חיסום סכינים לפלדת O1

[zarb123]

אהלן ,

אני יודע שזו הפלדה הכי בסיסית אבל בכל זאת רק כדי לוודא את סדר הפעולות :

1 - חיסום (נעשה בכרומת וכולל הרפייה בתקווה שאוכל להגיע ל61RC ונקווה לטוב)
2 - השחזה ראשונית
3 - חיסום מחדש (בהנחה והחיסום לא יהיה עמוק מספיק - עובי פלדה 2.3מ"מ)
4 - ליטוש פני שטח ,פוליש והשחזה סופית

האם אלו הצעדים ?
האם לוותר על החיסום המשני ($$)

מצורפת תמונה של הגיאומטריות המדוברות :
שני להבים לסכיני שף
ארבעה להבים לסכיני חיתוך עורות

DSCF4188.JPG

בתודה מראש

[יובל]

לחיתוך עורות משתמשים בלהבי HSS כדי למנוע התקהות מהירה מדי של החורפה (החוד, השפה המושחזת, שפת החיתוך).

כדי לקבל להב-חיתוך, בדרך-כלל משחיזים משורית היי-ספיד ממתכת D2 או M2, ומלבישים עליה ידית-עור מלופפת ומודבקת.

[zarb123]

נראה מה יצא מזה , הייתה לי את האפשרות לחתוך את הלהבים הנותרים כי גם ככה נשאר מקום בחומר וזה מה שעניין אותי לעשות.

[TC]

...

[zarb123]

אין לי בעייה מבחינת הוראות חיסום , השאלה היא האם לחסם גם אחרי ההשחזה הראשונית או שהחיסום הראשון יחדור את כל עובי הלהב ?

[ROMA]

כשאני עשיתי סכין מ-O1 בעובי 6 מילימטר אז לפני החיסום השחזתי את שפת החיתוך כך שהיא לא תשרף בחימום וגם שיהיה לי מינימום
של המשך השחזת הלהב למצב של סכין חדה .
אחרי חיסום והרפיה השחזתי את שפת החיתוח למצב חד.(כמובן בלי לחמם את הסכין בזמן ההשחזה)עשיתי פוליש ובזה ניגמרה העבודה.
אני לא רואה סיבה לחסם עוד הפעם ותקנו אותי עם אני טועה זה מחליש את המתכת.

[TC]

...

[ROMA]

לא ברור לי בדיוק מה זאת אומרת תישרף בחימום.

אני מכון שקצה שפת החיתוך תהיה דקה מידי ותשרף החימום כמו שקרה לדוגמא כאן-
http://www.knife.co.il/phpbb/index.php? ... =viewtopic
ותוכל בבקשה להרחיב לגבי סעיף ב, איך אני יכול לשפר את התכונות של פלדת O1 בעזרת כמה מחזורי חימום ולא אחד ומה השוני בין שתי השיטות?

[TC]

...

[רעי]

אם יותר לי לנסות לעשות קצת סדר:

ככלל, תהליך הטיפול התרמי בפלדה פחמנית או פלדת כלים מורכב מכמה פעולות, שחלקן צריכות להיעשות בסדר מסוים אך לא כולן:

1. ריפוי Annealing- פעולה שמטרתה להעביר הפלדה למבנה פרליטי רך. מבחינה גבישית זה אומר לשחרר אטומי פחמן ממבנה מרטנזיטי או בייניטי ליצירת קרביד (צמנטיט) במבנה שכבתי - פרליט. איך עושים את זה- מחממים לטמפ' החיסום (סביבות 850-900 מעלות) ומקררים לאט. בשלב הריפוי קורים 3 דברים לפי הסדר-
א. החלמה (recovery) שהיא תהליך בו משתחררים הנקעים בחומר, תוצאה של דפורמציה פלסטית.
ב. גיבוש מחדש (recrystalization) תהליך בו גבולות גרעינים שהתארכו או התעוותו בדפורמציה פלסטית מתמוססים ונוצרים מחדש
באופן מאוזן יותר- למשל גרעינים מאורכים מתגבשים מחדש לגרעינים קטנים וקצרים יותר.
ג. גידול גרעינים (grain growth) תהליך בו הגרעינים החדשים מתחילים לאכול אחד את השני, וליתר דיוק בו הקטנים נבלעים בגדולים.
בריפוי טוב משתדלים שלא להגיע לשלב השלישי, מכיוון שאנו מעוניינים במבנה גרעינים עדין ואחיד. את החומר המורפה קל לעבד- אפילו בפצירה. עיבוד של החומר הרך גם מכניס פחות מאמצים בחומר ומקל על הטיפול בו בהמשך. אזהרה: עיבוד בהשחזה במכשיר חשמלי יוצר מאמצים אדירים בפני השטח, ולכן גם מי שחושבים על קיצור הדרך של "בוא נכין סכין מחומר מחוסם" - היזהרו מסדקי פני שטח המתפתחים על משטחים מושחזים ללא שחרור מאמצים! מאמצים שיוריים אלו גם מאיצים התפתחות קורוזיה.

2. חיסום Quenching- פעולה שמטרתה להעביר את הפלדה הפרליטית הרכה למבנה מרטנזיטי קשה ע"י חימום לסביבות 850-900 מעלות, השהייה וקירור מהיר. מבחינה גבישית החימום מעביר את החומר מהמבנה הפרליטי בו רוב הפחמן קשור כימית לברזל כקרביד (צמנטיט) למבנה אוסטניט (מבנה של הפלדה שאינו מגנטי- שיטה פשוטה לבדוק אם החומר כבר אוסטניטי או לא) בו הפחמן מומס כמו סוכר בתה, ואז מקררים מהר וכולאים את הפחמן בסריג הגבישי במה שנקרא "פאזה מטה-סטבילית"- מצב יציב מקומי- מרטנזיט. מבנה המרטנזיט הוא גביש שתא היחידה שלו אינו סימטרי- תיבה מאורכת. אי הסימטריה יוצרת מאמצים פנימיים אדירים. מאמצים אלו מקשים את החומר, לפעמים עד כדי שיחרורם בסדקים ואף שבר מיד לאחר החיסום. אם הקירור אינו מהיר מספיק- החומר יחזור להיות פרליטי (יש גם מבנה ביניים הנקרא בייניט, אבל לא ניכנס לזה), ולכן חשוב לקרר מהר. כמה מהר- זה תלוי במסגסגים שבפלדה. פלדות פחמן פשוטות חובה לקרר במים המאפשרים את קצב הקירור המהיר ביותר, וגם אז לא בכל עובי ניתן לחסם חיסום מלא. פלדות שמן כדוגמת O1 המדוברת כאן ניתן לקרר בשמן ועדיין לחסם למלוא עומקן (ראו טבלאות של צליל למעלה), ופלדות אוויר ניתן להשאיר להתקרר באוויר החופשי ועדיין לקבל את המבנה המרטנזיטי. D2 הינה פלדת אוויר. עקומות המאפשרות ניתוח וקביעת גרף החיסום נקראות דיאגרמות TTT- time temperatre transformation והן מכילות מידע על הפאזה הנוצרת כפונקציה של קצב הקירור והטמפ'.

3. הרפייה Tempering- תהליך שמטרתו להמיר חלק מן המרטנזיט שנוצר לפרליט ולשחרר חלק ממאמצי החיסום על מנת לקבל חוזק (=עמידות בשבר) על חשבון קושי.מבחינה גבישית החימום לטמפ' של 150-250 מעלות והשהייה לשעה ויותר מאפשר שחרור אטומי פחמן מאזורים מאומצים והורדת אחוז המרטנזיט. תהליך ההרפיה דורש ידע והקפדה על התנאים- הרפיה קצרה מדי או בטמפ' נמוכה מדי תשאיר את החומר קשה מדי ופריך, והרפיה בטמפ' גבוהה מדי או למשך זמן ארוך מדי תגרום לירידת הקשיות מתחת לערך הרצוי ואפילו גידול גרעינים.

אחרי שלמדנו קצת, אפשר להבין גם את ההגיון של תהליך העיבוד הכולל עם הטיפול התרמי:

את החומר נתחיל לעבד במצב המורפה annealed. כך נימנע עד כמה שניתן מהכנסת מאמצים.
לאחר הגעה לצורה סופית או כמעט סופית נבצע את החיסום, כאשר במהלך ההשהייה בטמפ' הגבוהה נקבל החלמה וגיבוש מחדש- לפחות במידה חלקית. במהלך הקירור נגיע לקושי הגבוה ביותר- מעל הקושי הסופי הרצוי. מחזורי חיסום נוספים חסרי משמעות בהיבט הקשיות הסופית, אולם הם מאפשרים הזדמנות נוספת להחלמה וגיבוש מחדש ללא גידול גרעינים, והתגברות על עיוותים הנוצרים כתוצאה מהחיסום הראשון.
מיד לאחר החיסום נכניס את החלק להרפיה. כדאי מאוד להקפיד על תנאי ההרפיה, וניתן גם לעצור באמצע ולתת אח"כ עוד קצת.

ולגבי ה"שריפה" עליה דובר כאן- יש שתי תופעות קשות, אחת כואבת יותר מיד, והשנייה כואבת הרבה יותר אח"כ- חימום לטמפ' גבוהה מדי בזמן החיסום מאיצה גידול גרעינים, ובסופו של דבר מאפשרת התחמצנות ואפילו התכה של השפה הדקה. חלק ש"נשרף" ואיבד צורה בהתכה- יגרור יגון עמוד ונטישת החלק כבר בשלב השליפה מהתנור עוד לפני החיסום. זה כואב מיד. המקרה העצוב יותר הוא להב שחוסם למרות שהגיע לטמפ' גבוהה מדי וגרעיניו גדלו ללא תקנה. פה תיתכן עוד השקעה רבה בגימור, שבסופה תוצר פגום ולא איכותי.

[ROMA]

תודה לך רעי על מידע, עכשיו הבנתי את התהליך שעוברת הפלדה ''מבפנים'' יותר לעומק.
אבל עלו אצלי כמה שאלות:
לפי מה שהבנתי גידול גרעינים הוא העצם מצב של ריפוי יתר.
א. למה לא רצוי להגיע למצב זה כי במילא אנחנו מחסמים את המתכת ?
ב. למה לא רצוי להגיע למצב בריפוי ?
ג. למה לא רצוי להגיע למצב בחיסום ?
ד.תודה על התשובות

[רעי]

אני אנסה, לא בטוח שאצליח להיות מובן:

כאשר החומר מתגבש (ממצב מותך) נוצרים בו גבישים-גבישים, אשר בתוך כל אחד מהם הכיוון של הסריג הגבישי אחיד. האטומים בתוך הגביש מסודרים מאוד (יחסית) ונמצאים, אם אפשר ל"סחבק" את הביטוי, במצב נעים ונוח, או מבחינה אנרגטית במצב נמוך.
כאשר שני גבישים גדלים האחד כלפי השני בתוך החומר המותך עד שהם נפגשים מתאפיין הגבול ביניהם בשתי תכונות:
א. יש בו אי-התאמה כיוונית של הסריגים הגבישיים, שהרי כל גביש התפתח באופן חופשי
ב. בתהליך ההתגבשות נדחקים הזיהומים החוצה מהגבישים המתהווים, והגבול עשיר בהם באופן יחסי.

שתי התכונות האלו הופכות את גבולות הגרעינים לנקודות חולשה טבעיות. איך ניתן להתמודד עם חולשה זו? אפשר ללכת קדימה או אחורה:
אם נצליח איכשהו להפוך את כל החתיכה שלנו לגביש אחד ללא גבולות, אז נקבל חומר הרבה יותר חזק וגם עמיד יותר בקורוזיה ורגיש פחות לחום. בעקרון הזה משתמשים היום בייצור להבי טורבינה למנועי סילון. שני החסרונות העיקריים- התהליך יקר בטירוף, ולחומר תכונות שונות בכיוונים שונים עקב אי הסימטריות הבסיסית של הגבישים.
אם, לעומת זאת, נקטין עד כמה שאפשר את הגבישים- נוכל להינות מהטוב בשני העולמות: גם נפזר את הזיהומים על שטח הרבה יותר גדול, כלומר השפעתם היחסית כנקודות חולשה תפחת, גם נקבל תכונות מכניות איזוטרופיות (שוות לכל הכיוונים), וגם נוכל לנצל את ההחלקה בגבולות הגרעינים לעיצוב הפלסטי של החומר בחישול, למשל.

פלדות בעלות מבנה גרעינים עדין חזקות יותר, עמידות יותר במכות בקורוזיה ובהתעייפות (מאמצים מחזוריים).

אז איך מגיעים למבנה גרעינים עדין?
ישנן כמה דרכים להגיע לכך, חלקן מקורן בתהליך ייצור הפלדה והן כוללות הוספת מעדני גרעינים (יסודות מסגסגים אשר מסייעים ליצירת אתרי תחילת גיבוש רבים ובכך מאפשרים היווצרות גבישים רבים בנפח מוגבל), תהליכי קירור מהירים ועוד.
תהליך נוסף הוא עיבוד פלסטי עמוק ולאחריו החלמה וגיבוש מחדש- בתהליך זה נמתחים הגרעינים לסיבים ארוכים, ובמהלך הגיבוש מחדש כל גביש מאורך מתפרק למספר גבישים קצרים יותר. אחד מיתרונות קיפול הפלדה של יוצרי הקטאנות הוא עידון הגרעינים במהלך ייצור החרב.

אם ניתן למבנה העדין לגדול במהלך העיבוד (זה קורה תוך דקות כאשר החומר מחומם יותר מדי) נתקשה מאוד להקטין את הגרעינים בחזרה.
לכן כדאי לשמור על המבנה העדין במהלך העיבוד.

ככלל, ואני אומר זאת לאחר שיחה עם צליל היום- עיבוד פלדה וטיפול תרמי טוב בה אינם מלאכה פשוטה או סתמית. גם עיצוב וחיסום פלדה "סלחנית" כמו O1 דורש ידע ונסיון על מנת להגיע לתוצאות טובות. נתקלתי פעם בנוהל הבחינה לקבלה לאגודת יוצרי הסכינים בארה"ב או משהו כזה, בחינה שדרשה מהיצרן להעמיד להב לנסיון- הוא נדרש לעמוד במשימות כמו חיתוך חבל של 2.5 ס"מ באיבחה אחת, גילוף שבב ממסמר ואח"כ חיתוך עגבניה, ולבסוף סגירת קצה הלהב במלחציים וכיפוף הלהב עם צינור מאריך הצידה עד לזווית 90 מעלות ללא שבר! כדי להגיע לרמה כזו (וזה אפשרי)- צריך לדעת לעשות טיפול תרמי נכון ומדויק.

[יובל]

שמעתי שבחלק מתהליכים של חיסום תעשייתי, בעיקר של כלי עבודה וכלי-ירי, מעבירים את המתכת המתקררת ויברציה במחזורים בין 20 ל 100 תנודות בשניה.

- האם זה בכלל נכון, ואם כן - למה צריכים את זה ?

- איך גורמים לתנודה הזאת להגיע למתכת, כלומר, איך עושים את זה תכלס ?

[zarb123]

ביום שני בשבוע הבא אני אשלח את הסכינים לחיסום במפעל חיסום בחולון, נראה לי שאין טעם שאנסה לעשות זאת באמעים הדלים שברשותי מה גם שהם די אוטוריטה לעניין החיסומים וזה יוצא במחיר סביר.

אני שואל באופן סופי כדי שלא ישתמע לי לשתי פנים, החיסום מגיע לפני ההשחזה או אחריה ? (לפי עובי סכין של 2.3מ"מ)

תודה רבה על המידע!
ד"א רעי עם ידע כזה אתה יכול לפתוח כמה ערכים בויקיפדיה בעברית וממש חסרים שם ערכים מורחבים על המצבים של הפלדה, חיסום, הרפיה וכו', אשמח לעזור לך בעריכה שלהם.

יום טוב

[TC]

...

[zarb123]

כדאי לך להפנות את השאלה לאלה שעומדים לבצע את החיסום על הרכיב. מי יותר מוסמך מהם לומר לך באיזה מצב הרכיב צריך להגיע אליהם לחיסום?

TC אתה צודק, שאלתי ונאמר לי שאחרי החיסום מבצעים את ההשחזה.

יום טוב

[יובל]

אם חושבים על זה, נדמה שגם פעולת ההשחזה היא מין תוספת קטנה של חימום והרפיה - בנפרד עבור האזור המושחז...

[רעי]

אם חושבים על זה טוב- אז לא, ההשחזה היא פעולה המתבצעת ב"קר", בהפעלת כוח מינימלי, ותפקידה הסרת חומר סופית בלי לפגוע בתכונות שיוצבו בטיפול התרמי ע"י חימום או הקשיית מעוותים.

טיפול תרמי טוב הוא קודם כל תהליך נשלט.

קיצור הדרך הנחמד היחיד שראיתי בהיבט של טיפולים תרמיים היה אצל חופי בקורס, וגם שם היו לי קצת סומני שאלה:
ייצרנו איזמל לחיתוך פח. האיזמל מחושל ממוט עגול 16 מ"מ של פלדה 1040, פותחים לו את הקצה בצורה סימטרית למניפה ברוחב 30 מ"מ ששפתה בעובי 2 מ"מ בערך. לאחר החישול מחממים לגוון כתום בהיר את כל הקצה עד למוט כולל 2-3 ס"מ במוט לכמה דקות, ואז מכניסים רק את מחצית המניפה למים עד שמפסיק לבעבע. בשלב זה השפה מחוסמת, והמוט עדיין כתום! עכשיו מוציאים מהמים, משפשפים את הפלדה הקרה עם חתיכת אופן השחזה או נייר לטש כדי לראות את פני השטח, ומתבוננים בשינויי הגוון של ברק הפלדה. רואים גוון כחלחל ושאר גוונים מתכתיים "נוסעים" מהאיזור החם לאיזור הקר. כאשר הגוון הזהוב מגיע לקצה הלהב- מכניסים את כל החלק למים לקירור.

[מוטי לזר]

באמת כל הכבוד לכם על ההשקעה המקצועיות והמאמץ להסביר את התהליכים ומשמעותם.

ממליץ לחברים שמתעניינים ,ורוצים לקבל יסידות עמוקים יותר-- דבר שהמלצתי בעבר ולא דורש השקעה רבה מדי-
לחפש ולקרוא/לרכוש את הספרים או ספרים אחרים דומים שהיו פעם /ואולי עדיין בבתי הספר המקצועיים
כגון:
תורת המתכות של הוכשטט
או הטכנולוגיה של המתכת של צפמן
מסביר את התהליכים שתומצתו לעיל, לעיתים עם תמונות.

[ערן קרשובר]

שלום,

אשמח אם תאשרו את מה שאני מבין:
1. במצב רפוי Annealed פלדת כלים O1 "ללא קושי" - נמוך מ - 220 ברינל.
2. בטבלאות דירוג עיבוד שבבי Machinability אני מזהה שפלדת הכלים O1 קצת יותר קשה לעיבוד מאשר 4340 -- 42% לעומת 57%.
3. אני מתלבט בנוגע לעיבוד אזורים מדוייקים לאחר חיסום והרפיה.
התכנון הוא להוריד חומר ברמת העשיריות הבודדות עם כלי בקוטר קטן לקבלת טיב שטח.
מה המשמעות לעומת השחזה מבחינת סיכון להיווצרות סדקים?