物よりも優れています, しかし、AISI S7よりも少ない).
- 疲労強度: 〜900 MPa (繰り返し使用による損害に抵抗します, スタンピングダイなどの高サイクルツールに適しています).
- 耐摩耗性: 優れた - AISI O1ツールスチールの3〜4倍 (Chromium Carbidesに感謝します).
その他のプロパティ
- 耐食性: 中程度 - 平野の炭素鋼よりも穏やかな錆が耐えます (屋内ツールストレージに適しています).
- ハーデン剤: 優れています - 厚いセクションを均等にハーデンします (鍛造ダイなどの大規模なツールに最適です).
- 耐性: 硬度は最大300°Cを維持します (使用中に軽度の熱を生成するツールで機能します).
- 寸法安定性: 高 - 熱処理後の最小縮小または反り (射出金型インサートなどの精密ツールにとって重要です).
2. AISI D2ツールスチールのアプリケーション
AISI D2の硬度と耐摩耗性の組み合わせにより、摩擦や切断に直面するツールに最適です. ここに最も一般的な用途があります:
メタルワーキング産業
金属をカットまたは形作るツールの最大の選択肢です:
- 切削工具: 旋盤ツール (金属を回すため), ミリングカッター (部品を形作るため), そしてブローチ (スロットを作成するため).
- 旋盤ツール: スチールのターニング操作を処理します, アルミニウム, または真鍮 - 低グレードの鋼よりも長く鋭い滞在.
- ミリングカッター: CNCマシンで使用されて複雑な形状を金属部品に刻む.
- ブローチ: ギアやシャフトに正確なスロットまたはキーウェイを作成します.
プラスチック製の成形産業
その寸法安定性は、カビ成分で機能します:
- 射出金型インサート: 詳細な部品を作成します (プラスチック製のギアや電子ハウジングのように) - 数千サイクルにわたる精度.
- 圧縮型: 圧力下のプラスチック部品を形作る - 溶融プラスチックとの繰り返し接触による抵抗摩耗.
木工業界
木材を切ったり形作ったりするツールに使用されます:
- プレーナーブレード: 滑らかな木材表面 - 高速スチールブレードよりも長く鋭い滞在.
- ルータービット: 溝や模様を木に彫る (例えば。, 家具用).
- 刃を見た: 広葉樹または合板をカットします。木製の繊維からくすんで耐えます.
自動車産業
その強度は、頑丈なツールに役立ちます:
- スタンピングダイ: 金属シートを車の部品に形作ります (ドアパネルやフェンダーのように) - 高圧付き.
- パンチ: 金属成分に穴を作成します (シャーシパーツのように).
- 鍛造のために死ぬ: ホットメタルを自動車部品に形作ります (クランクシャフトのように) - 高温からの抵抗摩耗.
一般工学
室温で金属を形作るコールドワークツールに使用されます:
- コールドワークツール: 加熱せずに金属を曲げるか、形成します (例えば。, パイプのために曲げダイが死にます).
- コールドフォーミングツール: 金属を部品に形作ります (ボルトやワッシャーのように) 圧力を使用します.
- コールド押出ツール: ダイを通して金属を押して、複雑な形状を作成します (アルミニウムプロファイルのように).
3. AISI D2ツールスチールの製造技術
AISI D2の生産には、その硬度と安定性を確保するための正確なステップが必要です. これがプロセスです:
1. スチール製造プロセス
- 電気弧炉 (EAF): 最も一般的な方法. スクラップスチールはEAFで溶けます, そして 合金要素 (cr, MO, v) AISI D2の組成に到達するために追加されます.
- 基本的な酸素炉 (bof): AISI D2では珍しい (ツール鋼の大規模な生産にのみ使用されます).
2. ローリングと鍛造
- ホットローリング: 鋼は〜1,100〜1,200°Cに加熱され、バーに巻き込まれます, プレート, またはシート (ツールの開始形状).
- コールドローリング: 薄いシートの場合はオプション - 表面を滑らかにし、硬度をわずかに増加させます.
- ドロップ鍛造: ハンマーを使用して、熱い鋼をツールブランクに形作ります (例えば。, カッターボディまたはダイブロック).
- 鍛造を押します: 油圧プレスを使用して、正確な形状を作成します (射出金型インサートなどの複雑なツール用).
3. 熱処理
このステップは、AISI D2の硬度にとって重要です. 典型的なプロセスはです:
- オーステナイト化: 鋼を950〜1,050°Cに加熱し、1〜2時間保持します (構造をオーステナイトに変換します).
- 消光: 油や空気で急速に冷やします (オーステナイトをマルテンサイトに変換します, 高い硬さを生み出します).
- 焼き戻し: 150〜300°Cに再加熱し、2〜4時間保持します (硬度を維持しながら脆性を低下させます).
- 極低温治療: オプション (かっこいい -80 消光後-196°Cまで) - 保持されたオーステナイトを失います, 硬度と寸法の安定性の向上.
4. 表面処理
- 研削: 研磨ホイールを使用してツールを形作って寸法を正確にします (例えば。, 製粉カッターを研ぎます).
- 研磨: 滑らかな表面を作成します (射出金型インサートにとって重要です, 光沢のある仕上げをプラスチック部品に転送する必要があります).
- コーティング: オプションには窒化チタンが含まれます (錫) またはダイヤモンドのような炭素 (DLC) - ブーストは抵抗を摩耗させ、摩擦を減らします (切削工具に最適です).
5. 品質管理
AISI D2のすべてのバッチは、基準を満たすためにテストされています:
- 化学分析: 分光測定を使用して、要素レベルを確認します (AISI D2仕様と一致するようにします).
- 機械的テスト: 硬度テストが含まれています (HRCを検証します), インパクトテスト (タフネスを確認します), 摩耗テスト.
- 非破壊検査 (NDT): 超音波検査を使用して、隠された亀裂を見つけます (スタンピングダイなどの高圧ツールにとって重要です).
4. ケーススタディ: AISI D2ツールスチール中の鋼
現実世界の例は、AISI D2が時間とお金を節約する方法を示しています. ここに3つの詳細なケースがあります:
ケーススタディ 1: メタルワーキングミリングカッター
アプリケーションの背景: 米国を拠点とするCNCショップがAISI M2フライスカッターを使用して鋼鉄部品を機械加工していました. カッターはその後鈍い 500 部品, 頻繁な交換が必要です (カッターあたり200ドルの費用がかかります, 8 交換/月). パフォーマンスの改善: 彼らはAISI D2カッターに切り替えました (スズでコーティングされています). カッターは続きました 1,800 部品-3.6倍長い。費用便益分析: 毎月のカッターコストが低下しました $444 (から $1,600), 年間13,872ドルを節約できます. 加工時間も経ちました 10% (カッターの変更のために停止する必要はありません).
ケーススタディ 2: プラスチック射出金型インサート
アプリケーションの背景: ドイツのプラスチック部品メーカーがAISI P20金型インサートを使用していました. インサートはその後摩耗しました 100,000 サイクル, 再加工が必要です (費用は1,500ドル/挿入, 4 reworks/year). パフォーマンスの改善: 彼らはAISI D2インサートに切り替えました. インサートは続きました 500,000 サイクル - 5倍長い。費用便益分析: 年間のやり直しの費用は低下しました $1,200 (から $6,000), 年間4,800ドルを節約します. また、プラスチックの部品はより良い表面仕上げでした (スクラップを減らす 5%).
ケーススタディ 3: 自動車スタンピングが死にます
アプリケーションの背景: 日本の自動車サプライヤーがAISI O1スタンピングダイを使用して車のドアパネルを作っていました. 死んだ後はすり減った 20,000 部品, 研削が必要です (費用は500ドル/グラインドです, 10 グラインド/年). パフォーマンスの改善: 彼らはAISI D2 Diesに切り替えました. ダイは続きました 80,000 部品 - 4x長い。費用便益分析: 年間研削費用が低下しました $1,250 (から $5,000), 年間3,750ドルを節約します. ダイの変更時間も倒れました 20% (生産のダウンタイムを削減します).
5. AISI D2 Tool Steel Vs. その他の材料
AISI D2は他のツール材料と比較しています? データを使用して調べてみましょう:
他のツール鋼との比較
AISI D2は、AISI M2と比較されることがよくあります (高速スチール), aisi o1 (オイル硬化鋼), およびaisi s7 (衝撃耐性鋼):
| 財産 | Aisi D2 | Aisi M2 | aisi o1 | Aisi S7 |
|---|---|---|---|---|
| 硬度 (HRC) | 58–62 | 60–65 | 57–60 | 54–58 |
| 耐摩耗性 | 素晴らしい | とても良い | 良い | とても良い |
| 衝撃の靭性 | 適度 | 適度 | 低い | 素晴らしい |
| 料金 | 中くらい | 高い | 低い | 高い |
| 加工性 | 適度 | 適度 | 良い | 良い |
| に最適です | コールドワーク, カビ | 高速切断 | 軽いコールドワーク | ショックロードツール |
非鋼材料との比較
AISI D2は炭化物も競合しています, 陶器, および多結晶ダイヤモンド (PCD):
| 材料 | 硬度 (HRC) | 耐摩耗性 | 衝撃の靭性 | 料金 | 加工性 |
|---|---|---|---|---|---|
| AISI D2ツールスチール | 58–62 | 素晴らしい | 適度 | 中くらい | 適度 |
| タングステンカーバイド | 70–75 | とても素晴らしい | 低い | 高い | 貧しい |
| アルミナセラミック | 85–90 | とても素晴らしい | 非常に低い | 非常に高い | 不可能 |
| 多結晶ダイヤモンド (PCD) | 90–95 | 素晴らしい | 非常に低い | 非常に高い | 不可能 |
重要なポイント: AISI D2のバランス耐摩耗性 (O1よりも優れています, 炭化物の近く) とタフネス (炭化物やセラミックよりも優れています) - ほとんどのツールニーズに合わせて多用途の選択肢を作成します.
AISI D2ツールスチールに関するYiguテクノロジーの視点
Yiguテクノロジーで, 耐久性が必要なクライアントにAISI D2をお勧めします, メタルワーキングショップやプラスチック製の金型メーカーなど、正確なツール. 多くの顧客がAISI O1またはM2から切り替えて、2〜5倍のツール寿命を見ました. その寸法の安定性は傑出しています: 射出型用, 数千サイクルにわたって精度を維持します, スクラップを減らす. AISI S7よりも困難ではありませんが (ショックロードされたツールには理想的ではありません), 炭化物よりも費用対効果が高くなります. ほとんどのコールドワークまたは切断アプリケーションの場合, AISI D2は、パフォーマンスと価値の最高のミックスを提供します.
AISI D2ツールスチールに関するFAQ
- AISI D2は高速切断に使用できますか?
中程度の速度切断に役立ちます (まで 150 鋼のm/min). 高速切断用 (以上 300 m/my), AISI M2または炭化物の方が優れています。熱をより良く処理します. - AISI D2は機械加工するのが難しいです?
中程度の加工性があります. 炭化物ツールが必要です (高速スチールの代わりに) 熱を減らすために液体を切断します. 予熱処理AISI D2 (25〜30 HRCに軟化しました) 完全に硬化したD2よりも機械加工する方が簡単です. - AISI D2はコーティングが必要ですか?
スズやDLCなどのコーティングは必要ありません, しかし、彼らは20〜50％耐摩耗性を高めます. 高サイクルツールに追加する価値があります (射出金型の挿入物や製粉カッターのように) さらに寿命を延ばす.
