Обробка стали при виготовленні холодної зброї
Стали і їх обробка
Більшість видів холодної зброї включають в себе сталеві частини. Від якості металу залежить надійність вашого зброї. його довговічність і живучість. У цій статті я постараюся відобразити всі найбільш ефективні і прості види термічного і механічного зміцнення металу.
Є ще бронза, але вона не кується (тендітна і кришиться), та й поширені більше латуні ніж бронзи (я з бронзою ще не працював, тому не буду писати того чого не знаю). Так само в деяких книгах, в основному радянських, пишуть про загартування дюралюмінію. Цим я так само не займався, тому так само не буду писати.
Перейдемо до чорних сплавів.
Чорні метали бувають сталями і чавунами. Чавун навряд чи кого зацікавить, тому що він крихкий (це я думаю, знають всі). Стали діляться на конструкційні, вуглецеві і леговані. Почнемо з конструкційних.
Ця сталь представлена в основному смугами, куточками, листами, арматурою, трубами та інший прокат. Містять приблизно 0.3-0.7% вуглецю. З цієї стали зручно робити всякий хард-кор: мечі, бойові сокири, всякі кинджали та інше середньовічну зброю. За ідеєю вона не повинна підпадати під статтю, тому що зроблено з дуже м'якого матеріалу, але можливо я помиляюсь. Якщо хто знає точно - пишіть, буду вдячний. Цю сталь майже марно гартувати, тому що вона не сильно підвищує свою твердість (це, мабуть, не відноситься до якісних сталей, наприклад арматурі і всьому що відрізняється високою механічною міцністю). Їх зазвичай кують на гарячу, але після завершення гарячого кування варто, як слід відбити холодної куванням. Взагалі ці стали потрібно намагатися по можливості кувати без нагріву (для досягнення щодо високої міцності).
Але тут варто зробити застереження про те що у якісних сталей ефект наклепу виражений ще сильніше. У мене на очах розірвало арматурину після двох годин холодного кування. Розкував я її лише в два рази, тобто товщина зменшилася в два рази. Так що важливо не переборщити, інакше тріщини і все, гаплик вашому мечу-кладенцом. Тепер перейдемо до вуглецевої сталі (0.7-2.1% вуглецю) і власне термообробці. Нижче я розміщу повну діаграму фазових станів залізо-вуглецевих сплавів (все ж пам'ятають, що сталь - сплав заліза з вуглецем?), З першого погляду на яку мало кому щось буде зрозуміло.
Отже, тут ми бачимо страшні і незрозумілі слова типу «аустенит», «перліт» і т.д. Це назви видів структури стали, від яких власне і залежать її властивості. У молекулярні і наукові подробиці вдаватися не варто, тим більше що я сам поки в цьому не сильно розібрався. Для сталей нам вся діаграма в принципі не потрібна, а потрібен лише ділянку від 0% до 2.1%. далі йдуть чавуни, які нас зараз не цікавлять. Для наочності я перемалював «сталевий» ділянку діаграми, виділивши кольором те, що потрібно:
Здається, я невірно вказав верхню межу температур, вона не досягає 1200, а зупиняється на 1100. прошу вибачення, мій косяк.
Власне термообробки виділяють чотири види:
Що дає кожен з них?
ВІДПАЛ - досить сильне нагрівання, вище лінії GSK на загальній діаграмі на 50-60 град. відповідає рожево-зеленої жирної лінії на малюнку. Температура підбирається з графіка за кількістю вуглецю (якщо невідомо, то хоча б з міркувань виду стали: конструкційна до 0,7%, в тому числі і якісна; інше - углеродка). Охолодження відбувається повільне, в ідеалі разом з піччю. На виході отримуємо дуже м'яку сталь з рівною і ненапряженной структурою. Для чого це потрібно? Відпал знімає хімічну неоднорідність металу (тобто в одній частині, припустимо, вуглецю, більше, ніж в інший), розм'якшує сталь і полегшує механічну обробку деталі. Відпалений деталь зручно карбувати, ставити на ній клеймо тощо.
НОРМАЛІЗАЦІЯ - схожа на отжиг. Знімає внутрішні напруги, вирівнює структуру. Після кування (і гарячої теж) в металі утворюються напруги, які при загартуванню можуть просто зламати ваше виріб, надати йому скляну крихкість. Нормалізація застосовується зазвичай завжди перед загартуванням і тоді, коли потрібно зняти внутрішню напругу. Після нормалізації сталь кілька твердіше, ніж після відпалу. Проводять нормалізацію нагріванням вище лінії GSE на 50-60 град. (Загальна діаграма) або по бузкової лінії на малюнку (там, де кілька кольорів - значить, температурні режими збігаються для цих видів термообробки). Охолодження відбувається на повітрі (витягли - дочекалися поки саме охолоне).
ГАРТ - один з найскладніших видів термообробки. Надає металу твердість і крихкість. Ось тут-то собака і зарита. Вам, звичайно, хочеться, щоб ніж, наприклад, був твердим і не тупився, але зовсім не хочеться, щоб він зламався. А ось фигушки ... виконується гарт по тому ж режиму, що і отжиг з тією лише різницею, що остуджувати треба швидко. Виробляти це слід в маслі або концентрованому розсолі. Вода не бажана, тому що охолодження відбувається занадто швидко, і сталь виходить надмірно крихкою. Ризикуєте зламати заготовку при найменшій навантаженні. Гартувати слід після трикратної нормалізації.
ВІДПУСТКУ - простий спосіб знизити крихкість сталі. Його зручно робити на газовій плиті, попередньо зачистивши поверхню від оксидів. Відпустка проводиться нагріванням від 120 град. до 600 град. за Цельсієм. Відпустка буває низький, середній і високий.
НИЗЬКИЙ. Нагрівання до 250 град. відповідає коричнево-жовтого кольору окислів на поверхні металу. Незначно знижує твердість і крихкість.
СЕРЕДНІЙ. Нагрівання від 250 до 450 град. Верхня межа відповідає сірому кольору окислів. Знижує твердість, але і крихкість так само. Сталь стає пружною і пружною.
ВИСОКИЙ. Нагрівання до 600 град. верхня межа - темно-червоне свічення.
Надає високу ударну в'язкість і пружність. Приблизно таку ж твердість ви отримуєте при холодному куванню, як при такій відпустці.
Відпустку можна (і потрібно я вважаю) проводити тільки там де треба. Тобто не потрібно відпускати все лезо ножа, нагрівати тільки обух і хвіст, причому сила нагріву повинна по ідеї збільшуватися там, де будуть механічні навантаження (удар, вигин і т.д.), і зменшуватися там, де потрібна висока твердість (кромка і спуски леза ). Відстежувати нагрів можна за кольорами окислів, про що я розповім нижче.
Для визначення температури сталей існує кілька способів.
Найпростіший - магнітом. Коли нагріте шматок заліза перестає магнітитися, значить, він досяг температури 723 градусів Цельсія і значить, в ньому цілком можуть відбуватися будь-які зміни. Але для нормалізації цей спосіб не годиться. Нижче я намалюю таблицю з визначення температури за кольором оксидів і жару (приблизно, тому що сприйняття кольорів - штука індивідуальна).
Це таблиця визначення температури за кольором розжарювання. Тепер намалюємо таблицю кольорів оксидів:
У визначенні за кольором видно «яма» від 330 до 550 град, але в принципі в збройовій справі це не так вже й важливо. Якщо вас це не влаштовує, то тут допоможе тільки піч з Електротермометрія.
Слід враховувати, що вся вище наведена інформація по термообробці придатна лише для вуглецевих сталей. Для легованих і вже тим більше сложнолегірованних сталей зовсім інші режими (за рідкісним винятком для всіх)
Легованої сталі. Це різноманітні підшипники, ресори, вся нержавейка, клапани (так гаряче улюблені російським народом), гайкові ключі, швидкорізальні стали. Тут мені про них друкувати дуже і дуже ліниво, і я тільки зроблю ссилочку на чудовий сайт knifehelp.com (або .net. Точно не пам'ятаю). Там в розділі сталей ви знайдете основні ножові стали і їх характеристики, а так само багато іншого приємною і потрібної інформації.
Ось, загалом-то, і все по термообробці сталей. Мої знання на цьому вичерпані. Всім зброярам - удачі!