Acciai per Utensili (Discorso Generale).

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Acciai per Utensili (Discorso Generale).

Messaggioda Aldebaran » 31/07/2010, 9:07

Acciai nella coltelleria

La qualità dell'acciaio è la base per ottenere la massima efficacia e durata di una lama realizzata per utensili da taglio (coltelli, forbici, bisturi di precisione o chirurgici ecc.) E' importante che l'acciaio sia duro affinché mantenga a lungo un filo tagliente, ma che allo stesso tempo sia sufficientemente flessibile da piegarsi senza spezzarsi. E' indispensabile che sia oltretutto inossidabile, che abbia quindi una buona resistenza alla corrosione. L'acciaio da solo naturalmente non è sufficiente per determinare le prestazioni della lama, trattamento termico, geometria della lama, geometria e costruzione del manico, sono fattori determinanti per avere un buon prodotto per ottenere lo scopo prefissato. Purtroppo alcune qualità in una lama sono difficili da individuare nella scelta all'acquisto, non si può riconoscere "a vista" il tipo di trattamento termico ad esempio, ma conoscendo la composizione dell'acciaio utilizzato possiamo avere una idea di come si comporterà durante l'utilizzo.

Resistenza all'usura e tenuta del tagliente
Per resistenza all'usura intendiamo la capacità di sostenere abrasioni durante l'uso. Generalmente parlando, la quantità, il tipo e la distribuzione di carburi all'interno dell'acciaio sono gli elementi che determinano questo fattore. La tenuta tagliente è un fattore legato si alla resistenza all'usura, ma non solo. Il tagliente deve essere in grado di resistere anche a dei piccoli urti durante il taglio di materiali solidi, qui entra in gioco anche la durezza.

Resistenza alle deformazioni
La capacità di carico senza deformazioni permanenti. Per molti usi la resistenza è un fattore determinante ed è spesso correlata con la durezza, più duro l'acciaio, più forte è la resistenza.

Reistenza alle ossidazioni
Ovviamente, questa proprietà può essere utile negli ambienti corrosivi, quale l'acqua salata e alcuni materiali silicei ( per esempio determinati alimenti). Le micro-ossidazioni non sono fenomeni da sottovalutare in quanto possono, in un determinato lasso di tempo, condurre alla perdita del filo. La resistenza alla corrosione degli acciai inossidabili è dovuta alla formazione di uno strato superficiale passivo, chiamato "film passivo". Affinché si formi questa finissima superficie, la percentuale di cromo presente nell'acciaio, deve essere superiore al 12. Questo elemento genera sulla superficie del metallo, un ossido che ha la proprietà di arrestare la corrosione. Si deve comunque tenere in considerazione che tutti gli acciai (anche gli inossidabili), avendo una forte matrice ferrosa, sono soggetti ad ossidazione e soltanto una buona manutenzione li preserva totalmente integri.

Durezza
La capacità di lavorare senza conseguenti danni. Si ricordi che l'aumento di durezza comporta l'aumento del punto di deformazione permanente (cioè il punto dopo il quale la deformazione del materiale cambia da elastica a plastica e aumenta il punto di rottura a tensione), ma diminuisce la resistenza agli urti e la duttilità. Viceversa l'incremento della tenacità ed elasticità si traduce nella maggiore capacità ad assorbire gli urti, maggiore duttilità e lavorabilità, ma anche una diminuzione del punto di deformazione. Si capisce da questi esempi che se l'acciaio in trattamento è destinato alla produzione di spade o machete, si privilegerà l'ultimo aspetto con tempre meno drastiche e rinvenimenti più spinti per evitare facili rotture agli urti. Viceversa se si utilizzerà l'acciaio per la produzione di lame di coltelli, dove l'urto è raro ma è invece frequente il taglio, si privilegerà una tempra drastica e un rinvenimento appena inteso a distendere il materiale cercando di mantenere la durezza al massimo livello compatibile. Un ottimo metro di valutazione di questi aspetti, è il test della durezza Rockwell.

Facilità di manutenzione del tagliente
Alcuni acciai sembrano prendere un tagliente molto più sottile che altri, anche se affilati nello stesso identico modo. Il fatto è dovuto principalente alla presenza del “grano degli acciai”. Quelli a grana sottile riescono ad avere un tagliente sottile ed un taglio pulito, dove invece è presente una “grana grossolana” l’operazione risulta essere più difficoltosa. Per ovviare questa problematica si aggiunge del Vanadio.

Tempra e rinvenimento

I materiali normalmente usati dalle coltellerie produttrici di lame, sono acciai temprabili al cromo, ad alto contenuto di carbonio "AISI (Arerican Iron and Steel Institute) 440 e AISI 420", in altre parole gli acciai inossidabili martensitici, che contengono almeno il 12 di cromo, le cui potenzialità possono essere sviluppate con un appropriato ciclo di costruzione e di trattamento termico. Gli acciai martensitici sono leghe di ferro, carbonio e cromo, alle quali molto spesso, per migliorare ed aumentare l'inossidabilità, la durezza, e la tenacità, vengono aggiunti altri elementi quali vanadio, molibdeno, nickel, tungsteno. La migliore ripartizione, unione e fusione di questi elementi tra di loro, permette di realizzare un acciaio di ottima qualità.

Tempra
Per sfruttare nel modo migliore le potenzialità dell'acciaio inossidabile martensitico, ci si avvale del trattamento termico o tempra. L'acciaio legato ad altri elementi sviluppa particolari proprietà secondo le caratteristiche che si vogliono esaltare in funzione dell'uso. In genere ciò che trasforma un acciaio legato in un acciaio ottimale per la coltelleria è il trattamento termico (tempera e rinvenimento). Ogni acciaio legato è caratterizzato da una temperatura critica alla quale la struttura cristallina dell'acciaio muta aumentando la solubilità del carbonio nella matrice ferritica: tale temperatura deve essere mantenuta per ottenere l'austenizzazione dell'acciaio ma non tanto da favorire la crescita della dimensione della granulosità (che specialmente per le lame dei coltelli si preferisce mantenere bassa). Il passo successivo è quello di raffreddare bruscamente la temperatura (operazione di tempera) con vari mezzi (acqua, olio, emulsioni saline, ghiaccio, aria, ecc.) per ottenere il livello di durezza desiderato.

Rinvenimento
Dopo la tempra, l'acciaio è molto duro ma anche molto fragile: per ottenere un buon compromesso fra durezza (che si traduce in maggiore durata del filo) e diminuzione della fragilità (che si traduce in maggiore resistenza agli urti), viene sempre eseguito un secondo trattamento termico (operazione di rinvenimento), il cui scopo è quello di distendere il materiale assoggettato allo stato di coazione interna, indotta dalla tempra e rimuovere le tensioni residue.

Elementi degli acciai

Carbonio C
Presente in tutti gli acciai è l'elemento che trasforma il ferro in acciaio caratterizzando l'elasticità della lama aumentando la durezza e la durata del tagliente. Si consideri che di media l'acciaio deve avere un >.5% di carbonio per essere definito "alto tenore di carbonio”.

Cromo Cr
Elemento che aumenta resistenza all'usura, a fatica ed a corrosione. Un acciaio con almeno il 13-14% di cromo è solitamente ritenuto acciaio “inossidabile„, anche se la definizione non sarebbe del tutto esatta anche perchè, malgrado il nome, tutto l'acciaio può ossidare se non viene effettuata nessuna manutenzione.

Cobalto Co
Incrementa resistenza e durezza e permette di resistere alle alte temperature moltiplica gli effetti di altri elementi di lega.

Manganese Mn
Elemento importante, in quanto il manganese aiuta la struttura ad elevare la capacità di durezza e migliora l'acciaio, disossida e degasa i metalli durante i trattamenti termici. Presente in maggior parte della coltelleria tranne che nel A-2, L-6 ed il CPM 420V.

Molibdeno Mo
Impedisce la fragilità ( malattia di Krupp fragilità al rinvenimento ) ed aumentando tenacità e resistenza a fatica, aumenta la lavorabilità e la resistenza alla corrosione.
Il Molibdeno ha la stessa funzione del Wolframio di aumentare la resistenza della tempra ad elevate temperature e di aumentare la resistenza all’usura.
A differenza del Wolframio però il Molibdeno aumenta solamente la durezza massima ottenibile tramite la tempra, e questo è un effetto benefico perché in questo modo si riesce ad avere, aumentando la concentrazione di molibdeno, un intervallo di durezze ottenibili maggiore e dunque aumenta il numero di applicazioni possibili per un determinato acciaio. Inoltre migliora la stabilità della pellicola protettiva dell’acciaio (formata dal cromo).


Nichel Ni
Aumenta la durezza e resistenza. Presente in L-6 e AUS-6 e AUS-8. Il nichel può svolgere anche un ruolo nella resistenza alla corrosione pure, ma non è sicuramente valido come il cromo e dovrebbe essere usato con alte percentuali a discapito della della tenuta di filo.
Il Nichel aumenta la resistenza alla corrosione, la duttilità e l’elasticità ma non dovrebbe essere presente in quantità troppo elevate negli acciai da coltelleria (massimo 2%) perchè altrimenti farebbe diventare l’acciaio troppo “morbido”, facendo diminuire la sua tenuta del filo e diminuendo il limite di deformazione plastica.

Fosforo P
Diminuisce la fragilità se in alte concentrazioni aumenta la resistenza, lavorabilità, e durezza.

Rame Cu
Aumenta la resistenza alla corrosione e resistenza a fatica.

Silicio Si
Contribuisce ad aumentare la resistenza. Come il manganese, rende all'acciaio più duttile durante la costruzione per l'effetto della deossidazione e degasazione.

Zolfo S
Spesso evitato nella coltelleria, migliora la lavorazione ma diminuisce la durezza degli acciai.

Tungsteno -Wolframio W
Aumenta la resistenza all'usura e tenacità.
l Wolframio o Tungsteno aumenta in maniera esponenziale la resistenza all'usura e innalzano i valori della curva di rinvenimento.
Dunque la presenza di W in acciai a basso o medio-basso tenore di C può essere utile per aumentare la durezza ottenibile dopo tempra alla resistenza all'usura. Su acciai con buone-alto contenuto di C il W fa si che l'accuaio posso essere temprato solamente a durezze elevate, rendendo dunque più fragile l'acciaio (a meno che di non andare nella zona di rinvenimento dell'acciaio, cosa abbastanza sconsigliata perchè in quella zona della curva di rinvenimento una variazione di pochi gradi può portare ad ottenere una durezza diversa da quella preventivata ecc).
Il Wolframio inoltre aumenta la resistenza della tempra ad elevate temperature. Dunque viene usato, in buone-elevate quantità, per gli acciai rapidi e super rapidi (Hs e Hss).

Vanadio V
Contribuisce ad aumentare la resistenza all'usura ed agli urti. Altra caratteristica non poco importate è che è in grado di raffinare la crescita granulare nell'acciaio, ciò aumenta la durezza che permette di avere un taglio estremamente pulito e funzionale. Diversi sono gli acciai che hanno questo componente, ma i più significativi sono i CPMS60 e CPMS90.

Acciai non inossidabili
Solitamente sono acciai forgiati e che si prestano bene anche a tempre differenziate, tecnica usata per la forgiatura per lame di katana, questo per dare un tagliente con una maggiore durezza ed una elasticità maggiore della costa. Nel sistema di indicazione SAE, gli acciai che hanno indicazione una lettera ( per esempio, W-2, A-2 ) sono acciai generalmente per utensili professionali. Esiste una classificazione ASM, ma non interessa la coltelleria. Spesso, gli ultimi numeri del nome di questi acciai, stanno ad indicare il grado di carbonio contenuto. Così 1095 è contiene carbonio per ~0.95%, il 52100 contiene carbonio per ~1.0%, il 5160 ha la percentuale di ~0.60%.

D-2
Il D-2 a volte è denominato “un semi-inossidabile„. Ha una elevata percentuale di Cromo (12%), ma non sufficiente per classificarlo come inossidabile, ma resta comunque migliore alle ossidazioni degli acciai non inossidabili descritti in precedenza. Ha una resistenza all'usura eccellente, è molto più duro degli acciai inossidabili come ATS-34, La combinazione di resistenza all'usura, di quasi inossidabilità e durezza rendono questo acciaio tra i più apprezzati per un utilizzo utensili (frese o altri utensili che debbono lavorare a elevate temperature) ma anche da costruttori di coltelli di livello, basti pensare a Cris Reeve o Benchmade che lo hanno utilizzato per diverso tempo.

M2
Usato prevalentemente nell'industria per l'utilizzo di utensili da taglio che lavorino ad alta velocità con conseguente surriscaldamento. Può infatti tenere il relativo temperamento anche ad elevate temperature. È leggermente più duro e po' più resistente all'usodel D-2. Tuttavia, questo acciaio ossida molto facilmente facilmente. Benchmade ha utilizzando questo acciaio in alcuni modelli di AFCK .

A-2
Acciaio da utensili più duro di D-2 e di m2, ma con meno resistenza all'usura. L'ottima durezza lo rende un eccellente scelta per lame da combattimento, attualemnte Chris Reeve e Phil Hartsfield usano A-2.

O-1
Acciaio molto popolare ed usato dai forgiatori. È un acciaio eccellente per il compromesso tra tenuta e manutenzione del tagliente. Ossida facilmente se non viene applicata nessuna manutenzione. Randall e Mad Dog sono tra i più rinomati costruttori di coltelli che utilizzano queste lame.

Serie 10XX
1095 (e 1084, 1070, 1060, 1050, ecc.) molti degli acciai di 10XX sono utilizzati per la coltelleria, ma il 1095 è il più utilizzato tra i citati. Quando andate nell'ordine da 1095-1050, più la numerazione finale è elevata, maggiore sarà la percentuale di carbonio, quindi più resistenza e maggiore durezza. Il 1060 e 1050, sono spesso usati per le spade. Per la coltelleria il 1095 è un ottimo compromesso tra costi e qualità, è ragionevolmente duro e tiene un buon filo e, cosa da non sottovalutare, è facile da affilare, purtroppo ossida facilmente se non viene effettuata nessuna manutenzione.E' un acciaio semplice, che contiene soltanto due leganti: .95% carbonio e .4% manganesi. I vari Ka-ba utilizzano del 1095 come acciaio con un rivestimento per proteggere dalle ossidazioni.

Carbon V
Il Carbon V è un brevetto Cold Steel e non è nello specifico nessun particolare acciaio, descrive piuttosto quale acciaio viene utilizzato nella propria produzione. Sembra che tale acciaio sia una via intermedia tra il 1095 e O-1, e se non viene effetuata manutenzione ossida. Da fonti attendibili e da prove effettuate tramite misuratori specifici, indicano il Carbon V nel 50100-B, vale a dire lo 0170-6 ( sono lo stesso acciaio vedere sotto)

0170-6 50100-B
Queste sigle indicano la stessa cosa, 0170-6 è la classificazione d'acciaio dei creatori, mentre 50100-B è l'indicazione di AISI. Un buon acciaio cromo-vanadio simile la O-1 ma meno costoso. Blackjack utilizzava del O170-6.

L-6
Acciao prevalentemente usato negli anni 90, piuttosto duro tiene bene l'affilatura, ma ossida molto facilemnte.

5160
Acciaio popolare tra i forgiatori che creano lame di generose dimensioni dimensioni. Ha buona resistenza all'usura, ma è conosciuto per la sua eccezzionale durezza dovuta all'aggiunta di cromo. Solitamente viene portato massimo a 50 HRC per le spade, mentre nella coltelleria possiamo raggiungere i 60 HRC.

52100
Usato nell'indistria nella costruzione di cuscinetti è usato solo dai forgiatori, ma ora si può trovare anche in barre. È simile a 5160, ha carbonio di intorno 1% contro 5160 ~0.60%. Usato per le lame di caccia quando di cerca una migliore resistenza all'usura a discapito qu qualche grado di durezza inferiore.

CPM 10V
Acciaio piuttosto resistente alle ossidazioni ed ha una elevata resistenza all'usura, ma discapito della durezza. Può essere una valida alternativa al D2 .

CPM 3V
I CPM 3V incredibilmente duro dà la resistenza all'usura eccellente e buona resistenza alle ossidazioni. Utilizzando quando si vuole un prodotto estremamente duro con un'ottima resistenza all'usura, naturalmente a discapito della resistenza.

Acciai inossidabili
Premesso che, anche se così definiti, tutti gli acciai possono ossidarsi. Sicuramente la gamma definita inossidabile, sopratutto per la virtù di avere percentuali di cromo di circa il 13%, ha una resistenza maggiore alle ossidazioni. Di seguito sono elencati i principali acciai utilizzati nella fabbricazione di lame in gruppi. Questo perchè molti acciai inossidabili hanno caratteristiche quasi identiche e le loro caratteristiche vengono migliorate o esaltate dal tipo di trattamento termico e dal tipo di oggetto costruito.
Classificati in ordine di qualità :

420 e 420J
Il più basilare degli acciai inossidabili. Sono estremamente resistenti alle ossidazioni, ma assai teneri. Sono generalmente utilizzati per oggetti espositivi, tipo spade o coltelli fantasy da collezione.

440A-425M-420HC-12C27-6A
Usati nella coltelleria di piccole dimensioni, possono essere induriti più del gruppo precedente, per avere una maggiore resistenza all'usura naturalmente con il giusto trattamento termico.

Gin-1 ATS-55 8A 440C
Questi acciai saranno solitamente più forti del gruppo precedente e più resistenti all'uso. Mantengono le proprietà eccellenti di resistenza alle ossidazioni, comunque ATS-55 attaccano fuori qui come non specialmente macchia resistente. 8A è tra quelli di questo gruppo che merita una menzione particolare, avendo una consistente percentuale di vanadio può essere molto tagliente ma tra il gruppo è il più debole ed il meno resistente all'uso.

ATS-34/154CM VG-10 S60V
Difficile distinguere le differenze sostanziali tra ATS-34 e 154-CM , sono molto usati e le loro caratteristiche variano da azienda ad azienda a seconda dei trattamenti. Si prestano a molteplici utilizzi poichè tengono abbastanza bene il tagliente e sono piuttosto duri, anche se non sono estremamente resistenti alle ossidazioni. VG-10 ha nel suo interno del vanadio che permette la formazione di grani sottili, qualità che permette di avere un taglio sottile e pulito .S60V è quello che resiste meglio all'usura ed è quello tra i citati del gruppo quando occorre resistenza alle abrasioni per dei lavori ad utilizzo generale

BG-42 S90V S30V
I migliori. BG-42 ha resistenza all'usura migliore tra gli acciai descritti. È più duro e pi resistente all'ossidazione di un ATS-34, ma è di difficile riaffilatura. S90V è il top nella resistenza all'usura e nella resistenza alle ossidazioni. Anche esso può essere di difficile riaffilatura. Di difficile lavorazione sono poche le case che producono lame con questo acciaio, prevalentemente si parla di coltelli costruiti dietro ordinazione. S30V recede sulla resistenza all'usura del S90V, ma è significativamente più duro e più facile da affilare. È più resistente all'uso di BG-42. S30V è attualmente utilizzato in alcuni Spyderco, Chris Reeve e Benchmade.

420
Il soddisfare più basso del carbonio (<.5%) che le marche di 440 serie questo acciaio estremamente delicatamente ed esso non tiene bene un bordo. È usato spesso per le lame di diving, poichè è estremamente macchia resistente. Inoltre usato spesso per le lame molto economiche. Uso esterno dell'acqua salata, è troppo morbido per essere una buona scelta per una lama pratica.

420HC
Viene aggiunto del carbonio a del 420 per aumentarne la capacità di taglio.

440 A - 440 B - 440C
Il contenuto del carbonio di questo acciaio inossidabile è di circa : A (.75%) B (.9%) C (1.2%). 440C è un acciaio inossidabile eccellente, solitamente intorno ai 56-58 Rc, molto duro e con la buona tenuta del taglio. Il 440C era il re degli acciai inossidabili negli anni 80, prima che ATS-34 e VG10 prendessero fama nei decenni seguenti. Tutti e tre le resistono bene alle ossidazioni. Sog ha usato del 440A per il Seal 2000, Randall a quanto sembra utilizza del 440B per le proprie lame inossidabili.

425M 12C27
Simili al 440A il 425M (0.5% carbonio) è stato usato in passato da Buck. Il 12C27 (.6% carbonio) è un acciaio di scandinavo che se trattato in maniera idonea risulta essere migliore per leggerezza e resistenza alla famiglia dei 440. Diverse aziende utilizzano questo acciaio per i propri pieghevoli, Viper, Laguiole En Aubrac, Mongin, sono degli esempi.

AUS-6 AUS-8 AUS-10
(aka 6A 8A 10A)
Acciai inossidabili giapponesi paragonabili per quantità di carbonio alla famiglia dei 440 : 440A ( AUS-6, .65% carbonio ) ; 440B ( AUS-8, 0.75% carbonio) ; 440C (AUS-10, carbonio 1.1%). Tutti e 3 gli acciai hanno una quantità di vanadio aggiunto (cosa che i 440 non hanno), per migliorare la resistenza all'usura e raffinare i grani per migliorare la capacità di taglio.

GIN-1
(aka G-2)
Acciaio con un po' meno di carbonio ed un po' più di cromo. Utilizzato da Spyderco nella produzione a metà degli anni 90 per le linee meno costose. In definitiva è un acciaio inossidabile molto buono, meno costoso ma con una punta in meno resistenza all'usura e resistenza che ATS-34.

H1
Acciaio ad alta percentuale di Cromo che offre elevate prestazioni a livello di resistenza alle corrorsioni. Usato prevalentemente per coltelli da utilizzare in mare.

ATS-34 154-CM
Di produzione giapponese negli anni 90 era l'inossidabile al top di produzione. Il 154-CM è la versione americana oggi utilizzato prevalentemente da aziende statunitensi come la Microtech. Di norma questi acciai sono intorno ai 60 Rc e riescono a tenere un buon tagliente anche se molto duri.

ATS-55
Simile al precedente ma con gli elementi rimossi ed alcuni altri aggiunti. Questo acciaio è un buon acciaio da coltelleria. Con il molibdeno rimosso, ATS-55 non sembra tenere il tagliente come ATS-34.

VG-10
Altro acciaio inossidabile con aggiunta di vanadio. Il VG10 prende facilmente il filo ed è estremamente resistente alle ossidazioni. Uno dei migliori come rapporto qualità prezzo. Viene utilizzato da Spyderco.

BG-42
BG-42 è simile a ATS-34, con due differenze importanti: ha il doppio manganese ed ha vanadio 1.2% ( ATS-34 non ha vanadio ), ciò per aumentare la tenuta del tagliente.

S60V (CPM T440V) - S90V(CPM T420V)
Due degli acciai migliori commercio. Entrambi gli acciai hanno un alta percentuale di vanadio che rappresenta una resistenza all'usura ottima ma a dei costi elevati.

CPM S30V
Questo acciaio dà la durezza di un A2 con al resistenza all'usura di un S90V, tenendo una durezza ragionevole (~59-60 Rc). Questa miscela rende questo acciaio tra i top sul mercato. Chris Reeve attualmente usa questo acciaio per i suoi pieghevoli.

NCo690
Quest’acciaio è prodotto in Austria da una piccola acciaieria specializzata in acciai di alta qualità. N 690 è un acciaio inossidabile martensitico con il 17di cromo e nei confronti dell'acciaio AISI 440 C si distingue per un più alto tenore di molibdeno (doppio). Il molibdeno oltre ad essere un forte formatore di carburi (miglioramento delle caratteristiche di taglio), aumenta la resistenza alla corrosione negli acciai alto legati al cromo. Inoltre le aggiunte in lega vanadio (anch'esso formatore di carburi con conseguente incremento della resistenza all'usura e quindi mantenimento del tagliente) e di cobalto (ostacola l'ingrossamento del grano a temperature più alte e migliora sensibilmente la capacità di rinvenimento e la resistenza ad alta temperatura) elevano le proprietà di questo acciaio. Alle caratteristiche di alta resistenza alla corrosione, usura, tenuta del filo tagliente e buona lucidabilità unisce alti valori di durezza superiori a 60 HRC (Durezze maggiori rispetto al tradizionale acciaio AISI 440 C) ottenibili mediante il trattamento termico di tempra. Per questi motivi il suo impiego è orientato alla produzione di lame e coltelli professionali e grazie alla particolare tenuta del tagliente ed alla resistenza all'ossidazione è impiegato nel settore della coltelleria industriale (alimentare ed ittica) per la lavorazione delle carni. Inoltre nel settore medicale viene utilizzato per la produzione di strumenti chirurgici. Questo acciaio viene usato su tutta la gamma Extrema Ratio.

Damasco
Gli acciai di Damasco sono ottenuti tramite forgiatura e "saldatura" di uno o più acciai che poi vengono battuti, torti o tagliati a seconda del motivo che si desidera. Successivamente può essere acidado per far risaltare le trame del disegno. Oggigiorno il damasco viene costruito più per fornire un effetto scenico che per un utilizzo prestazionale.

Titanio
Le nuove leghe di titanio forniscono alte prestazioni, sono estremamente resistenti alle ossidazioni, leggeri, resistenti alle abrasioni e amagnetici. Per il costo elevato e la difficoltà nella lavorazione, poche sono le aziende che utilizzano questo materiale, tra queste la "Mission Knives" che utilizza una lega denominata Beta Titanium.

Ceramica
I coltelli in ceramica hanno lame durissime ottenute utilizzando del zirconio arricchito con magnesio, silicio e calcio. Prevalentemente usate per coltelleria da cucina offrono caratteristiche uniche quali, una tenuta del tagliante superiore alla media, massima igiene grazie al materiale inerte di costruzione che non provoca reazioni con l'alimento tagliato e facile pulizia. Quasi nullo l'impiego nell'ambito sportivo per la fragilità della lama.

Bibliografia :
http://www.zknives.com/knives/articles/ ... lfaq.shtml
http://www.spyderco.com
http://www.extremaratio.com
http://www.ajh-knives.com/metals.html
http://www.zknives.com/knives/articles/ ... lfaq.shtml
http://www.metal-mart.com/Dictionary/dictlist.htm

Proprieta' degli acciai e prestazioni:

Resistenza all'usura:

E' la capacita' di resistere all'abrasione,ad influenzarla e' la quantita' e la distribuzione del carbonio all'interno dell'acciaio.

Forza:
E' la capacita' di subire il peso di un carico,senza deformarsi in maniera permanente.Negli acciai,la forza e' strettamente correlata alla durezza.
Si noti inoltre che la durezza Rockwell, e' basata su un metodo di misura che apprezza la durezza della matrice d'acciaio, e non si basa sulla quantita'di carburi e sulla loro distribuzione nell'acciaio.Cio' ci permette di capire perche',talvolta,un acciaio "duro" si usura piu' facilmente di un acciaio piu' "morbido".

Durezza:E 'a capacita' di resistere ad un impatto senza subire danni e scheggiature.

Resitenza alle macchie:E' la capacita' di resistere alla ruggine.Gli acciai inox hanno una migliore resistenza all'ossidazione rispetto ai non inox,in quanto i primi possiedono una percentuale maggiore di cromo libero rispetto ai secondi.

In genere un rasoio inox pero' si usura piu' facilmente di un non inox, sempre perche', i primi hanno una percentuale maggiore di atomi di cromo libera da quelli di carboniorispetto ai secondi.

La capacita' di uno strumento da taglio di tenere il filo dipende da tutte le caratteristiche sopra elencate.

Capacita' di prendere meglio il filo:In genere un rasoio a grana grossa prende il filo piu' difficilmente di uno a grana fine;l'aggiunta di vanadio migliora questa capacita'.

Acciai che raggiungono un ottimo compromesso riguardo le caratteristiche sopra elencate:
Sono l'Ats-34 (usato da Mastro Livi)e l'S60V.

Posto che gia' in un altro thread ho trattato le leghe negli acciai e la loro influenza sulle caratteristiche di questi ultimi,discutero' ora dei vari tipi di acciaio,classificandoli e spiegandone le peculiarita'.

Acciai non inox :

Gli acciai al carbonio possono essere temprati piu' facilmente degli inox grazie alla loro migliore conducibilita' termica.Inoltre possono essere temprati piu' volte,anche con tempre differenziali,per fornire loro una migliore equalizzazione di carbonio, tra cuore e superficie e per fargli ottenere una buona resistenza ed elasticita' sul dorso ed una maggiore rigidita' sulla costa.
Come gia' detto ,un rasoio non inox arrugginisce,a vari livelli,molto piu' facilmente degli inox.
Nel sistema di convenzione AISI,il 10XX e' un acciaio al carbonio legati a qualche altro elemento;ad esempio,i 50XX sono acciai al cromo-carbonio.

Nel sistema di classificazione SAE,gli acciai la cui denominazione comincia con una lettera (tipo il W2 e l'A2)sono acciai per utensili.
C'e' un sistema di riferimento,chiamato ASMche basa la classificazione degli acciai in base al loro contenuto di carbonio in percentuale.
Ad esempio, il 1095 ha un contenuto di carbonio vicino allo 0,95% nella matrice,e via discorrendo.


D2:E' un semi-inossidabile con contenuto di cromo piuttosto alto,12%,ottima resistenza all'usura,buona durezza,ci si possono forgiare ottimi coltelli.[/b]

Scheda Tecnica:Il D2, commercializzato con diversi nomi e caratteristiche a seconda dei fornitori(Sverker 21,

K110, special KMV ecc.ecc.) é uno dei migliori acciai per lame ma ha un grosso difetto non é inossidabile, ma se si ha cura di non lasciare mai il coltello bagnato o sporco dà delle enormi soddisfazioni per la tenuta al filo, non é inoltre fragile come i suoi detrattori vorrebbero far credere,certo non è flessibile come un Aisi 420 con il quale si possono fare anche le molle ma va benissimo per un uso normale del coltello, i valori rispettivamente di 193000 e 215000 del modulo di elasticità dicono che il vantaggio é di circa il 12% a favore del 420 ma uno é misurato a 56Hrc mentre a ben 62 Hrc per il D2 (penso che si equivalgano se solo si fa salire
di un grado o due il 420 e se nel frattempo si porta il D2 ad una durezza di circa 60Hrc con un rinvenimento a 540 gradi centigradi), ha poi delle altre caratteristiche che lo fanno evitare da molti coltellinai: non si riesce ad ottenere una bella finitura a specchio ma lascia sempre una superficie leggermente opaca quasi sabbiata, intendiamoci le differenze sono minime e sono evidenti solo per un occhio esperto e cosa più importante é difficile da lavorare, mangia i nastri e qualsiasi utensile in maniera esponenziale rispetto agli altri acciai.
Seguono la composizione e i trattamenti termici, ho riportato le caratteristiche dichiarate del'Uddeholm Sverker 21, gli altri sono quasi uguali aumenta a 1.65 il carbonio in un D2 arricchito che producono alcune fabbriche.

Aisi D2 C=1.55 Si=0.3 Mn=0.3 Cr=12 Mo=0.8 V=0.8(vanadio)

La tempra é dai 1020 ai 1050 gradi centigradi spegnimento in olio e rinvenimento dai 200 a 250 oppure a seconda della temperatura di tempra dai 500 ai540 gradi , trae molto giovamento da un trattamento sottozero tanto é vero che é uno dei primi acciai sul quale fu provato questo sistema.

M2:E' un acciaio ad alta velocita'.La tempra tiene a temperature anche molto alte;e' leggermente superiore al D2 per quanto concerne la resistenza all'usura e la durezza,tuttavia arrugginisce facilmente.


A2:Un ottimo acciaio che si puo' temprare ad aria,e' piu' duro dell'M2 e del D2,ma con una ressitenza minore all'usura.Puo' andar bene per i coltelli da combattimento.


O1:E' un acciaio facilmente lavorabile,tiene bene il filo ma arrugginisce molto velocemente.


W-2:Il W-2 e il W-1 divergono solo per il fatto che il primo possiede lo 0,2% di contenuto di vanadio rispetto al primo che non possiede questo elemento.




Serie 10XX:Il 1095,1084,1070,1060,1050 sono acciai che vanno bene per le posate,il 1095 e' piu' popolare per i coltelli;il 1050-1060 si usa per le spade.
Sono acciai che arrugginiscono facilmente ed hanno in genere delle caratteristiche normali, sono senza infamia e senza lode.



0.170-6,50-100B:Sono acciai al cromo-vanadio.Per meglio dire,il numero dopo il trattino indica il contenuto di cromo ;la lettera dopo il trattino,indica il contenuto di vanadio.

Composizione:


L-6:E' un acciaio duro che tiene bene il filo,ma arrugginisce facilmente;come l'O1 e' senza infamia e senza lode,si tempra facilmente.


5.160: E' un acciaio molto duro,per grandi lame che necessitano di piu' durezza.E' un acciaio per molle con aggiunta del cromo per fornirgli una migliore temprabilita'.Ha una buona resistenza all'usura.


52.100:Possiede l'1%di carbonio,contro lo 0,60% del 5160.Raggiunge un buon compromesso tra tenacita' e resistenza all'usura.Va bene per la forgiatura di coltelli da caccia.



CPM10V:E' da scegliere quando si vuole ottenere la massima resistenza all'usura;possiede la durezza del D2.


CPM3V:Incredibilmente duro,buona resitenza all'usura e alle macchie.

C
[b]INFI
:Possiede lo 0,50% di carbonio e contiene azoto.Il risultato e' un acciaio inossidabile,non troppo resistente alle macchie.


Wascowear:[b]Acciaio con elevato contenuto di vanadio,fuori produzione.[/b]




Bibliografia:
In ordine sparso:
# An extensive list of steel links # Un elenco completo di maglie in acciaio
http://www.metalwork.0catch.com/list.htm http://www.metalwork.0catch.com/list.htm
# Principal Metals vast database of steel properties & terms Principali metalli # vasto database di proprietà dell'acciaio e termini
http://www.principalmetals.com http://www.principalmetals.com
# Matweb's steel database # Database acciaio MatWeb's
http://www.matweb.com/ http://www.matweb.com/
# Crucible's Steel Pages, loaded with info on composition/selection/etc. # Crucible's Pages acciaio, caricato con le informazioni sulla composizione / selezione / ecc.
http://www.crucibleservice.com/cscd/crumain2.htm http://www.crucibleservice.com/cscd/crumain2.htm
# Suppliers Online huge database of steel info # Database dei fornitori on-line enorme di informazioni in acciaio
http://www.suppliersonline.com http://www.suppliersonline.com
#AG Russell's FAQ Pages Pagine FAQ # Russell AG
http://agrussell.com/faq/index.html http://agrussell.com/faq/index.html
#Spyderco's Steel Page # Page acciaio Spyderco's
http://www.spyderco.com/education/steelchart.asp http://www.spyderco.com/education/steelchart.asp
# Knives.com entire site is interesting, but hit "Tech", then "Steel" # Knives.com intero sito è interessante, ma hit "Tech", poi "Acciaio"
http://www.knives.com http://www.knives.com
# Metal Mart's dictionary of metallurgical terms # Metal Mart dizionario dei termini metallurgici
http://www.metal-mart.com/dictlist.htm http://www.metal-mart.com/dictlist.htm
# A list of metallurgical sites, schools, organizations, and journals # Un elenco di siti metallurgici, scuole, organizzazioni e riviste
http://www.mlc.lib.mi.us/~stewarca/metallurgy.html http://www.mlc.lib.mi.us/ stewarca ~ / metallurgy.html
# Titanium Info Titanium Info #
http://www.halperntitanium.com/ http://www.halperntitanium.com/
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Re: Acciai per Utensili (Discorso Generale).

Messaggioda Aldebaran » 16/05/2011, 11:46

Note (consigli by Ziozeb-Denis Mura):
Gli acciai W spegnimento in acqua (Water)
Gli acciai O ovviamente in olio O1, O2 (che sarebbe il k720)
Gli acciai A spegnimento in aria forzata .

Per gli spegnimenti in olio ed in acqua tieni presente he in olio si deve portare temperature leggermente superiori. esempio K720: 790 gradi se spegni in acqua e sale, 800 - 810 se spegni in olio.

N690 temprato a 58 Hrc. La temperatura di rinvenimento varierà in base alla T di austenizzazione che si sceglierà. caramella
-prima pausa a 700 gradi per 10 min
-seconda pausa a 1000 gradi per 10 min
-14 min a 1060 gradi
-tolto caramella
-spegnimento aria forzata
e qui la prova della lima va molto bene
-rinvenimento di 60 min a 200 gradi
distensione pre-tempra dovrebbe durare almeno un'oretta ed ad una temperatura di circa 800/850 gradi,l'N690: austenizzazione da 1030° a 1080° ( medio a 1070°), spegnimento in aria forzata ( olio a 60°), rinvenimento a 190° per un'ora durezza finale che si aggira intorno ai 60 HRC

Vista l'impossibilità di sfruttare l'indurimento secondario io consiglierei austenizzazione a temperature intermedie (1040-1050C), sottoraffreddamento (ad almeno -50°C ma anche meno, per sicurezza) e doppio rinvenimento (di un ora ciascuno) a T comprese tra i 180-195°C circa Non si consiglia di usare le T di austenizzazione più elevate perchè aumenterebbe la quantità di austenite residua (e questo sarebbe un problema se tu non facessi eseguire il sottoraffreddamento).

Nel pdf è segnato lo spegnimento in olio ma penso che si possa fare tranquillamente in aria forzata, qualsiasi tempratura di austenizzazione tu scelga di utilizzare.

Volendo si potrebbe fare una sosta a temperature intermedie prima di raggiungere la T di tempra, per permettere un riscaldamento più omogeneo.



Per il K720 (O2) a 790° C e rinvenendo a 200°C per 90 min
per ottenere una durezza di circa 62,5 Hrc.
Oppure 810 gradi spegnimento in olio e rinvenimento a 310 gradi per 57 HRC (da usare su coltelli da campo )
TRATTAMENTO TERMICO K720:
La temperatura di austenitizzazione consigliata per questo acciaio è di circa 790/820 °C e la scelta viene fatta in base al mezzo di tempra utilizzato (acqua, olio).Se viene temprato in bagno di sali fusi si preferisce stare verso gli 810/820 , per l'acqua o olio 790°/800° C vanno bene. La metallurgia insegna che per evitare l'ingrossamento del grano austenitico è preferibile usare temperature verso il minimo piuttosto che verso il massimo in quanto anche tempi di austenitizzazione lunghi non diventerebbero deleteri per la resilienza, già bassa per questi acciai oltre i 60 HRC. Cosa importante è il tempo di permanenza che va dai 15 ai 30 minuti (quando il pezzo ha raggiunto l'omogeneità tra il cuore e la superficie) in base alla temperatura scelta;ciò permette di mandare in soluzione il carbonio ed altri elementi di lega. Tempi troppo corti possono fornire comunque la durezza ma non è tecnicamente corretto.
Se si riscontrano durezze basse può darsi che il pezzo sia decarburato . La crosta che si stacca è ossido formato a caldo per presenza di ossigeno, anch'esso se rimane attaccato “sballa” i valori di durezza. Per quanto riguarda i mezzi di spegnimento è vero che aumentando la T di austenitizzazione, per gli acciai ipereutettoidi, aumenta la temprabilità dell'acciaio (dato che entrano in soluzione nel ferro gamma una maggior quantità di elementi di lega), e quindi per mezzi di raffreddamento più veloci si possono usare T di austenitizzazione più basse, ma è anche vero che la T di austenitizzazione influisce sulla durezza dopo lo spegnimento (perchè varia il tenore di C nella martensite e la quantità di austenite residua), quindi credo che bisogna tener conto anche di tali fattori (per gli acciai altolegati poi il discorso diventa ancora più complesso).
Qualcuno distensiona prima del sottozero nel freezer.Le temperature non sono basse quindi distensionare riduce l'effetto ulteriormente.Il K720 (di cui stiamo parlando) non ha la curva del rinvenimento secondario come ad esempio il K110 temprato a 1050° C che mantiene i 60 HRC con rinvenimenti attorno ai 550° C (per eventuali nitrurazioni o CVD) oppure acciai per lavorazioni a caldo tipo AISI H11 o H13 i quali dopo tempra hanno 50/52 HRC che diventano 4/5 di più col primo rinvenimento. Il K720 viene generalmente distensionato a 200/250° C per due volte per poter avere i 58/60 HRC che è la sua durezza d'impiego per tranciare spessori fino a 2/3 mm, oltre si cala la durezza.I rinvenimenti multipli seppur a bassa temperatura riducono l'austenite residua che può creare problemi con i successivi tagli a filoerosione.

Col K720 fino a certi spessori si predilige il bagno di sale con tempra a 180/200° e poi si rinviene per la durezza di progetto, per spessori più grossi olio caldo o tecnopolimeri che sono una via di mezzo tra acqua ed olio, i pezzi grossi forgiati vanno in tecnopolimero se vuole ottenere una tempra decente a microstruttura fine.

Pongo un esempio sul K720 per dare chiarezza sulle temperature di austenitizzazione.Le termocoppie, come ogni strumento di misura hanno delle tolleranze ed in base all'uso che se ne vuole fare. Queste differenze sono tollerate in modo diverso, l'aereonautica vuole se non erro -+ 3° C, il pirometro è lo strumento che legge i millivolt della termocoppia ed anche lui è soggetto a tolleranze che nel trattamento termico conto terzi è -+5° C..Se sommiamo gli errori dei due possiamo avere fino a 10° C di incertezza.Le camere termiche se non ben costruite hanno zone più fredde rispetto ad altre anche di parecchi gradi (non è il caso di miniforni per coltelleria).Per questo si capisce che temprare a 790, 800 o 810 siamo più o meno lì.Sempre per il K720 si preferisce stare verso il minimo (790/800) ed allungare i tempi in modo da solubilizzare comunque gli elementi di lega ed inibire l'ingrossamento del grano che può essere molto veloce per temperature di 820° C e dove l'acciaio (che non è sempre lo stesso) abbia il contenuto di V verso il basso della forcella.
Parlando del K720 è vero che è bene fare il sottoraffreddamento subito dopo lo spegnimento, per i motivi che ho già elencato.


1095
Tempra 800 (20 - 25 minuti)
Spegnimento olio
Rinvenimento a 250 gradi per 120 minuti 58hrc

A2
effettuo la tempra a 970°C per 30min
(è un air hardening) si effettua un primo
rinvenimento a 245°c per un'ora quindi la lama si fa una passata di un'ora a -80°C
e successivamente rientra in forno a 245°C per una nuova ora (ovviamente raggiunge sempre prima T ambiente tra un passaggio e l'altro).
Tra i due rinvenimenti mettere la lama nel congelatore per 8-10 ore.


D2
austenizzare a 1030°C e fare un rinvenimento a 250°C per avere una durezza di 60 Hrc (o a 300 per 59 Hrc o 350 per 58 Hrc)
Tempo Rinvenimento:
20 minuti spessori di 4 e
25 min spessori di 6,4mm

Il D2 può essere temprato in tanti modi:

per dirti qualcosa di più su questo acciaio:
Si puo' austenizzare a 1070°C e fare un rinvenimento a 200°C per 60 Hrc o a 250 per 58-59 hrc. Se si utilizzano tali T di rinvenimento si consiglia il sottoraffredamento.

Austenizzando a 1070 però si puo' sfruttare la precipitazione dei carburi e l'indurimento secondario e qui si puo' decidere: o si rinviene a 460°C per avere 60 Hrc circa (420 PER 58-59 Hrc) o rinveni a 560 per 60 Hrc o a 580°C per 58-59 Hrc.
Se invece si decide di usare le temperature di rinvenimento più basse, alle quali non si ha indurimento secondario, posso dire che utilizzando la T di austenizzaizone di 1030°C si avra', a parità di durezza, una migliore tenuta del filo ma una resistenza all'ossidazione inferiore, mentre se si utilizzano 1070°C si avra' una minore tenuta del filo ma maggiore resistenza all'ossidazione.

un buon compromesso tra tenuta del filo, facilità di riaffilatura e resistenza a ossidazione e corrosione io ti consiglierei austenizzazione a 1030 e rinvenimento a 300°C.

Altrimenti se vuoi una migliore tenuta del filo e facilità di riaffiatura, diminuendo però la resistenza a ossidazione e corrosione, rimanendo sui 59-60 Hrc, potreste scegliere tra questi due criteri di tempra:

-Austenizzaione a 1020, spegnimento in olio caldo (a 60-90°C), rimozione della lama quando è ancora calda (sui 60°C) e rinevniemtno (meglio se multiplo) a 500°C. Se fai il rinveniemto multiplo dopo ogni riscaldo esegui un raffreddamento in olio.

- Austenizzazione a 1030 e rinvenimento (meglio se multiplo, con gli stessi accorgimenti di cui sopra) a 530-540°C.

Nel primo caso la curva dell'indurimento secondario è più "dolce" e quindi anche se sballi di qualhe grado non dovresti avere grossi problemi per quanto riguarda la durezza, nel secondo caso sei già in zono della coalescenza dei carburi e la curva (che è nella parte discendente) è più ripida.

Non consiglio 1050°C e 1070°C perchè se fai un rinvenimento a bassa T avresti una quantità di austenite resdua un o' troppogarnde e se vuoi sfruttare l'indurimento secondario, per ottenere la durezza desiderata, doresti stare molto atento alla temperatura dato che ti troveresti in zone in cui la curva è molto ripida.
http://www.knifeforums.com/forums/showt ... id/747163/
Carbon V chemical composition is equivalent to the SAE standard for construction steels 50 100 (UNS G50986 or the German grade 1.3501)
With a Basic analysis
C 0.98-1,1
Si 0,15-0,35
Mn 0,25-0,45
Cr 0,4-0,6
With a slight difference of traces of Vanadium for a better hot work ability.
The 50100 "Carbon V" is rated as a construction steel, means unlike its high quality brothers out of ball bearing construction e.g. 52100, it has the lowest standard for cleanliness (sulphur, phosphorus), impurities (slag) and segregation (e.g. carbides).
The grade itself is a hypereutectic steel and with the carbon content of around 1% capable to deliver 66HRC easily, after the quench.
Now since you didn't forge or fire weld it, meaning you do stock removal only, you can expect the steel to be annealed correctly.
So the treatment after machining would be:
Protect surface from decarburisation at all steps of the process!!

Stress relief to prevent warpage: 650°C-680°C hold for 3-5h let cool slowly in oven.

Preheat: 450°C- 600°C equalize for 3-5 min
Austenize: 780°C -800°C equalize for 3 min hold for 5 min
Quench: oil preheated 60-80?C (use hardening oil only)
Hardness check: file should be sliding over the edge wo getting grip

1st Temper: 150°C hold for 1h
2nd Temper: 150°C-200°C depending on the hardness you want
Flextest: Check sharpened edge with flex test in case it fails add 10°C to the tempering temperature and try flex test again after 1 h tempering
Note: avoid tempering temperatures higher than 200°C because the steel will loose to much of its potential and between 200 and 300°C the is a area of low toughness (blue brittleness)
You end up between 64 and 62HRC

K720 a 790° C
rinvenendo a 200°C per 90 min
otterrai una durezza di circa 62,5 Hrc.

C70
Tempra 850 gradi (15 minuti)
Spegnimento in olio
Rinvenimento a 150 200 gradi per 90 minuti
questo porta ad una durezza di 59 hrc

440 A e B
Tempra 1060/1070 gradi (15 minuti)
Spegnimento ad aria forzata (Phon)
Rinvenimento a 230 gradi per 90 minuti 58/59 hrc

440 C
Tempra 1070 gradi (20 - 25 minuti)
Spegnimento ad aria forzata (Phon)
Rinvenimento a 200 gradi per 120 minuti
60 hrc

MA5M
Tempra 1050 gradi (20 - 25 minuti)
Spegnimento ad aria forzata (Phon)
Rinvenimento a 230 gradi per 120 minuti
57 hrc

ATS 34 e RWL 34
Tempra 1070 gradi (20 - 25 minuti)
Spegnimento ad aria forzata (Phon)
Rinvenimento a 530 gradi per 90 minuti
61 hrc

Damasco inox
Tempra 1050 gradi (20 - 25 minuti)
Spegnimento ad aria forzata (Phon)
Rinvenimento a 230 gradi per 90 minuti 58/60hrc

K100
Tempra 950 gradi (15 minuti)
Spegnimento ad aria forzata (Phon) acqua o olio
Rinvenimento a 150/200 gradi per 90 minuti
63 hrc

Sverker 21

austenizzazione a 1050, eventualmente con un preriscaldo a 850°C per 5 minuti, spegnimento in olio e, quando la lama è ancora calda (a 60°C) doppio (meglio triplo) rnvenimento a 530°C.

l'S30V (su Crucible): Si consiglia l'austenizzazione a 1065gradi, spegnimento al di sotto dei 50, rinvenimento multiplo (doppio) a 315 per 2 ore (ciascun riscaldamento) oppure, se si volesse anche esguire un trattamento criogenico, andrebbe eseguito tra i due rinvenimenti.
Sempre facendo attenzione al controllo della temperatura ed effettuando un mantenimento a circa 84o gradi prima di arrivare alla T di tempra.

Heat treatment of CPM S30V
Forging: 2100?F (1150?C) Do not forge below 1750?F (950?C).
Annealing: Heat to 1650?F (900?C), hold 2 hours, slow cool no faster than 25?F (15?C) per hour to 1100?F (595?C), then furnace cool or cool in still air to room temperature.
Annealed Hardness: About BHN 255
Stress Relieving
Annealed Parts: Heat to 1100-1300?F (595-705?C), hold 2 hours, then furnace cool or cool in still air. Hardened Parts: Heat to 25-50?F (15-30?C) below original tempering temperature, hold 2 hours, then furnace cool or cool in still air.
Straightening: Best done warm 400-800?F (200-430?C)
Hardening Preheat: Heat to 1550-1600?F (845-870?C) Equalize.
Austenitize: 1900-2000?F (1035-1095?C), hold time at temperature 15-30 minutes.
Quench: Air or positive pressure quench (2 bar minimum) to below 125?F (50?C), or salt or interrupted oil quench to about 1000?F (540?C), then air cool to below 125?F (50?C).
Temper: Double temper at 400-750?F (200-400?C). Hold for 2 hours minimum each time.
A freezing treatment - may be used between the first and second tempers. Freezing treatments help to attain maximum hardenability and must always be followed by at least one temper.

NOTE: For optimum stress relieving, CPM S30V may be tempered at 1000-1025?F (540-550?C). Tempering in this range may result in a slight decrease in corrosion resistance. Size Change: +0.05 to +0.10% when fully martensitic. The presence of retained austenite may reduce the net growth.
When tempering at 400-750?F (200-400?C), freezing treatments may be necessary to minimize retained austenite.
Note: Properties shown throughout this data sheet are typical values. Normal variations in chemistry, size and heat treat conditions may cause deviations from these values. For additional data or metallurgical assistance, please consult your local Crucible Service Center.
Recommended Heat Treatment:
Austenitize 1950?F (1065?C). Quench to below 125?F (50?C). Double temper at 600?F (315?C) 2 hrs. minimum each temper. Cool to hand warm between tempers. A freezing treatment may be added between tempers.
Aim hardness: 58-61 HRC.



L' S7, 1050, 5160, A8, S5, S1, CPM 3V, CPM 1V sono ottimi per lame lunghe o per grossi coltelli da campo (e chopper) ma sono meno indicati per lame corte. Altri acciai sono abbastanza polivalenti, come A2, K360, 1095 e tra gli inossidabili martensitici S30V, RWL 34, CPM 154 CM, D2 (anche se personalmente non userei un acciaio inossidabile martensitico per lame particolarmente lunghe o per grossi coltelli da campo).

Il 5160 è un acciaio bassolegato a medio tenore di C, più simile al 1050 che al 1095.

Altre informazioni sui rinvenimenti dei vari acciai:
Per gli acciai altolegati, tra cui gli acciai inossidabili martensitici, sfruttando l'indurimento secondario in fase di rinvenimento si possono ottenre dureze molto diverse per uno stsso acciaio.

Ciò è dovuto al ato che rinvenendo gli acciai con un buon tenore di elementi carburigeni a temperature di 450-500°C circa la struttura torna ferritica ma si ha la precipitazione di carburi duri (carburi secondari), sottoforma di particelle sferoidali fini e disperse in maniera abbastanza omogenea all'interno dell'acciaio.

Questo permette di avere un ampio intervallo di durezze alle quali l'acciaio può essere temprato, a patto di avere dei forni con una buona tolleranza.

Un esempio è il K360 ISODUR della Bohler.

Immagine

Come si può vedere sfruttando l'indurimento secondario si può ragiungere una durezza massima di 64 hrc. Se si sfrutta la colaescenza delle particelle di carburi secondari si può dimiuire la durezza sino a 56 Hrc.

Ovviamente, data la pendenza della curva, come già scritto, servono forni con una tolleranza ristretta, ma nulla di impossibile. Il K360 del Nexus 7 infatti è stato rinvenuto a 58 Hrc proprio nella zono di coalsecenza dei carburi.


Questo è solo uno dei numerossisimi esempi che si possono fare.

Un altra cosa interessante è vedere come la stessa durezza si può raggiungere utilizzando temperature di austenizzazione e rinvenimento diverse, per uno stesso acciaio.

Sempre prendendo come esempio il K360, si può notare quanto scritto qua sopra.

Immagine

Notiamo che si possono raggiungere i 62 Hrc con una distensione (1) oppure facendo precipitare (non completamente) i carburi (2) o facendo precipitare completamente i carburi secondari e sfruttando la loro coalescenza (3).

In questi tre casi avremo tre strutture differenti formate da

1) Martensite impoverita di carbonio (siamo in uno stadio di pre-precipitazione. Il C segrega su difetti reticolari) e carburi primari, dovuti al fatto che non è possibile asutenizzare completamente un aciaio di questo tipo (pena ingrossamento eccessivo del grano) e austenite residua (presente perchè per gli altolegati la trasformazione martensitica dopo llo spegnimento non è mai completa). Tale struttura è, tra le tre, la più ricca di cromo libero, quello che contribuisce alla resistenza a ossidazione e corrosione.

2)matrice ferritica in cui sono dispersi i carburi primari e parte dei carburi secondari (di V, Cr e o) e con particelle sferiche di Fe3C e una limitata quantità di austenite residua.

3)matrice ferritica in cui tutti la precipitazione dei carburi secondari è completa ed è iniziata la colaescenza (ovvero l'ingrossamento dei carburi che porta ad una progressiva diminuzione della durezza). L'austenite residua viene trasformata prima in martensite TCC e poi, a seguito di altri riscaldamenti può essere trasformata in martensite rinvenuta.
Questa è la strttura con il minor tenore di cromo libero.


Come si può notare quindi per uno stesso acciaio, austenizzato alla stessa temperatura, si possono ottenere certe durezze con diverse temperature di rinvenimento ma, nonostante la durezza sia la stessa la struttura risultante sarà diversa, così come le caratteristiche finale dell'acciaio.

Insomma, con un adeguato trattamento termico si può sfruttare veramente la composizione di un acciaio, decidendo se privilegiare la tenuta del filo, la resistenza a ossidazione, la tenacità, ecc.

Da tener ben presente che per gli acciai conteneti buone quantità di Cr c'è il problema della malattia di Krupp, ovvero la fragilità di rinvenimento, per cui non è bene rinvenire tali acciai a T comprese tra i 370 e i 500°C circa.

Va sottolineato però che il molibdeno contribuisce positivamente ad eliminare i problemi dovuti alla malattia di krupp e quindi per accai come il K360 non dovrebbero sussistere particolari problemi, anche se comunque è sempre meglio prendere le dovute precauzioni.

La temperatura di austenizzazione va scelta con la stessa attenzione dato che da essa dipenderà la quantità di carburi primari, di cromo libero, di austenite residua presenti nell'acciaio dopo lo spegnimento e la durezza finale dopo il raffreddamento, oltre alla durezza massima ottenibile sfruttando l'indurimento seondario (questo perchè variando la T di austenizzazione varierà la quantità di elementi di lega che entreranno in soluzione solida nell'austenite).
Vediamo le modificazioni di struttura e della durezza dell'acciaio in base alla temperatura di rinvenimento, per quanto riguarda gli acciai bassolegati e gli altolegati.

Per gli acciai bassolegati:

- Da temperatura ambiente a 100-150°C il carbonio presente nella martensite segrega su difetti cristallini. Tale fenomeno non comporta alcuna precipitazione ma è uno stadio di pre-precipitazione e la cella della martensite rimane tetragonale. Questa "segregazione" continua sino a quando il tenore di carbonio nella cella martensitica non diventa pari allo 0,25% circa.
Si ha una diminuzione delle tensioni interne (quelle dovute alla deformazione della cella tetragonale della martensite) ma non si registra una grossa diminuzione della durezza.

- da 130-150°C a 250-300°C precipitano carburi ferro epsilon ( Fe2,4C) e in alcuni casi ferro X (Fe3C1,05). Si ha quindi una contrazione del volume, dovuta anche ad una diminuzione delle costanti reticolari della martensite.

- da 300 a 450°C si ha la il ritorno alla maglia cubica CCC (tipic della ferrite), la scomparsa dei carburi epsilon e X e la formazione di cementite (Fe3C) sottoforma di placchette.

-da 450°C alla temperatura Ac1 le placchette di cemenite si sferoidizzano e accrescono le loro dimensioni (coalescenza dei carburi). Tale struttura è detta sorbite.

Da tener presente che per gli acciai bassolegati all'aumentare della temperatura di rinvenimento diminuisce la durezza.
Il Silicio tende a "rallentare" la caduta della durezza perchè aumenta la durezza della ferrite e diminuisce la tendenza alla coalesenza dei carburi (cementite).


Per gli acciai altolegati, in particolare quelli conteneti buone quantità di elementi formatori di carburi e carbonitruri (Mo, V, W, Cr ma anche Ta, Ti, Nb, N e Al) oltre i 450°C la cemenite sottoforma di placchette si decompone e va a formare carburi duri, anch'essi di forma sferoidale.

Essi però sono più duri e ben più resistenti alla coalescenza rispetto alle particelle di cementite e quindi si ha un incremento della durezza dell'acciaio (indurimento secondario). Tale struttura si chiama martensite rinvenuta.

A queste temperature si ha anche la trasformazione dell'austenite residua in martensite e martensite rinvenuta.

Per gli acciai altolegati, suscettibili a indurimento secondario, da 550-600°C circa sino ad Ac1 (o in alcuni casi Ac3) inizia la coalescenza delle particelle di carburi, con conseguente diminuzione della durezza.

Mo e W formano carburi molto resistenti alla coalescenza e per questo sono presenti in elevate quantità negli acciai rapidi (HS) e super rapidi (HSS).

La caratteristica principale di tali acciai è quella di mantenere elevati valori di durezza (dopo adeguato trattamento termico) anche a temperature elevate. Un applicazione tipica di questi acciai difatti sono le punte da trapano.

Solitamente in tali acciai sono presenti anche notevoli quantità di V, che forma carburi ancora più duri rispetto quelli di Cr, Mo e W.

A parità di tipo e quantità di carburi, il maggior volume delle singole particelle porta ad una diminuzione della durezza perchè diminuisce l'area totale di separazione tra la matrice ferritica e i carburi.

Maggiore è l'area di separazione maggiore sarà le durezza e la resistenza meccanica del'acciaio e quella all'usura (resistenza a snervamento, a piegamento, ecc) ma diminuirà la duttilità e la tenacità.
Tabella Colori
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Re: Acciai per Utensili (Discorso Generale).

Messaggioda franzkleber » 16/05/2011, 22:16

Ciao aldebaran.....ammazza che bella carrellata di info :lol: .....alcune cose le sapevo già ;) ......ma le hai scritte veramente bene chiare e limpide !! :lol:
SE UN UOMO NON E' DISPOSTO A LOTTARE PER LE SUE IDEE , O LE SUE IDEE NON VALGONO NULLA , O NON VALE NULLA LUI .
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