La tempra in forgia e la scala colori di incandescenza

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tempra, La tempra in forgia e la scala colori di incandescenzaLa scala dei colori di incandescenza a seconda della temperatura è un modo per capire a che temperatura è l’acciaio che stai scaldando per eseguire l’operazione di tempra.

Questo è solitamente un metodo non utilizzato per chi ha dei forni da tempra per knifemaker ma utilizza una forgia per raggiungere la temperatura corretta fondamentale per eseguire un processo di tempra di qualità.

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La tempra in forgia

Come detto all’inizio l’acciaio è un materiale “semplice da lavorare” ed economico ma allo stesso tempo il processo di bonifica può risultare piuttosto difficile.

La bonifica

Con il termine bonifica si intende un insieme di trattamenti termici che si effettuano a particolari tipi di acciai e che consiste in una tempra seguita da un rinvenimento.

Nel corso della tempra degli acciai si ha formazione di martensite, una struttura ad elevata durezza e notevole carico di rottura, ma con una resilienza piuttosto bassa che può dar luogo a rotture in seguito a urti.

Data la pericolosità di questi fenomeni, che comportano un collasso praticamente istantaneo della struttura, si sottopone l’acciaio ad un trattamento termico di rinvenimento, per trasformare parte della martensite in martensite rinvenuta.

Infatti la martensite è una fase metastabile, cioè si forma solo perché gli atomi di carbonio non riescono a fuoriuscire dal reticolo a causa dell’elevata velocità di raffreddamento che impedisce i moti diffusivi.

Dato che la martensite, in assenza di elementi leganti, si forma solo con una percentuale di carbonio superiore allo 0,2%, sotto questo limite gli acciai praticamente non possono essere temprati

Quindi il trattamento di bonifica è tanto più utile quanto più alta è la percentuale di carbonio.

La quantità di carbonio

In genere gli acciai destinati a questo trattamento hanno lo 0,4-0,6% di C e sono appunto detti acciai da bonifica.

Viene definita bonifica questa sequenza di trattamenti solo nel caso in cui il rinvenimento avviene ad una temperatura maggiore di 550 °C (salvo nel caso degli acciai per molle che vengono rinvenuti a circa 450 °C).

Portando la martensite a questa temperatura essa rinviene, trasformandosi in sorbite, una struttura che combina una buona resistenza a trazione, anche se inferiore a quella della martensite, ad una maggiore tenacità.

Ora perchè dico questo sulla fase di rinveniento?

Spesso il rinvenimento viene fatto a temperature più basse per un certo tempo in forni di casa ma la cosa migliore sarebbe avere due forni ( o dopo che è scesa la temperatura nel forno di tempra) e fare il rinvenimento alla temperatura specifica di quell’acciaio.

Una soluzione è farsi temprare il coltello da aziende specializzate ed è per questo motivo che alcuni tipi di acciaio li considero più avanzati, non solo per la qualità delle loro caratteristiche ma perchè sono un tipo di acciaio che viene apprezzato dopo aver acquisito una certa maturità e esperienza.

Tradotto, senza un forno da tempra o una azienda che lo fa per te non puoi temprare correttamente certi acciai.

Un coltellinaio alle prime armi difficilmente si ritrova con una serie di attrezzature per lavorare il materiale in maniera professionale e un accessorio fondamentale risulta essere il forno per tempra.

L’ acciaio C70

Il C70 è quindi un buon materiale per iniziare visto che possibile temprarlo anche in forgia per le temperatura di austenizzazioni basse.

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Ps. Uno strumento importante è anche il durometro per certificare la durezza raggiunta ma ha un costo, in alternativa per iniziare puoi usare le Rockwell File che ti danno già una indicazione della durezza raggiunta.

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La forgia a carbone
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Esempio di forgia a gas
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Forgia a gas fai da te

L’inconel e la caramella

Considera anche che esistono delle “tecniche fini” di esecuzione del processo di tempra di coltelli dette “caramelle”.

Queste sigillature della lama servono per evitare che il carbonio venga disperso.

La caramella consiste nell’avvolgere il coltello dentro un materiale inconel isolandolo e che aiuta a conservare le quantita di carbonio durante la fase di bonifica.

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Attenzione!!

Ma questa tecnica non la puoi utilizzare perchè non puoi “leggere” il colore ed è per questo che sono metodi che si usano se hai un forno da tempra.

Non puoi immergere il coltello dentro la caramella per temprarlo ma devi sempre estrarlo, altrimenti ci sono punti del foglio di acciaio che aderiscono alla lama e altri no.

Se non lo fai, questo crea un raffreddamento non omogeneo e si ha una tempra a “macchie”.

La lama che ne risulta è tutta temprata ma non in maniera uniforme, quindi prima di immergere in olio/acqua/ecc. devi estrarre la lama dalla caramella sigillata.

Non è una operaione semplice visto che hai un pezzo incandescente in mano.

Tecnica per estrarre il coltello incandescente dalla caramella

Devi usare un paio di forbici e due pinze. Importante la sicurezza (guanti, scarpe/maschera/grembiule/ecc.)

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  1. Con una pinza estrai la lama dal forno.
  2. Prendi con l’altra mano le forbici e tagli il foglio inconel in fondo al codolo e lo apri per qualche cm sopra il dorso del codolo.
  3. Appoggio le forbici, e con le altre pinze affero la lama a metà codolo.
  4. Con le pinze libere libere estrai la lama dalla caramella ed immediatamente raffreddi.
  5. Quando fai l’ estrazione tira per estrarre ma senza fare movimenti di torsione altrimenti rischi di piegare la lama.
  6. Devi farlo in meno di 10 secondi..

Ora ti ho scritto questo perchè anche se tempri con la forgia devi comprendere che la metallurgia è una scienza empirica fatta di tabelle e di prove.

Temprare in forgia va bene, è la storia ma oggi c’è grazie ai nuovi strumenti una evoluzione che migliora notevolmente sia la qualità che la ripetibilità.

Ma come fai a sapere se il tuo coltello è alla temperatura giusta? Ad esempio a 820°C?

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Per avere una temperatura di 820°C, che è la temperatura media di austenizzazione di un acciaio carbonioso, devi arrivare ad un colore detto rosso ciliegia.

Attenzione! Questa gradazione cromatica funziona in ambiente scarsamente illuminato perché la luce solare o artificiale falsa la cromia.

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Ecco per quale motivo i forgiatori in fase di tempra lavorano senza luce ma solo con l’illuminazione emessa dalla forgia.

L’esperienza insegna a percepire dal colore delle braci e ovviamente dal pezzo da temprare quale è il loro stato e la loro temperatura.

Il magnete

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Esiste anche un altro metodo per capire a quale intervallo di temperatura siamo ed è quello della proprietà del ferro di perdere il suo potere magnetico ad una certa temperatura, il cosiddetto Punto di Curie5 (https://it.wikipedia.org/wiki/Punto_di_Curie).

Alla temperatura di 768°C il ferro perde le sue proprietà magnetiche.

Ecco perché in alcuni video in YouTube di alcuni maker vedi che continuano a tastare con una calamita il pezzo da temprare, appenda il magnete non “appiccica” più sei molto vicino alla temperatura di austenizzazione.

Il processo di tempra

Il processo di tempra consiste quindi in un raggiungimento ad una certa temperatura (detta appunto di austenizzazione) e un certo tempo di permanenza a tale temperatura dettata dalla geometria del pezzo e anche per permettere la completa dissoluzione dei carburi.

Segue poi il drastico abbattimento della temperatura con mezzi di spegnimento come olio, acqua o aria.

Proprio per il mezzo di spegnimento, l’acciaio carbonioso risulta essere rognoso e capita che abbiamo risultati che non ci aspettiamo.

Serve fare molte prove per imparare a temprare con forgia! Personalmente preferisco il forno da tempra anche perchè in base allo spazio che si ha a disposizione devi fare delle scelte.

Gli acciai carboniosi sono una lega metallica “semplice” ma che ha bisogno di essere compresa da parte del maker per essere sfruttata al massimo.

Si tratta di un acciaio che è nella tradizione e nella storia del coltello.

Conclusioni

Se hai lo spazio e la possibilità di avere una forgia o costruirtene una puoi temprare alcuni tipologie di acciaio “in casa” senza avere un forno da tempra.

Verifica sempre la durezza HRC raggiunta con un durometro.

La bonifica (tempra + rinvenimento) è una vera e propria scienza ma che necessita pratica e sperimentazione.

Farsi da soli la tempra oltre che soddisfacente è anche un modo per rendersi autonomi nella realizzazione dei coltelli.

Questa  è una cosa a cui tengo molto per ottimizzare i tempi.

 


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