Статьи

Первые шаги в найфмейкинге (часть 4) - обработка и закалка стали

Следуя советам найфмейкера Уэйна Годдарда, мы вырезали наш первый клинок и провели первичную шлифовку. Теперь переходим к самому интересному – закалке стали.

Термическая обработка стали

После первичной шлифовки клинка необходимо подвергнуть его термической обработке – закалке. Закалку металла можно описать как термическую обработку, которая производится на металле для придания ему прочности, пластичности или других свойств. От термической обработки зависит успех изготовления всего ножа. Закалку можно считать успешной, если клинок способен выполнять ту работу, для которой его создавали.

Если клинок слишком мягкий, то его нельзя остро заточить, и он может согнуться при использовании для тяжелых работ. Если клинок слишком твердый, то он может потрескаться или сломаться при обычной работе. При правильной закалке клинок получается таким, каким нужно: ни слишком жестким, ни слишком мягким. Идеальная жесткость клинка может быть определена методом проб и ошибок, при сравнении новых типов стали или закалки с уже проверенными.

Закалка включает три важных аспекта: накаливание, охлаждение и время. Небольшая разница в температуре может сильно повлиять на результат. Вероятно, время – наименее важный аспект, но правильное сочетание времени и температуры всегда важно для достижения желаемых результатов. Для каждого типа стали есть свое уникальное сочетание временных и температурных циклов, которое позволит получить клинок высокой прочности с идеальными режущими свойствами.

Относительно высокая жесткость клинка сильно влияет на форму кромки. Я бы сказал, что 95% из всех ножей, изготовленных вручную, имеют прочность 57-61 по шкале Роквелла. Особые легирующие элементы в некоторых видах стали делают их более прочными по сравнению с другими видами стали такой же жесткости. Сфера применения ножа определяет максимальную приемлемую жесткость ножа.

Меня часто спрашивают, какой тип стали лучше или какой тип стали я предпочитаю. Я обычно отвечаю, что это зависит от закалки. Чаще всего правильная закалка гораздо важнее типа стали. Простой тип стали при правильной закалке может по качеству превзойти более “навороченный” тип стали, который был закален неправильно. Я несколько раз на собственном опыте убеждался в этом.

Закалка

Когда сталь нагревается до определенной температуры и быстро охлаждается, она становится жесткой, и механическое напряжение в ней повышается. Этот процесс называется закалкой.

quenching.jpg

Получаемый вид стали называется мартенситом. Мартенсит хрупок, и напряжение в нем слишком велико, поэтому он не подходит для изготовления ножа. Нагревание мартенсита до более низкой температуры немного смягчит его и снимет напряжение, и если температура была выбрана правильно, то получится вполне пригодный материал. Низкотемпературная обработка (обычно между 190 и 260 градусами по Цельсию) называется отжигом.

Источники тепла

Источник тепла для закалки должен равномерно подавать тепло, а температура должна быть под полным контролем. Если источник слишком горячий, то будет сложно подавать жар на клинок медленно и равномерно. Когда клинок нагревается слишком быстро или слишком сильно, то обычно наиболее тонкие места перегреваются. Газовый горн – отличный источник тепла для закалки, если его можно отрегулировать до нужной температуры.

Вот как работает газовый горн: пламя нагревает облицовку горна или печи, а тепло, излучаемое облицовкой нагревает материал. Трубка горелки или запал, горящие на открытом воздухе, теряют, по моим данным, около 200% потенциального тепла или больше.

Когда пламя находится в нагревательной камере или в такой простой штуке, как теплоуловитель, который описан ниже, вы получите более ровное тепло, и благодаря этому можно нагреть более крупную деталь. Пламя запала или горелки не должно направляться прямо на деталь, а должно обволакивать ее, одновременно нагревая облицовку.

Однокирпичный горн

Однокирпичный горн, который я сделал сам, оказался очень эффективным. Когда я узнал больше о работе с мягкими кирпичами и нашел горелку получше, я усовершенствовал свой горн Extendo Forge. Он состоит из одного целого и одной половинки кирпича, благодаря чему получается более длинная камера.

58d16d7a744723a713e77631488365830d1f3a73.jpg

Главное, чтобы кирпичи были мягкими и жаропрочными. Пропановая горелка типа Bernzomatic подает тепло для маленького горна. Этот небольшой горн не просто нововведение; я своей пользуюсь почти каждый день. Обычно я использую ее для ковки клинков, разупрочнения, термической обработки клинков. На фото представлен горн Extendo Forge со шланговой горелкой.

Чтобы сделать его, вам понадобится два типа огнеупорных кирпича – мягкие жаропрочные (один из два) и жесткие кирпичи низкотемпературного отжига, которые будут поддерживать мягкие кирпичи в нужной позиции.

Обычные жесткие кирпичи не подойдут для маленького горна. Жаропрочные кирпичи, иногда именуемые «изоляционными кирпичами», нужны обязательно. Температурный предел для мягких кирпичей – 1540-1650 градусов.

Проверьте свой однокирпичный горн, положив кусок металла 0,6 на 2,5 см в нагревательную камеру. Зажгите горелку и проследите, сколько времени требуется для нагрева до температуры ковки. Доведение такого куска металла до температуры ковки не должно занять 5-6 минут.

Чтобы сделать мини-горелку, нужно проделать отверстие для нагревательной камеры размером 2,5 на 4 см в кирпиче при помощи старого ножа. Или же его можно просверлить старой дрелью, а проскрести внутри кирпича. Отверстие диаметром 2,54 см сбоку кирпича называется «огневое отверстие».

Нужно, чтобы пламя обволакивало нижнюю часть детали, чтобы накалить ее более равномерно. Не кладите мундштук горелки прямо в нагревательное отверстие, держите его на расстоянии около 2,5 см от входа. Поэкспериментируйте со своей горелкой, чтобы проверить, в какой позиции достигается наибольшая температура.

Нагревательная камера необязательно должна быть проделана по всей длине кирпича, если горн предназначен только для маленьких клинков. Половина кирпича, в которой просверливается небольшая выемка, помещается в задней части горна. При накаливании клинков длиной 25 см, половинка кирпича отодвигается.

Сделайте углубление сбоку мягкого жаропрочного кирпича так, чтобы полость была достаточно большой для накаливания деталей, которые не помещаются в отверстие маленького горна. Это подходит для выпрямления спиральных пружин или других изогнутых деталей. Нагреваемая деталь держится в выемке, где пламя может ее обволакивать так, чтобы она накалилась со всех сторон.

Кислородно-ацетиленовая горелка

Кислородно-ацетиленовая горелка – отличный источник тепла для закалки металла. С ее помощью я закалил больше 3000 клинков.

Единственный минус кислородно-ацетиленовой горелки – расходы на газ. Если сравнивать пропан с ацетиленом, то стоит сказать, что он выделяет в 4 раза больше тепла, и хотя он не обеспечивает такую высокую температуру, но все же ее более чем достаточно для закалки металлов.

Температура пламени кислородно-ацетиленовой горелки составляет 2760 градусов, но пламя легко направлять, и клинок накаливается равномерно. Полезно тренироваться равномерно накаливать, например, старый нож или остаток стали.

Кислородно-ацетиленовая горелка идеально подходит для повышения прочности кромки, при которой кромка клинка накаливается до температуры отвердения. Обух клинка сохраняет температуру, при которой он не полностью затвердевает во время охлаждения в масле. Клинки, кромки которых накаливаются при помощи кислородно-ацетиленовой горелки, могут быть закалены полностью или только по кромке.

fc67e2320e392ae767ea4fa4bb7b2855.jpg

Теперь, когда вы знаете ряд тонкостей при изготовлении клинков, мне остается только пожелать вам успешной практики!

Другие статьи из цикла: 

Картинка для анонса: Array
25 Декабря 2012 года