A2와 D2 공구강

A2 그리고 D2 는 모두 생산 공구 가공에 탁월한 공기 경화 냉간 가공 공구강이지만 역할이 다릅니다. 내충격성, 인성 및 열처리 중 치수 안정성이 우선시되는 경우 A2를 선택하고, 최대 내마모성과 긴 절삭날 수명이 우선시되는 경우 D2를 선택하십시오. D2는 탄소와 크롬 함량이 높고 미세 구조에 크롬이 풍부한 탄화물이 풍부하여 경도가 높고 내마모성이 우수하며, A2는 광범위한 파단 저항성과 중간 가공의 많은 툴링 작업에 더 쉬운 정삭 가공을 제공합니다.

빠른 기술 비교

• A2(AISI A2 / UNS T30102) 는 약 0.95-1.05% C 및 약 4.7-5.5% Cr의 중합금 공기 경화 냉간 가공용 강재입니다. 내마모성과 인성의 균형을 이루며 열처리 후 치수 안정성이 우수합니다. 일반적인 경화 경도 범위는 템퍼링에 따라 50년대 중반에서 60년대 초반 HRC입니다.

• D2(AISI D2 / W.-Nr. 1.2379) 은 고탄소, 고크롬 냉간 가공강(약 1.4-1.6% C 및 ~11% Cr)입니다. 미세 구조에는 수많은 대형 크롬 탄화물이 포함되어 있어 뛰어난 내마모성과 일관된 모서리 유지력을 제공합니다. 인성은 A2보다 낮고 D2는 다른 저크롬강보다 어닐링 상태에서 가공하기가 더 어렵습니다.

결정 규칙: 공구가 마모가 심하고 가벼운 충격으로 장시간 연속 작동하는 경우 D2를 선택하고, 간헐적인 충격, 구부러짐 또는 칩핑 위험이 있는 경우 A2를 선택합니다.

화학 성분(비교표)

아래 표시된 화학물질 범위는 주요 공급업체에서 사용하는 일반적인 표준화 구성을 반영합니다. 개별 파운드리/제강사 사양은 약간씩 다릅니다. 최종 화학물질 허용 범위는 공급업체 데이터시트를 참조하세요.

출처: 제조업체 데이터시트 및 자료 핸드북(대표값). 두 가지 주요 대조점에 주목하세요: D2는 크롬이 약 2배 이상 많고 탄소가 훨씬 더 많아 카바이드 체적 비율과 내마모성을 높이며, A2는 카바이드 형성 합금 함유량이 적어 매트릭스 거동이 더 강합니다.

마이크로구조 및 마이크로구조가 성능을 제어하는 방법

• A2 마이크로 구조(경화 및 강화): 중간 정도의 비교적 미세한 합금 탄화물(Mo 및 V 탄화물)이 포함된 강화 마르텐사이트 매트릭스입니다. 카바이드 체적 비율이 D2보다 낮기 때문에 매트릭스가 인성에 더 많이 기여합니다. A2의 카바이드는 적당한 내마모성을 제공하지만 파단 거동을 지배하지 않아 치핑을 방지하는 데 도움이 됩니다.

• D2 미세 구조(경화 및 강화): 크롬이 풍부한 대형 탄화물이 많이 포함된 마르텐사이트 매트릭스입니다. 이 단단한 입자는 마모성 마모에 대한 저항력은 뛰어나지만 매트릭스에 비해 부서지기 쉬워 전반적인 인성이 떨어지고 충격 시 칩핑의 위험이 높아집니다.

시사점: 공구 수명 대 치명적인 고장은 절충점입니다. 주로 연마재와 접촉하는 장시간 전단, 블랭킹 및 슬라이싱의 경우, D2의 카바이드 우세 미세 구조가 일반적으로 A2보다 오래 지속됩니다. 펀치, 다이 또는 충격이나 굽힘이 발생하는 공구의 경우 A2의 매트릭스 인성은 균열 시작과 치명적인 고장을 줄여줍니다.

기계적 특성 및 실제 경도 범위

아래는 일반적인 경화 및 템퍼링 단계 이후의 일반적인 기계적/물리적 값입니다. 정확한 수치는 섹션 크기와 열처리 일정에 따라 달라집니다.

일반적인 경도 및 인장 표시기

실용적인 참고 사항: D2로 최대 경도를 얻으려면 탄화물을 용해하고 원하는 매트릭스 카본을 얻기 위해 세심한 고온 오스테나이트 처리와 충분한 담금질이 필요합니다. D2는 탄화물 함량이 높기 때문에 효과적인 경화도 단면 크기에 민감합니다.

열처리 사례 - 권장 주기 및 근거

열처리는 최종 성능에 큰 영향을 미칩니다. 아래는 일반적으로 사용되는 실제 일정이며, 항상 공급업체 데이터시트를 통해 확인하고 평가판 쿠폰을 실행하세요.

일반적인 A2 열처리(예시)

1. 어닐링(가공용): 760-780°C로 가열하고 유지한 다음 용광로에서 시간당 10-20°C로 ~550°C까지 천천히 식힌 다음 실온으로 공기 냉각합니다. 결과: 가공 시 ~200 HB.

2. 예열: 650-700°C, 보류.

3. 오스테니타이즈: 970-1020°C(공급업체에 따라 다름), 온도가 균일해지도록 유지합니다(작은 섹션의 경우 15-30분).

4. Quench: 공기 냉각(공기 경화).

5. 템퍼링: 더 높은 경도를 얻고 응력을 완화하려면 150-200°C에서 이중 템퍼링하고, 더 높은 인성을 얻으려면 450-550°C에서 더 높은 온도로 템퍼링한 후 최종 경도를 확인합니다. 일반적인 HRC 범위는 템퍼링에 따라 57-62입니다.

일반적인 D2 열처리(예시)

1. 어닐링(가공용): 800~860°C로 가열하고, 시간당 ~10°C로 650°C까지 천천히 식힌 다음 공기로 냉각하여 더 부드럽고 기계 가공이 가능한 구조로 만듭니다.

2. 예열: 650-700°C.

3. 오스테니타이즈: 980~1020°C(일부에서는 깊은 경화를 위해 ~1010°C 권장), 균질화를 위해 큰 섹션의 경우 더 오래 유지합니다.

4. Quench: 공기 냉각.

5. 템퍼링: 일반적으로 두 가지 온도, 즉 150~540°C 사이에서 템퍼링하여 원하는 경도 또는 인성을 얻습니다. D2는 어닐링 시 느린 냉각을 제어하고 경도를 방해하는 과도한 잔류 탄화물을 방지하기 위해 신중한 오스테나이트화가 필요합니다.

표: 일반적인 처리와 목표 경도 비교

실용적인 팁:

• 평가판 쿠폰을 사용하여 템퍼링 곡선 및 치수 변화를 확인합니다.

• D2는 카바이드 부하가 높기 때문에 오스테나이트화 온도에서 담금 시간이 길다는 이점이 있습니다.

• 얇은 섹션의 경우 두 등급 모두 HRC를 목표로 더 쉽게 경화할 수 있으며, 두꺼운 섹션의 경우 공급업체의 경화성 데이터를 확인합니다.

가공성, 연마성 및 마감성

• 가공성(어닐링 상태): A2는 일반적으로 어닐링 상태에서 가공하기가 D2보다 쉽습니다. D2는 카바이드 함량이 높기 때문에 가공성이 떨어지고, 이송 속도가 느리고, 더 거친 공구와 단단하고 마모성이 있는 소재에 적합한 연삭 휠이 필요할 수 있습니다.

• 그라인딩 가능성: 둘 다 좁은 치수로 연삭할 수 있지만 D2는 크롬 카바이드로 인해 연마재가 더 빨리 마모됩니다. 휠 드레싱을 더 자주 계획하거나 생산 연삭에 CBN 휠을 사용하세요.

• 폴리싱 및 표면 마감: D2는 종종 매우 우수한 마감으로 연마되지만 경도가 높기 때문에 최종 연삭 속도가 느려집니다. D2의 크롬 함량이 높기 때문에 연마 및 경화 시 약간의 내식성이 있어 마감에 활용할 수 있습니다.

일반적인 애플리케이션 및 선택 사례

아래는 각 등급이 일반적으로 다른 등급보다 우수한 성능을 발휘하는 분야별로 그룹화된 일반적인 사용 예시입니다.

A2 일반적인 애플리케이션

• 충격이나 충격이 가해지는 단기 및 중기 실행 스탬프, 다이, 펀치, 트리밍 다이 및 블랭킹 작업.

• 열처리 후 치수 안정성이 요구되는 정밀 금형 및 성형 공구.

• 가끔씩 재연마 또는 재연삭이 필요하고 내파손성이 중요한 공구.

D2 일반 애플리케이션

• 주로 연마 마모가 심한 프로그레시브 다이를 블랭킹하기 위한 롱런 커팅 블레이드, 다이.

• 전단 블레이드, 다이 인서트, 롤 인서트, 나이프, 전단 펀치 등 마모 마모가 우세하고 칩핑이 발생할 가능성이 적은 제품입니다.

• 가장자리 유지 및 마모 마모 수명이 총소유비용의 주요 요인인 애플리케이션.

선택 체크리스트: 각 툴링 애플리케이션에 대해 문의하세요:

1. 주요 고장 모드가 마모 또는 충격인가요?

2. 장시간 무중단 실행이 예상되나요?

3. 재연마에 허용되는 다운타임은 얼마인가요?
   마모가 지배적인 경우 D2로 바이어스합니다. 충격 또는 예측할 수 없는 하중이 발생하면 A2로 바이어스합니다.

표면 처리, 코팅 및 하이브리드 접근 방식

수명을 연장하기 위해 두 강철은 일반적으로 표면 엔지니어링과 결합됩니다:

• PVD 코팅(TiN, TiCN, AlTiN): 접착 마모와 마찰을 줄이고 공구 수명을 개선합니다. D2는 적절한 열처리 후 PVD 코팅과 잘 작동하는 경우가 많으므로 접착력을 확인합니다.

• 질화물 또는 이온 질화: 표면 경도와 피로 수명을 향상시킬 수 있습니다. A2 질화는 표면을 경화시키지만 확산 프로파일과 유지된 코어 인성에 대한 검증이 필요합니다.

• 극저온 처리: 특히 담금질 후 잔류 오스테나이트를 줄이고 치수를 안정화하기 위해 사용되기도 하며, 등급 및 공정 제어에 따라 이점이 달라집니다.

• 로컬 하드 페이싱 또는 삽입 전략: 마모가 심한 영역에는 D2 인서트를, 충격이 심한 영역에는 A2 이상의 강도를 가진 인서트를 사용하여 강도를 결합합니다.

조달 언어, 사양 및 표준

구매 주문서나 도면에 자재를 지정할 때는 다음을 포함하세요:

• 정확한 등급(AISI A2 / UNS T30102 또는 AISI D2 / W.-Nr. 1.2379).

• 다음과 같은 적용 가능한 표준 참조 ASTM A681 또는 ISO 4957 (공구강 등급 지정 시스템).

• 배송에 필요한 열처리 상태(어닐링, 정규화, 경화 및 템퍼링) 및 허용 경도 또는 미세 구조 기준.

• 밀 테스트 보고서(화학 분석) 및 기계적 테스트 요구 사항.

• 해당되는 경우 표면 마감, 도금/코팅 또는 코팅 승인 테스트.

허용 잔류 응력, 열처리 후 치수 공차, 공급업체가 최종 열처리 전에 중요 표면을 사전 마감 처리해야 하는지 여부에 대한 도면 메모를 포함하세요.

고장 모드, 검사 및 설계 팁

일반적인 장애 모드

• A2: 장시간 연속 연마 작업을 하는 경우 연마재 조기 마모, 윤활 상태가 좋지 않은 경우 국소적인 갈링 현상.

• D2: 충격이나 굽힘 하중으로 인한 치핑 및 취성 골절, 열 축적이 심한 경우 열 균열이 발생할 수 있습니다.

검사 체크리스트

• 전체 가공 후 경도, 미세 구조(카바이드 분포) 및 치수를 확인합니다.

• 공구 반경과 응력 상승기를 검사하고, 필렛이 클수록 D2에서 칩핑 위험이 줄어듭니다.

• 연마재 마모율은 환경에 따라 크게 달라지므로 윤활 및 공정 조건을 기록하세요.

디자인 팁

• D2를 사용할 때는 전단 모서리의 반경을 약간 더 크게 사용하여 응력 집중도를 낮춥니다.

• 더 튼튼한 A2 바디에 마모가 심한 부위를 위한 탈착식 D2 인서트를 사용하면 이점을 결합할 수 있습니다.

• 열처리를 최적화하여 코어 인성과 표면 경도의 균형을 맞추고, 약간 높은 온도에서 템퍼링하면 칩핑 위험을 줄일 수 있습니다.

비용 및 수명 주기 비교

경제적 결정: 원자재 단가가 아닌 수명 주기 비용(구매 + 가공 + 가동 중지 시간 + 재연마 빈도)을 계산합니다.

자주 묻는 질문

1. A2와 D2 중 어떤 강철이 가장자리를 더 오래 유지하나요?
D2는 카바이드 비율과 크롬 함량이 높기 때문에 마모성 마모 상황에서 가장자리를 더 오래 유지합니다.

2. 어떤 강철이 칩핑에 더 잘 견디나요?
A2는 매트릭스가 더 높은 인성을 제공하기 때문에 칩핑과 파손에 더 잘 견딥니다.

3. A2를 질화 또는 코팅할 수 있나요?
예; 질화 코팅과 PVD 코팅 모두 A2에 일반적으로 적용됩니다. 코팅 접착을 위해서는 적절한 열처리와 표면 처리가 필수적입니다.

4. D2는 내식성이 있나요?
D2는 크롬 함량이 높아 저크롬 공구강에 비해 약한 내식성을 제공하지만 스테인리스강은 아닙니다. 연마 및 코팅을 통해 저항력이 향상됩니다.

5. 어떤 등급의 기계가 더 빠르나요?
A2는 어닐링 상태에서 툴링 마모가 적고 더 빠르게 가공합니다. D2는 더 견고한 툴링과 더 느린 파라미터가 필요합니다.

6. D2를 충격이 가해지는 펀치에 사용할 수 있나요?
강한 충격에는 권장하지 않음 - 마모가 주를 이루는 용도에는 A2가 더 좋습니다. 충격을 가하는 경우 A2 또는 내충격성 등급(예: S7)을 선택하세요.

7. 어떤 템퍼링 연습이 최고의 인성을 제공하나요?
더 높은 온도(예: 450-550°C)에서 템퍼링하고 경도와 인성의 균형을 맞추기 위해 여러 템퍼링을 수행합니다. 테스트 쿠폰에서 최종 HRC와 인성을 확인합니다.

8. 섹션 크기는 경도에 어떤 영향을 주나요?
단면이 클수록 경화가 덜 균일하게 이루어집니다. 특히 D2는 관통 경화를 달성하기 위해 더 긴 오스테나이트화 홀드가 필요할 수 있습니다.

9. 파손된 D2 도구를 수리할 수 있나요?
예, 일치하는 필러를 사용한 용접 또는 브레이징과 후속 열처리를 통해 수리가 가능하지만 재연마가 필요할 수 있으며 교체와 비용을 비교해야 합니다.

10. 두 가지 장점을 모두 얻을 수 있는 하이브리드 접근 방식이란 무엇인가요?
마모가 심한 영역에 교체 가능한 D2 인서트가 있는 A2 공구 본체를 사용하거나 표면 코팅을 지정하여 코어 인성을 유지하면서 마모 수명을 향상시킬 수 있습니다.

실제 사양 예시(도면 또는 PO용 복사/붙여넣기)

재질: ASTM A681에 따른 AISI A2(UNS T30102) 바, 배송 조건: ≤ 210 HB로 어닐링. 최종 열처리: 1000°C 오스테나이트 처리, 공기 담금질, 540°C에서 두 번 템퍼링하여 58 HRC ±1 달성. 밀 테스트 보고서 필요. 또는 재질: ASTM A681에 따른 AISI D2(W.-Nr. 1.2379) 바, ≤ 230 HB로 어닐링. 최종 열처리: 1010°C 유지, 공냉, 60 HRC ±1로 템퍼링하여 미세 구조 및 카바이드 분포를 확인합니다.

최종 선택 체크리스트

1. 주된 마모 모드(마모 또는 충격)를 파악합니다.

2. 실행 기간과 다운타임 비용을 확인합니다.

3. 제조 가능성 확인: 공급업체가 필요한 허용 오차 및 열처리를 충족할 수 있나요?

4. 하이브리드 전략: 인서트 또는 코팅을 고려하세요.

5. 공급업체 데이터시트로 검증하고 MTR 및 열처리 기록을 요청하세요.