7 cause che generano cricche durante lo spegnimento del coltello dopo la tempra

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7 cause che generano cricche durante lo spegnimento del coltello dopo la tempra appena uscito dal forno.

Le rotture, crettature o cricche delle parti in acciaio dei coltelli in servizio mentre lo utilizzi o mentre lo stai producendo si verificano molto raramente per fortuna, è molto più facile che non si tempri correttamente ma quando la lama in acciaio “cricca”, le conseguenze sono disastrose.

Tradotto, devi buttare via la lama!

Ci sono tanti problemi che possono sorgere durante la fase di tempra, oggi parliamo delle cricche o  crettature, ma ci sono altri problemi come per esempio la curvatura della lama durante il raffreddamento, la tempra non riuscita, la decarburazione dell’acciaio, ecc.

Se quando spegni il coltello che hai estratto dal forno e lo immergi in olio e senti un crack, questo non è buono!

Questo fenomeno è più raro se usi delle barre estruse di acciaieria ma molto più frequente per chi forgia la propria barra che verrà trasformato in coltello anche se purtroppo mi è capitato di trovare una barra che aveva un problema di crettature interno e così nel dubbio ho usato la barra per qualche esperimento perchè non mi fidavo ad usarla per realizzare un coltello finito e rischiare di ritrovarmi un oggetto non conforme o che creasse problemi sul campo durante il suo utilizzo.

Ci sono molte ragioni per cui possono verificarsi crepe durante il trattamento, ma gli acciai per coltelli come per gli utensili sono a rischio maggiore a causa della loro elevata temprabilità.

Il mio consiglio è:

Se hai un dubbio sulla qualità e integrità di una barra di acciaio piuttosto parlane con il tuo fornitore di acciaio o pazienza butta la barra o meglio usala per fare qualche prova tecnica, bisellatura o per altro.

Ecco 8 modi in cui la lama in acciaio può guastarsi irreparabilmente a causa di una cricca o delle cricche (quench cracking) dal trattamento termico:

 

1 – Il design errato del coltello: come sai se segui il blog sono molto attento sul design del coltello funzionale alla tipologia di coltello, oltre che alla cura dell’estetica che ha sicuramente una importanza per renderlo in base al proprio stile o target di persone accattivante.

Ma dal punto di vista tecnico /costruttivo è anche importante fare una analisi delle forme e delle sezioni del coltello perchè rapidi cambi di sezione del coltello, la mancanza di raggi, fori, chiavette, sezione dell’affilatura prima della tempra, una forma e sezione del coltello sbilanciata, ecc. possono creare stress nell’acciaio nelle fasi di raffreddamento e creare crettature.

Ci sono molte ragioni per cui possono verificarsi crepe durante il trattamento, ma gli acciai per coltelli come per gli utensili sono a rischio maggiore a causa della loro elevata temprabilità.

Ecco perché la progettazione dell’acciaio per coltelli è fondamentale per ridurre tale rischio.

Comprendere in che modo il design può influenzare il rischio di cracking e monitorare le parti per le caratteristiche del design che potrebbero promuovere le crepe sono i modi più efficaci per prevenire i guasti.

 

2 – Sezione impropria dell’acciaio per il processo di tempra e raffreddamento. In qualche modo è legata al design ma anche alla tipologia dell’acciaio.

I bordi dei coltelli sono sottili e sottili frammenti di metallo che si trovano spesso nei fori di una matrice quando la lavorazione non lo perfora completamente.

Evita ispezionando accuratamente le lame prima del trattamento termico e respingendole o rilavorandole quando vengono rilevati i bordi del coltello.

 

3 – Il surriscaldamento durante la parte austenitizzante del ciclo di trattamento termico può far ingrossare gli acciai a grana fine normalmente.

Gli acciai a grana grossa aumentano la profondità di indurimento e sono più inclini a estinguere le crepe rispetto agli acciai a grana fine.

Evita surriscaldamenti e tempi di permanenza eccessivamente lunghi durante l’austenitizzazione.

L’austenitizzazione è una trasformazione di struttura cristallina degli acciai, consistente nell’ottenimento nell’acciaio stesso di una struttura austenitica.

Poiché l’austenite è una forma cristallina metastabile, non può sussistere a temperatura ambiente; l’austenitizzazione costituisce quindi la prima fase dei trattamenti di:

    • tempra, nel qual caso viene seguita da un rapido raffreddamento, volto a congelare la struttura austenitica e far precipitare la lega ferro-carbonio in forma di martensite.
    • ricottura, quando è seguita da un raffreddamento più o meno lento, teso a risolubilizzare l’austenite in ferrite e cementite.

 

4 – Troppo tempo tra la tempra e il rinvenimento delle parti trattate termicamente.

Qui ci sono due filosofie che dicono che una volta raffreddato in olio o altro metodo, l’operazione di rinvenimento è fa fare subito o si può fare anche “il giorno dopo”.

Chi ha ragione? Nel dubbio falla subito ma se vuoi fare dei test sei libero di farlo.

Un malinteso comune è che le cricche nell’acciaio possono verificarsi solo mentre il pezzo che estrai dal forno viene spento per essere bruscamente raffreddato.

Questo dicono che non è vero, uso la parola dicono perchè non ho una esperienza diretta di questo, ma nel dubbio ti ripeto fai il rinvenimento nello stesso giorno o meglio il prima possibile.

Se il tuo lavoro non viene subito temperato e rinvenuto possono verificarsi (e si verificheranno) spaccature.

L’ideale sarebbe avere due forni di tempra, uno per la tempra e uno per fare subito il rinvenimento alle temperature indicate nei data sheet  ma capisco che avere due forni è un costo e per questo si ripiega spesso nei forni elettrici domestici.

Sicuramente per chi pensa che il rinvenimento si può fare anche dopo molte ore si può utilizzare il forno a temperature di rinvenimento senza usare il fornetto elettrico.

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5 – Raffreddamento improprio.  L’acciaio ha delle sue caratteristiche e se vuoi spegnerlo in acqua, olio, o qualche tua salamoia o sostanza caustica ok, lo  renderanno l’acciaio “più duro” mai visto ma solo se per quel tipo di acciaio è consigliato un certo tipo di spegnimento dopo la tempra.

Se l’acciaio è un acciaio indurente per olio, l’uso di questi liquidi per i raffreddamenti troppo aggressivi porterà a crepe.

Quindi leggi i data sheet con i suggerimenti indicati perchè a volte quello che sempre il meglio, non lo è per quello specifico acciaio.

La metallurgia è una scienza che va studiata e applicata per unire esperienza e conoscenza, si può sperimentare ma sempre con coerenza.

 

6 – Inserimento improprio/consegna della lama nel liquido di raffreddamento.

Ci possono essere delle differenze nelle velocità di raffreddamento che possono essere create.

Ad esempio, se il tuo coltello viene immerso totalmente in una vasca di spegnimento grande quindi spenta in orizzontale o dentro un tubo in verticale, causando un raffreddamento più rapido in alcune parti rispetto ad altre.

Alcuni immergono nelle vasche di spegnimento facendo dei leggeri movimenti verticali, altri orizzontali una volta immersi, oppure chi spegne nel tubo una immersione decisa.

C’è chi spegne ad aria tra le piastre in alluminio, ecc.

Anche la dimensione e la geometria del coltello può anche interferire con la velocità di spegnimento e sull’efficacia dello spegnimento.

Chiaramente ognuno ha il suo metodo ma poi quale è il migliore?

Perchè è questo che ci interessa!

 

7 – Una rimozione troppo eccessiva o di forma prima della tempra nella lama originale durante la lavorazione e che avresti potuto fare dopo la tempra facendo attenzione a non surriscaldare la lama.

Questo può lasciare nelle intersezione dei tagli o altre imperfezioni superficiali che possono fungere da area di nucleazione per una fessura di spegnimento.

Per esempio se lasci degli spigoli a 90 o delle V sul coltello, ecc.

Questo è più facile che avvenga su pezzi meccanici o utensili in fase di tempra che sui coltelli, ma considera che se hai delle V sulla lama queste possono incidere sulla riuscita.

Per quanto riguarda la rimozione eccessiva come puoi immaginare se hai delle parti troppo sottili sul coltello c’è il rischio che si “sciolgano”, quindi è importante che la sezione del coltello sia costante o con variazioni graduali ma mai troppo sottile.

Per lo spessore della zona della bisellatura prima della tempra ti ho fatto un post specifico.

 

8 – La saldatura di parti del coltello prima del trattamento termico può preparare il terreno per la rottura.

L’intenso calore della saldatura mette una notevole sollecitazione locale su un’area di una parte circondata da parti non sollecitate.

Inoltre, se le pozze di saldatura non vengono levigate mediante lavorazione, la forma ruvida aumenta la concentrazione di sollecitazione, aumentando la possibilità che si formi una crepa.

La metallurgia e le analisi delle rotture

Infine, i materiali metallici che sono sottoposti a trattamento termico a livelli di resistenza molto elevati come per i coltelli o gli utensili, anche se non hanno spento bene dentro le fessura legate alla forma, possono contenere concentrazioni localizzate di elevate sollecitazioni residue.

Se queste sollecitazioni agiscono nella stessa direzione del carico applicato in servizio del coltello o dell’utensile, può verificarsi un guasto istantaneo.

A volte però sarà praticamente indistinguibile che ci sia una fessura o crettatura dopo lo spegnimento durante un esame visivo, a causa della sua “fragile” modalità di fallimento, ma alcuni indizi come la mancanza di decarburazione sulla superficie della frattura o con gli strumenti di altre prove forensi di un fallimento del processo che però solitamente non si hanno in un laboratorio da knife maker ma in centri specializzati con esperti di metallurgia.

Quando un metallurgista osservano i “guasti” al cracking da tempra al microscopio, le crepe e gli affluenti delle crepe che seguono i precedenti confini austenitici del grano sono un indizio abbastanza buono che si siano verificati un ingrandimento del grano e/o le sue cause come un surriscaldamento o troppo tempo alla temperatura.

La scala del tempra sulla superficie della frattura aiuta il metallurgista a capire che la crepa era presente prima del rinvenimento.

La decarburazione può mostrare che la fessura era aperta prima dell’estinzione.

Come potete vedere nell’immagine (anche se non si tratta di un coltello ma di un pezzo meccanico, quando si hanno sezioni a 90° o a V senza dei raggi ci possono essere delle potenziali crettature.

La mancanza di raggi si riferisce alle transizioni della sezione trasversale che non sono lisce o alle parti che contengono angoli che non sono sufficientemente arrotondati.

Le parti del coltello progettate con una mancanza di raggi sono maggiormente a rischio di incrinature.

La progettazione di parti che si assottigliano gradualmente da una dimensione all’altra e che presentano angoli ben arrotondati riduce il rischio di incrinatura poiché le sollecitazioni di trattamento termico vengono applicate in modo più uniforme su di esse.

Conclusioni

Sicuramente la fase di tempra e rinvenimento del coltello è una parte essenziale e delicata della buona riuscita di un coltello.

Una tempra mal riuscita equivale ad un coltello di scarsa qualità.

A volte non è solo la durezza raggiunta e rilevata con il durometro che certifica una buona riuscita della tempra anche se è sicuramente un fondamento.

Oggi abbiamo parlato delle cricche e crettature che possono insorgere sulla lama, ma ci sono altri problemi come per esempio la piegatura della lama durante il raffreddamento, la tempra non riuscita, la decarburazione dell’acciaio, ecc-

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Andrea


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