O Milagre do Aço

milagre do Aço

Graça e paz.

O Milagre do Aço

Tratamento Térmico

Por Dick Baugh

Objetivos Os objetivos deste artigo são para dar ao leitor uma maior valorização para aço carbono e que ele pode fazer, para dar uma explicação rudimentar para como funciona o tratamento térmico e para dar alguns exemplos. O objetivo não é dar uma explicação detalhada metalúrgico dos mecanismos físicos exatos envolvidos no tratamento térmico ou instruções passo-a-passo sobre como fazê-lo.

O Milagre Um pedaço de ferro, não combinada com qualquer outra coisa, não é nada extraordinário. Ele se inclina, enferruja e é decididamente inferior ao bronze em força. O milagre acontece quando você adiciona 0,3-0,95 por cento de carbono ao ferro e depois aquecer tratá-la. Torna-se difícil o suficiente para serrar bronze da maneira bronze poderia cortar através da carne. O expediente simples de combinar dois dos elementos da natureza comum, ferro e carbono para formar um material que é relativamente fácil de moldar ainda pode fazer uma ferramenta de durabilidade e nitidez sem precedentes é uma das tecnologias mais subvalorizados em que a civilização moderna se baseia. Este foi um dos nossos grandes invenções que poupam trabalho. A capacidade de cortar, cortar saw'or nosso caminho através da madeira, carne ou mesmo outros metais com rapidez e precisão libertou enormes quantidades de tempo para nossos ancestrais para fazer muito mais. No entanto, hoje vamos dar tudo isso para concedido. Falei com fãs de tecnologia primitivos que fizeram arco e flechas, usando nada além de ferramentas da Idade da Pedra. Demora para flamin 'ever!

Um avanço tecnológico semelhante aconteceu muito mais cedo quando os nossos antepassados ​​da idade de pedra aprendeu a cozinhar seus alimentos. Sem cozinhar mais do que comemos seria digerido mal e exigem uma quantidade enorme de mascar. Como ponto de referência gorilas gastar cerca de oito horas por dia apenas mastigando grandes massas de baixa caloria matéria vegetal. Menos de mascar tempo significa mais tempo e energia para desenvolver a fala humana, tecnologia, arte e fazendo travessuras. Saiba mais sobre como alimentos cozidos civilizado nos lendo Fire - A faísca que acendeu Evolução humana por Francis Burton e Catching Fire: How Cooking nos tornou humanos por Richard Wrangham.

Tratamento Térmico

Por Dick Baugh

Objetivos Os objetivos deste artigo são para dar ao leitor uma maior valorização para aço carbono e que ele pode fazer, para dar uma explicação rudimentar para como funciona o tratamento térmico e para dar alguns exemplos. O objetivo não é dar uma explicação detalhada metalúrgico dos mecanismos físicos exatos envolvidos no tratamento térmico ou instruções passo-a-passo sobre como fazê-lo.

O Milagre Um pedaço de ferro, não combinada com qualquer outra coisa, não é nada extraordinário. Ele se inclina, enferruja e é decididamente inferior ao bronze em força. O milagre acontece quando você adiciona 0,3-0,95 por cento de carbono ao ferro e depois aquecer tratá-la. Torna-se difícil o suficiente para serrar bronze da maneira bronze poderia cortar através da carne. O expediente simples de combinar dois dos elementos da natureza comum, ferro e carbono para formar um material que é relativamente fácil de moldar ainda pode fazer uma ferramenta de durabilidade e nitidez sem precedentes é uma das tecnologias mais subvalorizados em que a civilização moderna se baseia. Este foi um dos nossos grandes invenções que poupam trabalho. A capacidade de cortar, cortar saw'or nosso caminho através da madeira, carne ou mesmo outros metais com rapidez e precisão libertou enormes quantidades de tempo para nossos ancestrais para fazer muito mais. No entanto, hoje vamos dar tudo isso para concedido. Falei com fãs de tecnologia primitivos que fizeram arco e flechas, usando nada além de ferramentas da Idade da Pedra. Demora para flamin 'ever!

Um avanço tecnológico semelhante aconteceu muito mais cedo quando os nossos antepassados ​​da idade de pedra aprendeu a cozinhar seus alimentos. Sem cozinhar mais do que comemos seria digerido mal e exigem uma quantidade enorme de mascar. Como ponto de referência gorilas gastar cerca de oito horas por dia apenas mastigando grandes massas de baixa caloria matéria vegetal. Menos de mascar tempo significa mais tempo e energia para desenvolver a fala humana, tecnologia, arte e fazendo travessuras. Saiba mais sobre como alimentos cozidos civilizado nos lendo Fire - A faísca que acendeu Evolução humana por Francis Burton e Catching Fire: How Cooking nos tornou humanos por Richard Wrangham.

Metalurgia Tire algum minério de ferro, principalmente de óxido de ferro, e alguns de carbono, na forma de carvão ou coque e aquecê-los juntos. Obter a combinação suficientemente quente e o oxigênio do minério de ferro combina com o carbono e você começa ferro metálico e dióxido de carbono. Se você obtê-lo mal quente o suficiente você ter uma massa esponjosa de ferro quase puro que pode ser moldada por batendo. Se você obtê-lo realmente, realmente quente você começa ferro fundido e uma quantidade excessiva de carbono é dissolvido no ferro, resultando em ferro fundido. O desafio é para obter a quantidade desejada de carbono no ferro, para que possa ser tratado pelo calor para formar uma ferramenta ou arma com capacidade de retenção de extremidade superior e nitidez. Muito pouco carbono e isso não vai endurecer, muito e você começa barato, frágil e facilmente derretido ferro fundido.

O que é a diferença entre as moles e duros? Um metal relativamente macio, tal como cobre, alumínio, ferro, ou mesmo conduzir consiste de um agregado de pequenos cristais orientados aleatoriamente. Cada pequeno cristal é um arranjo regular de átomos empilhados juntos e segurando um ao outro. Os átomos podem mudar de posição, deixando de lado os seus vizinhos mais próximos e depois recolocar a um novo conjunto de átomos vizinhos. Este processo permite que uma peça de metal para dobrar sem quebrar.

Ao adicionar a átomos de carbono de ferro tendem a ser localizada no interior da estrutura de cristal em lugares onde eles se encaixam facilmente e têm relativamente pouca influência sobre a resistência da liga de ferro-carbono conhecida como aço carbono. Se pudéssemos manter esses átomos de carbono em locais que impeçam os átomos de ferro de passar de um local para outro. Isso é onde ocorre a magia. Quando você aquece aço carbono acima de uma determinada temperatura uma mudança muito menor em sua estrutura cristalina acontece que tem profundas consequências. Ao fazer uma pequena mudança na posição dos átomos de carbono são realocados para locais onde eles normalmente não caberiam. Se apenas eles iriam ficar lá, então eles iriam impedir que os átomos de ferro de deslocamento e teríamos um material muito mais difícil. O que acontece a seguir é um dos milagres em que a civilização moderna se baseia. Simplesmente resfriar o aço carbono rápido o suficiente (têmpera) e os átomos de carbono permanecem bloqueados no lugar e você tem um material que é ordens de magnitude mais difícil. As facas, machados, lâminas de barbear, engrenagens de automóveis que todos nós tomamos para concedido dependem deste milagre de tratamento térmico.

Mudança Dimensional Quando você lotam os átomos de carbono em locais onde normalmente não caberiam o aço se expande. Uma conseqüência disso é a curva graciosa da espada samurai japonês. Quando a parte de trás da espada permanece suave e a borda é endurecido em seguida o aço na zona periférica é expandido, curvando-se para cima da lâmina. Uma situação infeliz acontece se existem tensões residuais de uma lâmina ou se um dos lados da lâmina é temperada mais rapidamente do que o outro. A lâmina deforma. Em seguida, você deve usar têmpera diferencial antes de tentar remover a urdidura.

Dureza A dureza pode ser medida em um par de formas. A dureza dos minerais é quantificado pelo que vai arranhar o quê. Flint vai arranhar calcário tão sílex é mais difícil do calcário. Diamante vai arranhar sílex por isso é mais difícil. Essa lista de minerais, a fim de dureza ascendente é chamado escala de Moh. Outra definição de dureza é "resistência à penetração. Muitos instrumentos foram desenvolvidos para medir a dureza dos materiais que variam a partir de borracha de carboneto de silício. A dureza da madeira é definido como a força necessária para pressionar uma esfera de aço de diâmetro 0,444 metade do seu diâmetro numa direcção perpendicular aos grãos. Para ferramentas de corte, tais como facas de aço escala Rockwell C é usada para indicar dureza. Isto é feito pressionando um pequeno diamante com- uma forma especificada firmemente contra a superfície com uma força específica. A profundidade de penetração é uma medida da dureza As facas paring barato na sua cozinha provavelmente tem uma dureza de cerca de RC56 nessa escala. A navalha pode ter uma dureza de Rc64. Observe que vai 56-64 faz uma enorme diferença na capacidade de retenção de borda.

Experiência com 1095 Aço A designação 1095 simplesmente significa que ele é um aço carbono com nominalmente 0,95% de carbono. O catálogo Precision Aço Armazém lista como uma "mola de aço '. Em adição ao carbono que também contém 0,45% de manganês. O manganês é adicionado para melhorar a "capacidade de endurecimento". Anteriormente eu disse que iria endurecer o aço se arrefeceu 'rapidamente'. A rapidez com que é rápido o suficiente? Lembrar que o interior de uma peça de espessura de aço arrefece mais lentamente do que a superfície. Se o interior arrefece muito lentamente, então não vai endurecer, grande tensão interna vai estar presente ea peça é suscetível a quebra. Adicionando manganês significa que não têm que arrefecer bastante rapidamente como para endurecer, tornando-se possível fazer por meio de endurecimento em peças mais espessas. A Tabela 2 compara as propriedades de aço 1095 com 1050 aço contendo apenas 0,5% de carbono. É claro que 1095 tem uma dureza superior e resistência à tracção ao longo de toda a gama de recozimento. É sempre desejável temperabilidade melhorada? Não necessariamente. Espadas japonesas são diferencialmente endurecido com a parte de trás da espada macio e a aresta de corte duro Isto é conseguido, colocando uma camada de argila de espessura na região que está a ficar macia. Quando a espada é aquecida quente vermelho e extinta em água o revestimento de argila impede a volta de arrefecimento rápido. Consequentemente, o ferreiro deve usar um aço cuja dureza depende fortemente da taxa de resfriamento. Exatamente o oposto do que faz manganês. Alguns cuteleiros, no entanto, fazer com sucesso este tipo de têmpera diferencial com 1095 aço.

É possível extinguir o aço rápido demais? Infelizmente sim. 1095 é designado como uma "têmpera em óleo 'de aço o que significa que a melhor maneira de têmpera é em óleo. Eu tentei extinguir algumas 1095 lâminas em água. Má ideia! Por causa de seu calor propriedades de transferência de água resfria o aço muito rapidamente e resulta em rachaduras. Observe a Figura 1 e aprender com o meu erro. A taxa de resfriamento também foi exacerbado pela magreza das lâminas (0,05 polegada = 1,27 mm). O que está a acontecer também quando você matar the.steel? Quando você empinar os átomos de carbono em locais onde normalmente não caberia na rede cristalina se expande. Mais átomos de carbono espremidas em locais apertados significa mais expansão. Se por causa de diferenças na taxa de arrefecimento, parte da lâmina expande mais do que uma outra parte que você começa grande tensão interna que pode exceder a resistência do material e das rachaduras da lâmina. Oh nojo!

Têmpera, Diferencial e Caso contrário Dureza após têmpera é muito elevado mas, infelizmente, é também acompanhada de fragilidade. Fragilidade pode ser reduzido um pouco por têmpera, com o sacrifício de alguns dureza. Isto é feito através do aquecimento do aço previamente neutralizada para um valor de temperatura pré-determinada. Os analfabetos do século XVI cuteleiro mestre temperado uma lâmina temperado e endurecido pelas seguintes etapas: a. Retire a camada de óxido da lâmina para expor nu metal. B. Suavemente aquecer a lâmina até que um colorido formas camada de óxido sobre o metal. C. Remova a lâmina do calor quando a cor desejada é vista. Isso funciona porque a cor da camada de óxido é um bom indicador da temperatura do aço e, mais importante, pois, que cuteleiro servido um aprendizado permanentemente sob outro mestre analfabetos. Outro exemplo de saber sem saber por quê. A Tabela I mostra temperatura em função da cor do óxido.Não, não é uma ciência exata. Ir para uma instalação de tratamento térmico modem e obter os mesmos resultados, mas com melhor controle devido a um maior conhecimento. Eles simplesmente ficar a peça de trabalho num forno termostático ajustado para a temperatura desejada. Tabelas 2, 3, e 4 mostram dureza contra têmpera temperatura para diferentes tipos de aço.

Quanto tempo você temperar a lâmina? A resposta é a mesma que a minha mulher dá quando alguém lhe pergunta "Quanto tempo você assar o pão?" Ela suspira profundamente e diz: "Até que ele é feito." Tudo que você tem a fazer é trazer a lâmina até a temperatura desejada. Não mais. Lembre-se, você pode arruinar o humor em uma lâmina de faca em poucos segundos moendo sobre ele até obter uma cor óxido azul.

É muitas vezes desejável ter a parte de trás de uma lâmina de faca mais suave do que a aresta de corte. O samurai japonês não queria que uma espada que quebrou em ha1f no meio de uma batalha, Foi, no entanto, aceitável ter uma pequena seção da borda endurecido sair sem destruir toda a espada. Outra razão para a têmpera diferencial é para retificar uma lâmina entortada. Se a lâmina sai do banho de têmpera com um pouco de deformação é impossível para endireitar-lo no estado temperado duro ou moderadamente completo sem o partir. Se você fizer têmpera diferencial suficiente ao suavizar a parte de trás da lâmina, então você pode bater na lâmina e se livrar da teia. A minha experiência: a. Polir a lâmina entortada com lixa de modo que o metal exposto e você será capaz de observar a cor de óxido. B. Mantenha a ponta legal pelo contato com água ou um pano molhado. C. Vá ao longo da parte de trás da lâmina com uma tocha BERNZOMATIC até ver um filme de óxido azul. Fazei isto em um lugar com boa iluminação para que você possa ver a mudança de cor. D. Bata na lâmina com um martelo de madeira para remover a urdidura.

Como é duro Hard Enough? Buscamos dureza diferente para diferentes aplicações. Navalhas tem que ser afiada e mantenha uma borda. Eles não tem que derrubar árvores. Consequentemente, eles são feitos de aço quebradiço muito difícil. Certa vez conheci um barbeiro que recolheu velhos navalhas. Ele acidentalmente deixou cair um no chão e quebrou. A partir dessa informação eu deduzir que uma navalha seria temperado a uma temperatura muito baixa, se em tudo. Escultura em madeira é outra atividade que exige muito arestas que não recebem maçante rapidamente. Escultores de madeira esperam alta dureza em lá facas, tipicamente Rc 62. Pessoas com bíceps tatuados e sweatbands camo que ensinam sobrevivência na selva querem algo que é mais robusto do que os escultores de madeira e as facas que eles usam são em torno de 58-60 Rc. Capacidade de retenção de Borda é muito subjetivo e não é fácil de quantificar.

O desenvolvimento de uma linha Hamon Grande parte da beleza vista em espadas japonesas está contido na linha Hamon, criado a transição entre a borda e a parte de trás endurecido muito macia da lâmina. A técnica tradicional para este tipo de têmpera diferencial é a utilização de uma camada muito espessa de argila da parte que está a ficar macia. Os resultados são uma vantagem moderadamente corte duro e uma parte traseira muito suave. Minha primeira tentativa de alcançar uma linha hamon via diferencial de têmpera foi feito com aço 1095 e os seguintes passos: 1. Lâmina de calor para o calor vermelho meio. 2. Apagá-la em óleo. 3. Temperar lâmina inteira em 375 F. 4. Remover camada de óxido para expor nu metal. 5. Segure borda da lâmina contra pano molhado. 6. Calor volta de lâmina com uma chama de lápis de uma tocha BERNZOMATIC até uma obscuridade formas camada de óxido azul (550 ° F). 7. Polir a lâmina para expor nu metal. A têmpera diferencial foi bem sucedido em que era impossível a arranhar a área perto da borda com um arquivo, mas a parte com a camada de óxido azul poderia ser riscado. A partir da Tabela 1 assumimos que a camada de óxido azul escuro indica uma temperatura de 550 ° F e da Tabela 4 a dureza é Rc 57. Em seguida, a lâmina polida, mas não viu nenhuma transição linha Hamon visível entre o aço duro e moderadamente macia. Imaginei que a parte temperado para azul escuro não foi suave o suficiente para criar uma linha hamon. No segundo experimento, o diferencial de endurecimento, foi feito em um pedaço de sucata 1095 aço, eu aquecida quente vermelho e, em seguida, única forma parte imersa-lo em água. Como conseqüência, houve uma transição abrupta entre muito difícil e muito macia. Polimento revelou uma linha hamon. A partir destas duas experiências concluo que deve haver uma transição de muito difícil muito suave, a fim de obter uma linha Hamon. Este é verificada por meio de algum trabalho metalúrgico feito em uma lâmina feita por Don Fogg. Em um relatório,http://www.dfoggknives.com/Metallurgical/METALLURGICAL%20REPORT.htm, a dureza perto da aresta de corte foi medida como sendo 61,2 Rc e a dureza junto à parte posterior da lâmina foi de 29,6 Rc. Este é apoiada por um aviso dado a mim por uma espada polidor avocational a deslizar sempre uma lâmina japonesa na bainha entrando em contato com a parte de trás da lâmina. Caso contrário, você corre o risco de arranhar a lâmina. A partir de tudo isto, concluímos que, a fim de obter uma linha Hamon visível deve haver uma grande diferença na dureza entre as duas regiões. É uma ferramenta, uma arma ou uma obra estética da arte? Se a parte de trás da lâmina é tão suave que não existe risco de riscar então não é uma ferramenta prática e é mais de um objecto de arte. Não há dúvida ou debate sobre a beleza e valor estético de uma lâmina com uma linha Hamon visível, mas o que acontece com a sua funcionalidade? Seria mais robusto, se a parte de trás tinha sido temperada para uma dureza de RC55?

Conclusões A próxima vez que você fazer a barba, cortar lenha ou usar um serrote ter tempo para dar graças a essas smiths do metal analfabetos primeiros que tentou e tentou, até que deu certo e nos deu a receita para o tratamento térmico de aço.

Tabela 1 Temperatura contra cor óxido, a partir de http://www.tpub.com/steelworker1/11.htm

Cor

Temperatura Deg F Deg C

Amarelo claro

428 220

Palha

446 230

Amarelo dourado

469 243

Castanho

491 255

Brown manchada com roxo

509 265

Púrpura

531 277

Azul escuro

550 288

Azul brilhante

567 297

Azul claro

610 321

Tabela 2 A partir do Precision Aço Armazém catálogo 1990:

Tipo

1050

1095

Endurecimento Temp Dureza como extinta

1500-1550 deg F Rc 58

1440-1475 deg F Rc 66

Têmpera Temp:

Rc Tração psi

Rc Tração psi

400 °

52 250000

62 320000

600 °

45 210000

55 270000

700 deg

39 180000

49 238000

Tabela 3 A partir http://www.threeplanes.net/toolsteel.html

Dureza vs Têmpera Temperatura, O-1 de aço ferramenta

Têmpera Temperatura ° F

Têmpera Temperatura ° C

Aproximado dureza Rc

300

149

63/65

350

177

62/64

400

204

61/63

450

232

60/62

500

260

58/60

600

316

55/57

700

371

51/53

800

427

48/40

900

482

44/47

1000

538

40/44

Tabela 4 A partir http://tidewaterblacksmiths.net/2.html

Dureza vs. Têmpera Temperatura para Vários Aços

Aço

W 1

1080

01

4140

5160

A2

S7

H13

1095

4340

Têmpera Temperatura

Dureza Rc

Dureza Rc

Dureza Rc

Dureza Rc

Dureza Rc

Dureza Rc

Dureza Rc

Dureza Rc

Como extinta

67

60

66

56

62

64

60

53

300 F

64

59

63

53

60

62

59

52

400 F

61

57

60

52

59

60

58

500F

59

55

57

48

57

56

56

600F

55

51

54

46

54

56

55

700F

43

56

54

800F

40

49

56

53

900F

56

52

53

1000F

38

56

51

54

1100F

50

54

#arte #exposição #crítica