Toplinska obrada-demistifikacija ;)

Već neko vrijeme čitam nekoliko knjiga na temu topliske obrade, ono što time želim postići je barem malo detaljnije i jasnije razumijevanje tog procesa koji su naši preci koristili stotinama godina. Što sam više proučavao tu temu to mi se samo od sebe nametalo sve više novih pitanja, te se kraj nije nazirao-što je sasvim normalno, kao i sa svakom drugom temom..Ali negdje sam morao stati jer sam shvatio da sam se počeo gubiti u silnim informacijama i pojmovima koje je jako teško shvatiti nekome kao meni čija struka nema nikakvih dodirnih točaka sa metalurgijom. Pri mom površnom razumijevanju pomogli su mi i mnogi forumi i članci, koje ću navesti na kraju posta.

Ovaj post predstavlja moju interpretaciju toplinske obrade, znači onako kako sam ja to shvatio, čime dajem do znanja da je vrlo moguće da ću nešto možda potpuno krivo i pogrešno rastumačiti, ali zato u tu priču upadate svi vi koji ćete me nadopuniti i ispraviti. Želja mi je da u ovoj temi budu obuhvaćene sve bitne informacije koje će ljudima koji se tek počinju baviti toplinskom obradom omogućiti razumijevanje tog procesa te provođenje informacija u djelo.

Pa počnimo…

Željezno doba započelo u različitim vremenskim točkama u različitim goegrafskim područjima, negdje se spominje da je na Bliskom istoku započelo čak prije 6000 godina pr.kr. Prvotno su ljudi hladnim kovanjem obrađivali čisto željezo te izrađivali razno oruđe i oružje, da bi se kasnije počelo grijati na visoke temperature te obrađivati kovanjem kakvo i danas poznajemo. Kako se za gorivo kojima su ložili peći primarno koristio drveni ugljen, to je omogućilo jednu veliku prekretnicu u povijesti, dobivanje čelika. Kako drveni ugljen sadrži velike količine ugljika, pri visokim temperaturama te kroz nekoliko sati dio ugljika će procesom difuzije prijeći u čisto željezo te ćemo dobiti čelik sa daleko boljim svojstvima i iskoristivošću nego obično željezo. Kasnije je proces proizvodnje čelika podrazumijevao stavljanje komada željeza u glinenu posudu sa drvenim ugljenom, te se posuda zagrijavala na visoke temperature (oko 1000 C) kroz određeni period..

Čelike ugrubo možemo podijeliti u 2 kategorije:
1. Obični/jednostavni ugljični čelici – Prema oznakama American Iron and Steel Institute (AISI) njih ćemo prepoznati kao npr. 1060 čelik, gdje nam zadnje dvije znamenke govore o postotku ugljika – u ovom slučaju 0,6%. Čelik maksimalno može sadržavati oko 2 % ugljika, preko toga govorimo o lijevanom željezu.

2. Legirani čelici osim ugljika sadrže još najmanje jedan legirajući element, zavisno o udjelu legirajućih elemenata možemo ih podijeliti na nisko i visoko legirane čelike gdje postotak legirajućih elemenata može dosegnuti oko 40 % udjela. Primjer jednog nisko legiranog čelika je svima nam poznati 5160 opružni čelik. Da bi se neki čelik okarakterizirao kao nehrđajući, mora imati barem oko 11-12% kroma.

Zbog lakšeg razumijevanja započnimo ovu priču sa opružnim čelikom (5160). Dakle u rukama držimo komad federplate od koje planiramo izraditi nož, pošto dominatno koristim kovanje kao metodu izrade tako ću i opisivati postupak.

Pošto smo upalili našu kovačku vatru te malo pričekali da se stvori sloj žara stavljamo naš komad opruge u peć te pažljivo promatramo što se događa. Kada bismo mikroskopom promatrali atome unutar opruge primjetili bismo da su oni posloženi u kristalne rešetke koju čini mnoštvo „kockica“ sačinjenih od precizno posloženih i međusobno zbijenih atoma željeza. Na sobnoj temperaturi ove kockice imaju po jedan atom željeza na svakom vrhu kocke, te jedan u sredini kocke, dakle 9 atoma željeza ukupno. Ovakva kristalna struktura naziva se BCC (body centered cubic)tj. prostorno centrirana kubična rešetka. Ako bismo malo smanjili zoom na mikroskopu tada bismo mogli uočiti mnoštvo nasumično poredanih „granula“ koje su zapravo kristali sačinjeni od mnoštva gore spomenutih kockica. Pošto su kristali različito orijentirani u prostoru, između njih nastaju granice koje mi vidimo kao linije između granula. Ovakvo stanje željeza na sobnoj temperaturi naziva se ALFA stanje.




Kako se naš komad čelika zagrijava, na oko 770 stupnjeva primjetit ćemo jednu zanimljivu stvar, naša opruga više neće privlačiti magnet, a to nam je dobar znak da se bližavamo kritičnoj točki (oko 830 stupnjeva C) u kojoj će doći do potpune trasformacije u kristalnoj strukturi čelika. Promatrajući čelik pod mikroskopom nakon prelaska linije nemagnetičnosti moći ćemo primjetiti kako stare kristalne rešetke počinju mijenjati svoj raspored atoma, tako da sada atomi leže u svakom kutu kocke te na sredini svake plohe čime se broj atoma povećao na 14. Takvom preraspodjelom dobivamo i veću gustoću čelika za oko 2% , ovaj raspored atoma naziva se plošno centrirana kubična rešetka FCC (face centred cubic) Ako ponovno smanjimo zoom na našem mikroskopu primjetit ćemo stvaranje novih, najprije malih austenitnih (gama) granula na mjestima granica prijašnjih alfa (feritnih) granula. Postupno će austenitne granule sve više rasti, sve dok granice starih feritnih granula potpuno ne nestanu. Kada se to dogodi naš je čelik tada u austenitnoj fazi.


BCC i FCC rešetke

Mala napomena ovdje. Ovisno o količini ugljika u željezu, ovisit će i temperatura kritične točke, za čisto željezo točka transformacije događa se na 912 stupnjeva C, povećavajući postotak ugljika ta temperatura pada, ali samo do jedne točke-tzv. EUTEKTOIDNE točke, u toj točki je kritična točka najniža (723 stupnja C) a odnosi se na čelike s postotkom ugljika sa oko 0,77%. –to bi konkretno značilo da bi kod takvog čelika na 723 stupnja došlo do transformacije ferita u austenit. Čelicima iznad 0,77% ugljika postupno raste kritična temperatura, ameri ih nazivaju Hypereutectoid-ni čelici. Upravo zbog ovoga važno je znati s kakvim čelikom imate posla.


Fazni dijagram za hipoeutektoidne čelike


Boje pri promjeni temperature čelika

Nastavljamo dalje s našom oprugom, dakle želimo zagrijati naš komad na povoljnu temperaturu na kojoj ga možemo kovati, ta temperatura je negdje između 1000 i 1200 stupnjeva a boja čelika na tim temperaturama je tamno do svijetlo žute boje. Ako bismo promatrali granule čelika od kritične temperature pa do temperature kovanja, primjetili bismo kako one postupno rastu što je temperatura veća.
Kako smo već dobrim dijelom iskovali željeni oblik našeg budućeg noža, tijekom kovanja unutar čelika su se dogodile razne promjene. Naše granule su sada različitih veličina, neke su izrazito velike, dok su neke dosta manje, jer smo određene kristalne rešetke doslovno „razbucali“ čekićem . Također struktura čelika nije jedinstvena, jer se naša opruga na nekim mjestima izrazito brzo hladila kada smo je stavili na nakovanj, te smo tako stvorili nepravilnosti u strukturi. Da bismo smanjili veličinu granula te da bismo smanjili napetosti unutar čelika nakon kovanja obavezno moramo napraviti NORMALIZACIJU. Neki kovači normaliziraju čelik i tijekom kovanja, u određenim vremenskim razmacima.

Napomena: Sada se možda pitate zašto je uopće bitna veličina granula tj. kristala? Zamislite plastičnu prozirnu bocu u koju ste kapnuli malo čarlija za suđe i malo vode te začepili i promućkali. Dobili biste puno balončića unutar boce, a struktura koju vidite je vrlo slična čeliku pa je analogija jako dobra. Zamislite krajnost gdje ćete u boci imati samo 5-6 velikih balona te drugu krajnost gdje će ih biti na tisuće ali će biti puno manji. Ukupna površina između balona/granula je naravno veća što su baloni/granule manje, a to znači veća površina kontakta između granula čime čelik znatno dobiva na žilavosti. Zato je VELIČINA BITNA! Također ako biste išli kaliti oštricu koja nije normalizirana, oštrica bi se zbog unutarnjih napetost vjerojatno deformirala!

NORMALIZACIJA

Dakle, želimo normalizirati našu oštricu, prije svega pripremimo magnet da nam je pri ruci, najbolje ga nekako nasadite na neku cijev tako da možete provjeravati magnetičnost dok je oštrica u peći. Stavili smo oštricu u vatru, treba obratiti pažnju da se tanji dijelovi oštrice puno brže zagrijavaju te je moguće da nam se grind pregrije a leđa još i ne dostignu kritičnu temperaturu. To spriječavamo tako da najdeblji dio okrenemo prema najvećem izvoru topline, znači polegnemo nož na leđa. Također svako malo kliještima malo podignemo nož iz peći da se iz vrućih leđa temperatura širi u tanje dijelove. Cilj nam je dobiti ujednačeno zagrijanu oštricu. Svako malo provjeravamo magnetom jesmo li blizu kritičnoj temperaturi, kada nož više nije magnetičan tada ga pustite nega se grije na toj temperaturi možda 1-2 minute, na stranici http://tidewaterblacksmiths.net/2.html piše da da držimo jednu minutu po inču debljine čelika, da bi došlo to potpune transformacije u austenit. Na ovoj temperaturi čelik je crvenkast poput trešnje (kako ameri kažu cherry red). Sada izvadite oštricu iz peći te je ostavite da se ohladi na zraku.

Opet par napomena: Negdje ćete pročitati da je dovoljno ostaviti oštricu da se ohladi dok ne dobije opet boju kao i na sobnoj temp., dok je češća metoda pustiti da se ohladi do sobne temp. Također bilo bi idealno da se oštrica hladi ravnomjernom brzinom, a ne da je stavite na nekakvu metalnu plohu ili u škripac jer će se mjesta kontakta sa hladnim plohama puno brže hladiti te nećete dobiti dobre rezultate. Na jednom forumu je neki čovjek stavljao oštricu na neku posebnu termo-otpornu vunu-što je odlično rješenje. Ja većinom objesim oštricu na žicu oko tanga, barem je mala površina žice pa nije veliki problem.


Oštrica koja nakon kovanja nije normalizirana, obratite pažnju na veličinu granula


Donji komadić čelika je normaliziran.

Struktura čelika koju ćemo dobiti normalizacijom, ovisit će prije svega o postotku ugljika, ako je taj postotak ispod eutektoidne točke (ispod 0,77%) tada ćemo imati mješavinu PERLITA (ferit+cementit) te čistog ferita. Cementit je karbid tj. spoj jednog atoma ugljika te tri atoma željeza (Fe3C), izrazito je tvrd. Perlit ima lamelarnu strukturu, tj. pod povećalom bismo mogli vidjeti debele“ploče“ ferita te puno tanje „ploče“ cementita (odnos u debljini je oko 9:1) U slučaju da bismo imali čelik sa točno 0,77% ugljika, jedino tada bismo nakon normalizacije dobili 100% perlitnu strukturu. Kod čelika iznad 0,77% ugljika uz perlitnu strukturu, nalazit će se i zasebni karbidi (cementit) nasumično razbacani u obliku granula.
Postupak normalizacije se preporuča ponoviti 3 puta, da biste bili sigurni da ste ujednačili veličinu granula. Ako vam se oštrica slučajno pregrije, tada vam sve pada u vodu jer su granule narasle više nego to želite. Ponovnom normalizacijom ćete to ispraviti.


Lamelarni perlit, ove crne trakice su karbidi

MEKO ŽARENJE

Nakon normalizacije trebalo bi obaviti meko žarenje (annealing) čime ćete dobiti vrlo mekan čelik pogodan za dotjerivanje turpijama i brisnim papirima. Također ovim postupkom ćete pripremiti oštricu za kaljenje, jer ćete ukloniti sva eventualna „naprezanja“ unutar čelika. Oštricu trebate zagrijati kao i kod normalizacije, s tim da je ne hladite na zraku nego isključite dovod zraka u kovačkoj peći te ostavite oštricu unutar žari da se polako ohladi, najbolje ostaviti preko noći. Najbolji medij za polagano hlađenje je VERMIKULIT –to je mineral koji ima odlična izolacijska svojstva a koristi se u hortikulturi kao medij za proklijavanje bilja, tako da ga se povoljno da nabaviti u vrtnim centrima. Ed Caffrey navodi kako nije najbolje rješenje obavljati meko žarenje u pepelu jer lako povlači vlagu (to baš ne znam objasniti). Također savjetuje da se proces može ponoviti 3 puta za najbolje rezultate, osobno radim samo jedanput.

Kada se vaša oštrica potpuno ohladila, tada možete obaviti nekakve korekcije turpijama, izvlačenje grinda i sl. Nakon toga oštrica je spremna za kaljenje.
Ono što se zapravo događa tijekom vrlo sporog hlađenja je to da dobijemo perlit koji nije više lamlarne nego globularne strukture, tj. dolazi do sferoidizacije karbida unutar feritne matrice, a razlog zašto je čelik tako mekan je da te minijaturne „kuglice“ cementita „izmiču“pod turpijom, tj. ne stvaraju toliki otpor kao u lamelarnom obliku.


Globularni perlit

Našu oštricu smo dotjerali u željeni oblik, napravili smo željeni grind te ga ostavili na oko 0,5-1mm. Ovo je vrlo važno jer tijekom grijanja oštrice slobodni kisik u peći i visoka temperatura može uzrokovati DEKARBURIZACIJU odnosno gubljenje određene količine ugljika sa površine čelika, iako je taj proces izražen pri većim temperaturama te pri dugotrajnom izlaganju toplini, ovo je samo mjera opraza..

KALJENJE

Slijedeći korak je kaljenje koje osobno radim u motornom ulju zagrijanom na temperaturu između 55-70 stupnjeva C. Ovo je vrlo bitno! Kada biste kalili u hladnom ulju tada je ulje puno viskoznije/gušće te će prvih par desetinki sekunde koje su zapravo najbitnije ogromna količina pare koja se stvara oko oštrice onemogućiti kontakt između ulja i čelika, čime nećemo dobiti željeni rezultat. Povećanjem temperature ulja, ono postaje rijeđe te se ovaj efekt znatno umanjuje. Ja ulje ugrijem tako da užareni komad željeza stavim u ulje nakratko te nakon toga promiješam ulje, a temperaturu odoka određujem tako da moram moći staviti prste u ulje, ali ne baš da mi je ugudno držati ih unutra. Najbolje je koristiti termometar. Temperatura ulja NIKAKO NE SMIJE prijeći 82 stupnja C, jer takvo ulje neće omogućiti dovoljno brzo hlađenje čelika.

Sam postupak zagrijavanja je kao i kod normalizacije i mekog žarenja, trebate paziti da ne pregrijete oštricu, ali s druge strane i da oštricu držite neko vrijeme na oko 830 stupnjeva da biste dobili potpunu transformaciju u austenit. Spremnik s uljem mora biti vrlo blizu, tako da u što manje vremena oštricu možete prenijeti iz peći u ulje. Postoji nekoliko vrsta kaljenja, dakle možete kaliti cijeli nož pa ga popuštati cijelog ili možete kaliti samo oštricu. Ako ćete kaliti samo oštricu trebali biste imati spremnik s uljem tako da nož možete horizontalno u njega postaviti, Ed Caffrey savjetuje izradu graničnika koji će točno određivati do koje dubine možete poleći nož u ulje. Također savjetuje da prvo kalite vrh noža, te brojite do 7, nakon toga ostatak oštrice te opet brojite do 7, nakon toga pomičite nož naprijed-nazad (nikako ne lijevo desno!) sve dok se plamen ne ugasi, kada se ugasi stavite cijeli nož u ulje sve dok se potpuno ne ohladi. Ovo je vrlo bitno, jer ako biste leđa držali van ulja, tada bi ogromna količina topline koja je ostala u leđima jednostavno popustila netom zakaljenu oštricu. (ovo s brojanjem do 7 ne mogu baš objasniti, ali ako Caffrey tako kaže, valjda nije pogrešno )

Struktura koju dobivate nakon kaljenja je MARTENZIT. Slijedi malo objašnjenje: Kada smo oštricu doveli u austenitno stanje, tada se BCC kristalna struktura mijenja u FCC rešetku za koju smo rekli da se atomi željeza nalaze na vrhovima i sredini ploha, pošto se između atoma željeza nalazi određeni prostor, točnije te male šupljine su točno 41.4 % promjera atoma željeza. Pošto je veličina atoma ugljika 56 % promjera atoma željeza oni zapravo ne bi trebali stati u te šupljine, ali atomi ugljika unatoč tome što su veći nego prostor između atoma uguraju se između njih te doslovno malo izguraju van atome željeza. Pošto FCC rešetka može primiti znatno više atoma ugljika nego BCC rešetka prilikom kaljenja atomi ugljika ostanu „zaključani“ unutar BCC rešetke jer se transormacija iz FCC u BCC dogodi tako brzo da se atomi ne uspiju istisnuti van rešetke. Zbog toga BCC rešetka se deformira točnije izdužuje pa umjesto kockastog dobivamo TETRAGONALNI oblik BCC kristalne rešetke, što se očituje kao igličasta struktura čelika. Ova struktura je vrlo nestabilna, te nakon kaljenja ne bismo smjeli duže vrijeme odgađati popuštanje.
Ed Caffrey preporuča kaljenje ponoviti 3 puta, za dobivanje maksimalnih performansi. Ja najčešće kalim 1 do 2 puta.


Martenzit, popušteni martenzit te jako popušteni.


Pretvorba austenita u martenzit

POPUŠTANJE

Zakaljenu oštricu valja što prije popustiti, mnogi su načini kako to učiniti. Mislim da je za početnike najbolje zagrijati pećnicu na 200 stupnjeva (čime dobivate tvrdoću oko 58-59 HRc) te napraviti 2 ciklusa od 1 sat, između ciklusa izvaditi oštricu da se ohladi na sobnu temperaturu. Moguće su razne kombinacije, recimo popustite cijeli nož na 180 stupnjeva (60-61HRc) , zatim kad se ohladi oštricu stavite u plitku posudu s hladnom vodom, tako da leđa vire iz vode, zatim brenerom dodatno popustite leđa, recimo do plavičaste boje, oštrica će ostati netaknuta i vrlo tvrda. Ovakav postupak je možda najbolji kod dužih oštrica gdje je potrebna veća fleksibilnost oštrice. Ima raznih metoda već će se javiti ljudi sa svojim iskustvima… Još malo objašnjenje: ono što se događa kod popuštanja je to da zagrijavanjem jednostavno omogućavate dijelu atoma ugljika da „iskliznu“ van rešetke te se tako smanjuje napetost, ali i gubi tvrdoća.



I evo to je to, tri kave sam „isčeifo“ dok sam ovo napisao , znam da ću se tek kasnije sjetiti da sam planirao još nešto napisati a zaboravio sam, ali već ću ja nadopuniti tekst. Mislim da ako ste pročitali cijeli tekst imate donekle jasniju predodžbu što je zapravo toplinska obrada, te da to nije nikakva misterija koju znaju samo veliki majstori. Prosto ko pasulj ako neke stvari znate! I da, netko je nedavno u jednom postu napisao nešto u stilu kako su valjda neki japanski majstori prije mnogo stotina godina izrađivali mačeve koju su sijekli puščane cijevi i slične nebuloze, poanta je bila da su oni kao znali neke tajne kako dobiti super-ultra-turbo oštrice. Zapravo je istina ta da se sve do otprilike 1800. godine ništa nije znalo o sastavu i svojstvima čelika, te da su znanja o toplinskoj obradi kao i mnoga druga bila jednostvano produkt stoljetnih pokušaj-pogreška metoda, gdje bi se određeni recepti ljubomorno čuvali te prenosili samo odabranim učenicima. Tako da su te zablude o nakakvim čičicama s bradicom koji rade nadnaravne oštrice dosta romantične ali ne drže vodu. Danas svatko uz određenu količinu truda i volje može napraviti bolju toplisku obradu nego bilo tko prije nekoliko stoljeća unazad. Razlika je u tome što mi možemo razumijeti promjene u čeliku dok naši preci to nisu mogli.


Izvori:

John D. Verhoeven - Metallurgy of Steel for Bladesmiths & Others
who Heat Treat and Forge Steel

Tubal Cain - Hardening, Tempering and Heat Treatment

Jim Hrisoulas - The Complete Bladesmith: Forging Your Way To Perfection

http://www.caffreyknives.net/journeymanarticle.html

http://pozadzides.com/bladesmithing/intro/index.html

http://knifenetwork.com/workshop/index.shtml

http://www.iforgeiron.com/

Još jedna u nizu vrhunskih tema s tvoje strane, hvala na ovom zanimljivom i nadasve poučnom postu.

Mraz je napisao/la:Još jedna u nizu vrhunskih tema s tvoje strane, hvala na ovom zanimljivom i nadasve poučnom postu.

Već neko vrijeme planiram napisati ovaj post, ali danas me je motivirao neki klinac što je pitao nešto vezano za kaljenje turpije tj. kalanje Kakav kralj!

..toplinska obrada čelika je nauka ...predmet studija gdje se ''lome koplja'' u poznavanju procesa i događanja za svaki čelik i svaki odnos omjera ''dodataka'' posebno .Detalji nisu mistični ,ali su svakako kompleksni zavisno od toga što želimo u konačnici postići ,koje mehaničke zahtjeve ima naša ''okalina'' odraditi itd...itd..Tema je jako široka ali ...pozdravljam tvoj post ,i sve prethodne u kojima studiozno i točno ,a ipak većini razumljivim i ugodnim stilom daješ svoje vrijeme i spoznaje .Iza ovakvog posta stoji dosta vremena i držim ga iznimno korisnim ,potrebnim kao i velikom pomoći bilo kome tko želju ima okušati se u izradi recimo (za promjenu ) noža .Toplinska obrada je ono što naše alate čini korisnim ili u slučaju pogreške manjkavim .Iz ''bazičnih'' (čitaj nama lakše dostupnih)vrsta čelika ,kvalitetnom toplinskom obradom nastaju radovi koji nas oduševljavaju ,čijom kvalitetom smo obogaćeni.
S uživanjem sam pročitao ,a s odobravanjem pozdravio .

Svaka čast !

scout je napisao/la:..toplinska obrada čelika je nauka ...predmet studija gdje se ''lome koplja'' u poznavanju procesa i događanja za svaki čelik i svaki odnos omjera ''dodataka'' posebno .Detalji nisu mistični ,ali su svakako kompleksni zavisno od toga što želimo u konačnici postići ,koje mehaničke zahtjeve ima naša ''okalina'' odraditi itd...itd..Tema je jako široka ali ...pozdravljam tvoj post ,i sve prethodne u kojima studiozno i točno ,a ipak većini razumljivim i ugodnim stilom daješ svoje vrijeme i spoznaje .Iza ovakvog posta stoji dosta vremena i držim ga iznimno korisnim ,potrebnim kao i velikom pomoći bilo kome tko želju ima okušati se u izradi recimo (za promjenu ) noža .Toplinska obrada je ono što naše alate čini korisnim ili u slučaju pogreške manjkavim .Iz ''bazičnih'' (čitaj nama lakše dostupnih)vrsta čelika ,kvalitetnom toplinskom obradom nastaju radovi koji nas oduševljavaju ,čijom kvalitetom smo obogaćeni.
S uživanjem sam pročitao ,a s odobravanjem pozdravio .

Svaka čast !

Hvala!

Da je tema jako široka i kompleksna mogao sam se uvjeriti, a samo sam malo zagrebao po tematici... Da sam malo dublje penetrirao u problem mislim da bih si gadno zakalio mozak

Bome si si dal truda ovi na ferum forumu malo pate.Ded mi je bil kovać i to u ono vreme između onih dva rata pa me ponekad njegov duh zakobaći i sam ponekad odkujem ponešto amaterski.Neki nož sam odkoval dok sam kuval rakiju onak kak samodokazivanje,vodil sam se savetima s spomenutog foruma kaj se tiće kaljenja možda su ti saveti bili dobri za određenu vrstu željeza ali su se pokazali loši.U selu ima kovać koji sad u vreme oranja radi metalne dele za plugove e on baš neje darežljiv savetima malo je i jumpi i psiho al kod njega sem videl da se u svemu treba voditi iskustvom a ne toliko teorijom,praksa je praksa ista željeza oblikom razlićito kaliMora se ipak puno znati da bi se uspešno zakalilo.

Odlično obrađeno i razumljivo napisano i nama laicima.

Ovakvi članci mame nas nekovače da si sami iskujemo nož. Jako poučan i kvalitetno napisan članak.

Hvala :bog:

svaka cast i hvala ti na ovom kvalitetnom textu...
dobro ce doci svima, nama koji vec kalimo i "znamo" kako i onima koji se tek upustaju u to ili ce se u buducnosti upustiti...

uglavnom i bravo za trud ulozen u kvalitetno referiranje...


hvala!

djomla ,bilježim se sa štovanjem

hvala za ovo opširno izlaganje

Ja sam za to da ti Djomla dobiš neku titulu na forumu, fakat su ti teme genijalne, i puno je truda uloženo u to.

djomla, hvala sto nesebicno dijelis svoje znanje, nisi ko ono bradati didice japanci "samo odabranim ucenicima"

uzivao sam i sve sam upijo, tema je fakat neiscrpna. jos jednom hvala

Dragi kolega,

Hvala ti na trudu.
Dugo vremena sam izbjegavao proucavanje ove teme ali si mi ponovo potaknuo znatizelju.

Pozdrav,

moja oreporuka nabavite "KRAUT" tj. Strojarski priručnik od Bojana Krauta
i to neko izdanje od 1954god. do mislim 2000god. jer ova nova imaju samo ISO oznake
materijala a ova stara JUS tj. Č oznake čelika

tamo ima veiki izbor čelika i sve o tome koja temperatura za koji čelik,koji se može a koji ne kalit i kolika se može dobit največa tvdoča i žilavost

to bi preporučio svima koji bi kupovali materijal u dučanu tipa Strojopromet u podsusedu
mislim da je kila materijal ok 15ak kuna ood kad sa zadnji put kupovao

meni je majstor u firmi koji je sad otišo u penziju nakon 30 god rada na termičkoj obradi i brušenju reko da su najbolji materijali za noževe OCR i PROKROM 5

a on kad je kalio samo je ubacivao u tank sa uljem
iako mislim da je nebitno predgrijavat ulje jer koda nas je tak oko 1000 litara i kad se ubaci par kila materijal ulje se zagrije jako

Svaka cast..jako ljepo si to objasnio, sve po redu kako ide..ja sam o ovome pisao u svom maturalnom radu prije dvije godinice, a da sam kojim slucajem naisao na ovako ljepo slozen post samo bi ga kopirao na papir, malo prosirio i vozi Mile, cista petica!

@machinist,

''Strojarski priručnik'' Bojan Kraut je svakako jedan od nezaobilaznih djelova ''literature'' ,kod svih koji se profesionalno ili dosta dublje bave problematikom strojarstva pa i metalom .Danas nije problem pronaći jako puno tekstova ,knjiga ,video primjera itd itd ,ali većinom su to ''vodiči'' s obiljem informacija u kojima će se ''izgubiti'' čitalac.Ili će mu opširnost odvratiti naum da sam sebi nešto napravi .Postoji forum koji ''vodi'' poštovani kolega i Majstor kovač gdje se ovakva tema može ''izkristalizirati'',a ovdje je bilo potrebito baš to što je @djomla uradio .Post svima razumljiv ,i dovoljno jasan za usvojiti ,nenaporan ali poučan .Produbiti raspravu ''na temu'' ima i pozitivnu i negativnu stranu .Negativna strana bi bila u tome što bi količina ''gradiva'' morala biti obimna ,uz tablice ,dijagrame ,primjere ,formule ,opise alata ,instrumenata itd itd a to bi vjerovatno kod dijela foruma predstavljalo problem i za pratiti ,ili bi bilo nezanimljivo i zamorno onom tko je izvan ''svijeta'' obrade čelika u detaljima .Pozitivna strana je širenje pristupa ,selektivno ..''seciranjem'' svega objavljivanog i iskustvenog do čega se može 'dospjeti .
Mala digresija : -ne postoji ''naj'' ...ni najbolji materijal ,ni najgori materijali ...ni najbolja obrada ni ....postoji samo težnja čovjeka da neki predmet učini što efikasnijim prema mjestu i unaprijed definiranom načinu upotrebe .Uglavnom...mislim da je @djomla na najbolji mogući način približio temu forumskim kolegama koji bi se htjeli okušati u izradi .Temeljne smjernice i pojmovi su tu ,a na čitaocu je da pokuša ili ne pokuša osjetiti djelić ovog izazova Da se ponovim ..toplinska obrada je jaaaako široka tema ,a kolega je napisao ono što je sasvim dovoljno sad i ovdje .

dobro nisam baš trebo reči najbolji ali kad sam ga pitao da mi preporuči materijal da za nož reko mi je PROKROM 5 zato kaj se dobro kali i ne hrđa

Sjajno ! Poučno i pismeno.

Hvala svima na pozitivnim komentarima!

Nego kao što sam gore napisao nekoliko mi stvari sad palo na pamet, a nisam ih spomenuo u postu..

Dakle, zbog još jednog razloga grind prije kaljenja ne bi smio biti stanjen na nulu, razlog je bolje zadržavanje temperature što je promjer čelika veći. Znači zagrijali ste oštricu na potrebnu temperaturu, tada ju vadite iz vatre te s oštricom kroz zrak prelazite određeni put do posude s uljem, ako je oštrica potpuno stanjena tada će se u vrlo kratkom vremenu ohladiti ispod kritične temperature te tada nećemo dobiti martenzit na tom području koje je zapravo najbitnije da je dobro zakaljeno.

Ne znam jeste li možda čuli da neki knajfmejkeri, svaki proces toplinske obrade izvode u pravcu sjevera (znači sjevera kojeg pokazuje igla kompasa -magnetic north). Ovo rade neki vrlo poznati majstori poput Tim Livelyja i Tai Goo-a. To konkretno znači da oštrica pri normalizaciji, mekom žarenju te kaljenju vrhom mora biti usmjerena prema sjeveru. Sad, u nijednoj od gore navedenih knjiga nisam vidio da se to spominje, a i malo sam se informirao na netu gdje većina ljudi smatra da je to više nekakav rudimanarni postupak koji je opstao među kovačima, ali da je ništa više od nekakvog rituala ili tradicije. Ako ima neki fizičar koji bi mogao malo detaljnije objasniti zašto bi to moglo biti bitno, pogotovo kod mačeva i dužih oštrica, jer kako se čellik hladi ispod kritične točke dolazi do rekristalizacije te ponovne pojave magnetizma što možda zaista ako je oštrica u krivom smjeru može utjecati na savijanje.. Znam da je neki tip objašnjavao kako se TO ne smije raditi kraj velikih metalnih predmeta, kao npr. nakovanj jer imaju snažno magnetsko polje koje može iskriviti oštricu??

Ovo je majstorski objasnjeno,sa taman kolko treba strucnih detalja,tako da svako moze da razume.Ja imam par nedoumica.Naime neke mi se stvari neslazu sa onim koje sam ja svatio citajuci ovaj forum i neke knjizice sa neta.Prvo,pomenuo si da Caffrey preporucuje da se kaljenje ponovi 2-3 puta .Kako.Da li to znaci da okaljenji noz odmah ponovo grejemo u vatri do potrebne temperature ii odmah kalimo,bez i ponovljenja normalizacije i zarenja?Ili se posle kaljenja i ceo proces ponavlja 2-3 puta?Jer mi se cini koliko se secam,i ako sam dobro razumeo da posle kaljenja u celiku postoji isto veliki stres(objasnio si i zbog ceg-velicine atoma ugljenika) i ako bi odmah grejali i kalili moglo bi da dodje do pucanja noza ili ne bi?Stvarno nisamto probao,bas detaljno nemam vremena,uvek sam nesto i pre toga barem malo pogresio pa mi posle izvlacenje zakljucaka ostavlja malo siri izbor.Mada probacu.
Drugo.Nisam siguran mislim da je cilj zarenja otlanjanje stresa i pripremi celik za kaljenje,a takodje i nirmalizacija isto to radi a i smanjuje zrno.Ali zasto raditi oba?.Dovoljno je ili jedno ili drugo.Ali nema potrebe za oba.Da li gresim ovde,mozda nisam dobro razumeo ili sam ranije bio na pogresnom putu. A da nezaboravim za kraj,nema veze sa ovim tvoim.Nisam siguran vecina preporucuje da se popustanje izvodi u rerni na odredjenoj temperaturi 1 sat vise ili manje.Zasto je bas u rerni najbolje?Ako boja pokazuje momenat kada je dovoljno popusteno zasto stavljati u rernu,da li je bolje ili neznam sta?Meni je nekako laksije brenerom,usijanim gvozdjem ,samom vatrom pa pratim boje i kad dodje do potrebne ja prekinem.Secivo je tada provereno mekse i nepuca pri ispustanju na beton.Da li je to vreme kao neka siguracija da ce celik biti popusten po celom preseku isto,zbog duzine drzanja?Izvinjavam se na ovolikim pitanjima ali sta ces kada nisi siguran u nesto.Inace ovo je ekstra napisano.Svaka cast.Pozdrav

i ja ga kalim tako okrenutog prema sjeveru, al ne radi toga jer sam to znao da i ova dvojca tak rade, nego zato jer mi tak stoji rostilj

@zlatko1
Pokušam ti odgovoriti malo kasnije, jurim na neko predavanje sad...

Ma vazi.Nego bas malopre,sam nasao malo vremena,pa sam pogledao Kraucove tabele kaljenja celika.Obratio sam narocitu paznju na opruzni celika i alatni.Kod opruznog celika bas je postavljeno obrnuto od onoga kako si ti rekao,da posle normalizacije ide zarenje.U stvari ide prvo zarenje pa normalizacija.I to mi je i logicnije.Jer ako se usled procesa zarenja koji traje ipak duze,ali pocinje onog momenta kada celik udje u austenitno podrucije(neki put malo pre njega,neki kad udje ,retko malo posle njega) dodje do neke greskice ,malo se duze zadrzi na austenitnom podrucju ili se malo vise prekoraci austenitno podrucije onda ce rezultat biti drugaciji od onog koji se zeli.Pa mu normalizacija dodje kao popravka ili potvrda zarenja.A kod alatnih celika se ona i neradi vec samo zarenje.Mozda sam negde pogresno svatio Krauca i nisam siguran.

Wow koji elaborat, nisi ni svjestan da si upravo povećao broj homemade izrađenih noževa na forumu za X puta u narednom periodu.


+1 za Markov prijedlog.

zlatko1 je napisao/la:Ovo je majstorski objasnjeno,sa taman kolko treba strucnih detalja,tako da svako moze da razume.Ja imam par nedoumica.Naime neke mi se stvari neslazu sa onim koje sam ja svatio citajuci ovaj forum i neke knjizice sa neta.Prvo,pomenuo si da Caffrey preporucuje da se kaljenje ponovi 2-3 puta .Kako.Da li to znaci da okaljenji noz odmah ponovo grejemo u vatri do potrebne temperature ii odmah kalimo,bez i ponovljenja normalizacije i zarenja?Ili se posle kaljenja i ceo proces ponavlja 2-3 puta?Jer mi se cini koliko se secam,i ako sam dobro razumeo da posle kaljenja u celiku postoji isto veliki stres(objasnio si i zbog ceg-velicine atoma ugljenika) i ako bi odmah grejali i kalili moglo bi da dodje do pucanja noza ili ne bi?Stvarno nisamto probao,bas detaljno nemam vremena,uvek sam nesto i pre toga barem malo pogresio pa mi posle izvlacenje zakljucaka ostavlja malo siri izbor.Mada probacu.
Drugo.Nisam siguran mislim da je cilj zarenja otlanjanje stresa i pripremi celik za kaljenje,a takodje i nirmalizacija isto to radi a i smanjuje zrno.Ali zasto raditi oba?.Dovoljno je ili jedno ili drugo.Ali nema potrebe za oba.Da li gresim ovde,mozda nisam dobro razumeo ili sam ranije bio na pogresnom putu. A da nezaboravim za kraj,nema veze sa ovim tvoim.Nisam siguran vecina preporucuje da se popustanje izvodi u rerni na odredjenoj temperaturi 1 sat vise ili manje.Zasto je bas u rerni najbolje?Ako boja pokazuje momenat kada je dovoljno popusteno zasto stavljati u rernu,da li je bolje ili neznam sta?Meni je nekako laksije brenerom,usijanim gvozdjem ,samom vatrom pa pratim boje i kad dodje do potrebne ja prekinem.Secivo je tada provereno mekse i nepuca pri ispustanju na beton.Da li je to vreme kao neka siguracija da ce celik biti popusten po celom preseku isto,zbog duzine drzanja?Izvinjavam se na ovolikim pitanjima ali sta ces kada nisi siguran u nesto.Inace ovo je ekstra napisano.Svaka cast.Pozdrav

Kao prvo, odmah ću reći da za većinu tvojih pitanja i dilema nemam stručan i točan odgovor, ali sa onim što sam malo čitao probat ću odgovoriti onako kako ja to sam sebi rastumačio. Prije svega rekao bih da ovisno kako obrađuješ čelik, kovanjem ili stock removalom, o tome će ovisiti i redosljed tretiranja oštrice. Ako komad čelika misliš obrađivati na tračnoj brusilici, te turpijama i sl. tada ćeš svakako prvo napraviti meko žarenje, jer želiš dobiti što mekši čelik za što lakšu obradu.. Ako si oštricu iskovao do oblika kakvog želiš, tada će normalizacija slijediti poslije toga za smanjenje granula te njihovo ujednačavanje. Ali mislim da svakako vrijedi da nakon što obradiš oštricu treba ići normalizacija, meko žarenje, kaljenje, popuštanje..

Što se tiče ove tablice u Krautu, to se odnosi općenito na opružni čelik koji zapravo služi za oprugu a ne za noževe, tako da to treba uzeti u obzir, jer drugačija su svojstva potrebna kod jednog i drugog...

Zašto to raditi više puta? Pa kao što sam napisao u postu, prilikom transformacije alfa u gama stanje, nove sitne granule počinju se stvarati na granicama starih feritnih granula, a naš je posao zaustaviti te male austenitne granule na određenoj veličini te tako dobiti sitnije granule. Kako bi došlo do 100 postotne transformacije ferita u austenit oštricu trebamo određeno vrijeme držati na temp. iznad kritične. Ali time također riskiramo povećanje granula, tako da mi se čini logično ponoviti taj postupak kako bi granule koje se zbog nejednakog zagrijavanja u prethodnom normaliziranju nisu transformirale dobile"šansu" da to učine. Znači ja to ponavljanje više smatram kao postupci kojima ćemo donekle smanjiti mogućnost pogreške, jer da možemo sa nekakvom vrhunskom opremom, vrhunskim pećima, senzorima kojima možemo kontrolirati temp. u jedan -dva stupnja napraviti TO onda ne vjerujem da bi bilo potrebe za ponavljanjem tih procesa.

Po mom mišljenu normalizaciju primarno radimo za ujednačavanje granula, jer kraće traje od mekog žarenje a postižemo isti ili sličan rezultat što se tiče veličine granula.

Ali normalizacijom ćemo ukloniti samo dio unutarnjih naprezanja ali ne i sve! Što može imati gadne posljedice pri kaljenju dugačkih oštrica, mačeva i sl.

Prilikom mekog žarenja atomi imaju nekoliko sati da ispremještaju, za razliku od normalizacije koja traje 20-30 min. Sad mi pade na pamet jedna analogija... Što bi se dogodilo da u autobus u koji maksimalno stane 100 ljudi bijesnim psima natjerate 100 ljudi da se uguraju u bus u svega desetak sekundi, unutra bi nastao kaos, ljudi bi gazili jedni po drugima-BILO BI DOSTA NAPREZANJA Da iste te ljude pustite da se jedan po jedan lijepo namjeste i uđu u autobus bez žurbe, tada bi svatko stao gdje mu je najudobnije i nekako bi svi bili opušteniji...

Dakle ako se želi izbjeći savijanje oštrice pri kaljenju tada bi svakako prije trebalo napraviti meko žarenje..

Što se tiče višestrukog kaljenja, matrenzit jest nestabilan i krhak,ali kad oštricu ponovno vratite u peć na grijanje, sva naprezanja će se izgubiti do kritične točke, jer će doći do rekristalizacije... Na jednom forumu sam pročitao iskustva jednog čovjeka koji je radio mali eksperiment, da sad ne idem u detalje uglavnom čovjek je imao dva komadića čelika, jedan je komadić normalizirao 3 puta drugi uopće ne, komadić koji normalizirao 3 puta samo je jednom zakalio, dok je drugi komadić kalio tri puta.. Zatim je prelomio oba komadića da usporedi veličinu granula, kaže da su granule na oba komada bile jako sitne, čak su mu na komadiću tri puta kaljenom izgledale finije... evo linka http://www.britishblades.com/forums/showthread.php?10574-Effects-of-triple-quenching

Dakle, vjerojatno i višestruko kaljenje dodatno smanjuje i ujednačava granule, čime se dobiva na čvrstoći.

Eto ja sam to povezao na taj način, a sad tko će ga znati...

Igsy je napisao/la:Wow koji elaborat, nisi ni svjestan da si upravo povećao broj homemade izrađenih noževa na forumu za X puta u narednom periodu.

To mi je jako drago ako je tako! Imat ćemo nad čim sliniti i pariti oči na forumu...

Niti mi je to namera, niti zelim da moj post zvuci negativno
ali ovde ima dosta stvari sa kojima se ja ne slazem
a mislim i da su neke od njih cista nebuloza.
Delom ih je Zlatko pomenuo.

Temperatura kaljenja ponistava prethodnu termicku obradu
tako da nikakve logike nema u 2-3 normalizacije
a pogotovu za normalizacijom pre mekog zarenja.

2-3 kaljenja imaju jos manje logike a naravno da moze da se desi defekt
kako je Zlatko pitao i vrlo verovatno da ce se desiti.

Ako je potrebno 2 ili 3 puta nesto da radite
onda to niste uradili dobro prvi put.

Meni nikakve logike nema da se radi normalizacija pre kaljenja
kada ce temperatura kaljenja ponistiti i jedan i drugi tip granula
koje su tu bile bez ili sa normalizacijom.

Isto kao kad bi izlili betosku plocu
a sutradan opet dodali vodu u taj beton, pomesali, pa izlili ponovo.

A niko ne pominje dekarburizaciju kod tolikog broja termickih obrada.


A pogotovu niko ne pominje dekarburizaciju kod kovanja
a pogotovu kod laminiranja.

Japanci kada rade laminiranje imaju posebne tehnike i postupke
kojima nadomestavaju izgubljeni ugljenik
a kod nas se to laminira tek tako.

Termicka obrada je izuzetno bitna i tacno odredjena za odredjenu vrstu celika
i koriscenjem celika nepoznatog sastava se dobija nepoznat ishod.
Ja se slazem da je jeftinije naci neki gibanj sa nekog krsa
i da nije lose resenje za nekoga ko zeli da vezba kovanje i kaljenje
ali sa cenom celika od par euro po kilu, novog, iz fabrike to ne mogu da razumem.
Pogotovu sto je gibanj komad metala koji je uglavnom zavrsio svoj radni vek
zajedno sa krsom od automobila sa kojeg je skinut.
Potrazite pojam "zamor materijala".
Cak i ako zelite da pravite noz od tog materijala
isti mozete kupiti nov po vrlo jeftinoj ceni i biti sigurni sa cime radite.

Slazem se i da kovani nozevi imaju neku car i vrednost
u smislu estetike i emotivnih vrednosti i sl.
ali sto se tice funkcionalnosti (ako su radjeni od polovnih materijala)
nikad to necu moci da prihvatim.

Ja sam za stock removal metodu od novih komada celika.
I tu moze da se primeni kovanje radi prilagodjavanja neodgovarajuce velicine
gredici potrebama, radi smanjenja gubitka materijala
ili radi ustede vremena ili novca na masinskoj ili rucnoj obradi
mada sam protiv toga jer svaka termicka obrada nosi i neki svoj rizik
i neminovno dovodi do takvih promena u strukturi materijala
koje sigurno nece poboljsati nista u samom materijalu, nego stetiti,
a i ako ne bi, to samo u slucaju da se nalazi pod cekicem vrlo iskusnog majstora
za sta sumnjam da je bilo ko od nas ovde takav.

Sto se tice neuspelih kaljenja, osim samih gresaka u kaljenju
cest razlog nepovoljnog ishoda kaljenja je u procesu kovanja
od kojih je najcesca kovanje materijala koji se ohladio
ispod temperature na kojoj je dozvoljeno kovanje.
Koja je opet razlicita za razlicite celike.
Najcesci razlog ovome je nedostatak dobre peci a time i odgovarajuce temperature.


Ne slazem se sa nikakvim brojanjem i prekidanjem procesa kaljenja
(quenching, kako god se zove po "nashki")

Kad se jednom uroni, ne vadi se dok se propisno ne ohladi.


Pregrevanje ostrice prilikom kaljenja je greska u samom postupku kaljenja.

Temperiranje u rerni se preferira zbog toga sto se u njoj moze podesiti
zeljena temperatura koju ce odrzavati potrebno vreme bez nadzora.

Kaljenje ka severu bi imalo jedino uticja na magneticnost samog seciva
jer se magneticnost u nekom predmetu orijentise prema polovima
ali ne znam kakav to uticaj ima na performanse seciva.
Nema veze sa krivljenjem.


Ovaj Caffrey je napisao gomilu gluposti i ko zeli da se bavi ovimizuzetno zanimljivim hobijem
neka trazi informacije na drugom mestu ako zeli da ima uspeha u ovom.


Ko zeli da radi kvalitetne stvari neka razmisli o kupovini celika
bez obzira da li radio kovanje ili stock removal metodu.

S ovim djelom se nikako ne slazem i kontradiktoran je sam sebi

Valar God je napisao/la:
Pogotovu sto je gibanj komad metala koji je uglavnom zavrsio svoj radni vek
zajedno sa krsom od automobila sa kojeg je skinut.

Je li zavrsio kod nekog entuzijasta u garazi ili na recikliranju u celicani?
Hoce li taj gibanj biti novi komad tvornicki izradjenje ploce celika kojeg ce neki knifemaker kupiti i brusiti ?

Valar God je napisao/la:Potrazite pojam "zamor materijala".
Cak i ako zelite da pravite noz od tog materijala
isti mozete kupiti nov po vrlo jeftinoj ceni i biti sigurni sa cime radite.

Kupiti nov, jeftiniji noz ? Prema ovim kriterijima mogu ga jedino kinezi napraviti.

Imaš puno sreće ili znaš nešto što mi drugi ne znamo ako tebi oštrica bez normalizacije kod kaljenja ostaje savršeno ravna i podjednako fleksibilna na obje strane svaki put.

EDIT: Maknuo sam uvredu i javno se ispričavam Valar Godu.

Knife_maniac je napisao/la:

Valar God je napisao/la:
Pogotovu sto je gibanj komad metala koji je uglavnom zavrsio svoj radni vek
zajedno sa krsom od automobila sa kojeg je skinut.

Je li zavrsio kod nekog entuzijasta u garazi ili na recikliranju u celicani?
Hoce li taj gibanj biti novi komad tvornicki izradjenje ploce celika kojeg ce neki knifemaker kupiti i brusiti ?

recikliranje = / = upotreba

Pogotovu upotreba za neki gotov proizvod.

A ako postane novi komad ploce to je posle temperature daleko vece
od onih koje se koriste u kovanju.
A verovatno pre toga ide i testiranje na sastav i dopuna istog.

Knife_maniac je napisao/la:

Valar God je napisao/la:Potrazite pojam "zamor materijala".
Cak i ako zelite da pravite noz od tog materijala
isti mozete kupiti nov po vrlo jeftinoj ceni i biti sigurni sa cime radite.

Kupiti nov, jeftiniji noz ? Prema ovim kriterijima mogu ga jedino kinezi napraviti.

Ne nov noz nego nov komad celika.

Previse brzo citas.

Mraz je napisao/la:
Imaš puno sreće ili znaš nešto što mi drugi ne znamo ako tebi oštrica bez normalizacije kod kaljenja ostaje savršeno ravna i podjednako fleksibilna na obje strane svaki put.

To je greska u kaljenju, nista drugo.