Cikkek

Acélok

Angelero2013. október 17.

Technológiai értelemben mit is értünk a damaszkuszi– vagy damaszkolt-acél elnevezésen? Ha jól sejtem van róla fogalmad („jó melegen összekalimpálunk két féle acélt aztán woálá…”) Igen, redukálva ennyire egyszerűen hangzik, aztán ha adott minden: a kétféle acél, az üllő, a kalapács és a kohó, mégsem lesz belőle jó kés, sokszor még kovácshegesztés se. Talán bonyolultabb ennél?

Egyik legfontosabb tényező a hőmérséklet. Mi történik ha nem elég meleg? Hiába ütjük nem „ragad össze”. Ha túl meleg? Kapunk egy adag szétégett „vasbucát”: a kristályrács megolvad, a szemcsehatár oxidálódik, innen már nincs vissza út, kuka.
De mitől „ragad”? A bevitt energia hatására. Ez elsősorban hő vagy mechanikai jellegű, esetünkben mindkettő egyszerre.

A NEM olvadásig hevített anyagok atomjai a kalapálástól olyan szoros kapcsolatba kerülnek a felületükön, hogy ott létrejön a hegedés, szakszóval: a kohéziós kötés. Már ha teljesül még egy tucatnyi egyéb feltétel is, pl. az alapanyagok alkalmassága, tisztasága.
Ezek ketten meghatározóak és összefüggenek egymással. Tehát olyan anyagokat kell választani, amiknél a képződő oxidok olvadáspontja alacsonyabb mint az, amikből képződtek, így az ütések hatására „kifröccsennek”, lehetővé téve a zárványmentes, fémtiszta kohéziós kötést. Léteznek ún. oxid-folyósítók mint pl. a bórax, ami segíti a kifröccsenést és így könnyíti a „ragasztást”.
Mint látható, igaz a vélelem, miszerint az anyagot a Jóisten, de annak felületét az ördög teremtette…

Ha ezt sok-sok gyakorlással sikerül eltalálni, jön a következő probléma. Mivel fűtünk? Sok ként és foszfort tartalmazó szénnel vagy koksszal? Talán félig-meddig sikerül összerakni, de a beötvözött szennyezőknek köszönhetően csapnivaló acélunk lesz (vagy úgy is írhatnám, hogy pont hogy nem „csapnivaló”, mert rideg és törékeny :-)) (A kén vöröstörékenységet és melegtörékenységet okoz, izzó állapotban az acél morzsalékos mint a „túró”, a szemcsehatárokon kialakult vas-vasszulfid eutektikum már alacsonyabb (~988 fokon) hőmérsékleten is megolvadnak és lehetetlenné teszik a melegalakítást. Acélgyártáskor többek között ennek kiküszöbölésére is ötvöznek bele mangánt, aminek a kénhez való magasabb affinitása miatt kialakult mangán-szulfid zárványok jól alakíthatók melegen. A foszfor pedig szemcsedurvító hatású. Kismértékben szilárdságnövelő ugyan, de mivel nagyon rideggé és törékennyé teszi az acélt, szennyezőként tartjuk számon (Kivéve, ha repeszgránáthoz kell a vas). A szilárd tüzelő anyagok közül legjobb választás lehet a faszén, melyet különböző keményfákból nyernek, oxigéntől elzárt hevítéssel. Ez az egyik legtisztább fűtőanyag (és bármennyire hihetetlenül is hangzik, a svéd acélipar hírnevét részben ez és a jó vasérc alapozta meg). Ha ezzel is meglennénk, még mindig el lehet rontani a melegalakítással, kovácsolással az egész eddigi munkánkat. Túl magas hőmérsékleten való kovácsolás eldurvítja a szemcséket és repedésekhez is vezethet. A túl alacsony (a már nem ausztenites szövetszerkezet alakítása) szintén repedésekhez vezethet, ráadásul magasabb az alakítási szilárdság is, magyarán nehezebb kalapálni (a nyomókúpok összeéréséről, a kellő mértékű alakítás szemcsefinomító hatásáról nem is beszélve). Ezer dologra kitérhetnék még, de ezektől még megkíméllek. Tegyük fel: Ezek ellenére minden jól sikerült. Mit kaptunk? Egy, a szemnek is tetszető mintájú acélpengét. Lássuk mi rejtőzik a rétegekben…

Az következőkben bemutatott pengék egytől-egyig Kocsis Ferenc forgalomba nem került (egyéb okok miatt) munkái. Tulajdonképpen mikroszkópi felvételekről van szó. Következzenek a képek, komolyabb konzekvenciák leszűrésére nélkül, megjegyzéssekkel a kép fölött és a végén (sajnos minden igyekezetem ellenére néhol túlságosan elragadott a szakmaiság, nézd el nekem  és kérlek a túl száraz részeket nyugodtan ugord át, ha mered… 🙂 )

A tesztalanyok

Következzen a bemutatásuk felülről lefelé

1, Acél: K720-ARNE, vágóél: K720-15N20, keménység: 58-59Hrc


-800-os nagyítás. Egy, az élnél található hegesztéskor keletkező oxid-zárvány


-400 szoros nagyításban az élfelőli rész és a pengehát találkozása, jól látszik, hogy az élnél jóval sűrűbbek a rétegek


-800 szoros nagyításban ugyan az, a két laminátum közötti találkozásnál jól látható a hegesztési felület elszéntelenedett rétegvastage, mely a képen fehér sávként jelenik meg


-2000 szeres nagyításban a pengehát felőli rész, a fehér sávban itt már jobban kivehető az alapjában véve martenzites szövetszerkezet tűs jellege

2, Acél: K720-ARNE, vágóél: K720-15N20, keménység: 58-59Hrc


400 szoros nagyításban így néz ki a penge mintája


-400 szoros nagyításban az él és a penge felőli laminátumok találkozása, egy olyan résznél ahol (valószínűleg) vasoxid zárványos hegesztési varrat jött létre


-800 szoros nagyításban ugyan az, csak más helyen


3, Acél: K720-ARNE, vágóél: K720-15N20, keménysége: lágyított


-1000 szeres nagyításban egy érdekesség. Durva csiszolás utáni polírozás eredménye, a hosszanti durva karcokat a rá merőlegesen futattott filckorong legömbölyítette


-400 szoros nagyításban a pengehát rétegei


2000 szeres nagyításban ugyan az a terület, a világosabb sávban már itt is egész jól kivehetők a perlites szövetszerkezet szemcsehatárai


2000 szeres nagyításban az él mikroszkópi képe. Már nem látszanak a különböző acélok rétegei.A nagyon sokszoros hajtogatás eredményeképpen az acélok rétegvastagságai már a szemcsenagyság nagyságrendjében vannak. Nagyon magas rétegszám esetén tulajdonképpen egy új ötvözet jön létre, már nem különíthetőek el a komponensek


4, Acél: S112-C75, keménység: 58 Hrc. Sajnos ezen a pengén nem lehetett sok mindent látni, valószínűleg más maratófolyadék használata vezetett volna sikerre.


800 szoros nagyításban a penge, a pengehát felől fotózva

5, Acél: S112-C75, keménység: 59-60 Hrc


800 szoros nagyításban látható a két réteg, de ami miatt érdekes ez a kép, az egy olyan hajtogatást mutat, amikor a felület önmagával tökéletlenül hegedt (a kép jobb alsó részében) és köztük zárványos (fekete foltok) és széntelenedett (legvilágosabb sávok) részek felváltva láthatóak


400 szoros nagyításban a beütő már nem is olyan mértanilag pontos képe 🙂


800 szoros nagyításban ugyan az,itt jól látszik a beütő által deformált felület hatásövezete

6, Acél: K720-ARNE, vágóél: K720-15N20, keménység: lágyított. Egy törökdamaszk caklipenge


400 szoros nagyításban a csavarással damaszkolt rész


400 szoros nagyításban ugyanaz látható, és ami miatt érdekes, hogy megint láthatjuk az önmagával (középen futó sötét sáv) hegedt acél hegesztési zónájában kialakult széntelenedett (világos, már-már fehér) részt


1000 szeres nagyításban ugyan az a terület, itt már kivehető a különböző rétegek közötti széntelenett rész is (a közepesen világos sávok szélein található fehéres “vonal”)


2000 szeres nagyításban a már vizsgált szakasz, a széntelenedés következtében létrejött ferrites szövet is látható


800 szoros nagyításban az él felőli magas rétegszámű laminátum (de még látszanak a rétegek)


1000 szeres nagyításban ugyanaz a terület (a fehér “pötty” valószínűleg egy pici zsírfolt eredménye, ami a nem elég alapos zsírtalanítás következménye… elnézést 🙂 )


400 szoros nagyításban az élrész és csavart rész találkozása


2000 szeres nagyításban a pengehát felőli rész világos sávjának felvétele. A világosabb sávban már kivehető a perlites (lágy) szemcsestruktúra

7, rontott japán fehér papíracél, eldurvult szemcsével, keménysége: 57-58 Hrc. Ez kicsit kakukktojás az eddigi pengékhez képest, Tanulságos a róla készült felvétel, Így a végén következzen ez a penge ..(mindamellett laikus szemmel nézve is nagyon szép színesek a képek 🙂 )


400 szoros nagyításúa martenzites szövetszerkezete.Már ilyen viszonylag csekély mértékű nagyítás esetén is jól látszanak a szemcsék


800 szoros nagyításban ugyanez látható


1000 szeres nagyításban még jobban kivehetők a szemcsék


2000 szeres nagyításban meg pláne


2000 szeres nagyításban, utolsóként álljon itt ez a kép, melyen már tisztán kivehető a martenzites szövetszerkezet tetragonálisan torzult kristályrácsa és tűs szerkezete