Tempra in acqua

[Aldebaran]

Quando si esegue la tempra in acqua in genere bisogna stare verso il limite inferiore dell'intervallo di temperature di tempra dell'acciaio che si andrà a temprare.

Anche la geometria del pezzo ovviamente ha un importanza fondamentale. Più sottili sono le sezioni o più è complessa la geometria (cambi di sezione, spigoli vivi, ecc) maggiori saranno i rischi di rotture, soprattutto usando mezzi di spegnimento drastici come l'acqua.

Usare l'acqua fredda aumenta ulteriormente i rischi di rottura.

Se, per vari motivi, si vuole fare lo spegnimento in acqua (perchè l'acciaio,ad esempio, ha una bassa temprabilità e si vogliono ottenere valori di durezza più alti) si può fare uno spegnimento interrotto o uno spegnimento "alternato".

In pratica si immerge l'acciaio in acqua per qualche secondo (3-4)(ovviamente parlo di secondi per gli spessori utilizzati in coltelleria). Poi si immerge il coltello in olio.

Questo metodo serve per avere un raffreddamento veloce prima della trasformazione martensitica e per avere un raffreddamento lento quando inizia (sta per cominciare o è iniziata da poco) la trsformazione martensitica.

Uno dei grossi problemi dell'acqua infatti è che ha un alta velocità di spegnimento anche a temprature alle quali ,in genere, avviene la trasformazione dell'austenite in martensite.

Si Puo' anche ad usare l'acqua distillata invece di quella del rubinetto. Permette di fare uno spegnimento comunque più veloce degli oli rapidi, ma non tanto veloce quanto l'acqua di rubinetto.

Gli acciai altolegati come A2, D2, ATS34, RWL34 NON vanno temprati in acqua.

Non serve a niente, dato che hanno un elevata temprabilità, e si rischia,inoltre, di aumentare le tensioni interne e i rischi di rotture o distorsioni.

In questo link:
http://www.dfoggknives.com/waterhardening.htm
Graham ha usato una tecnica che prevede il diminuire la temperatura di austenizzazione.Effettua l'austenizzazione alla temperatura più bassa indicata dalle tabelle con 15 minuti di mantenimento , con l'ATS34 e l'RWL34 si ottengono risultati impressionanti in termine di durezza ,specialmente dopo un doppio rinvenimento.
Per cicli termici intendo ripetute normalizzazioni della lama, prima di temprare. E' molto utile anche per evitare distorsioni.

Il fatto di abbassare la temperatura di tempra,aumentando i tempi di mantenimento ,quindi agire sui cicli termici prima di temprare,evita distorsioni.
L'acqua non è sempre così bastarda, ma abbastanza spesso si..

Il primo motivo di una rottura o distorsione e sicuramente è lo spessore della sezione, troppo limitato. Con una molatura piatta e 6 decimi al filo, la frattura in acqua è assicurata. Anche in olio si rischiano distorsioni se non si e' attenti a tenere tutto omogeneo.

La temperatura troppo alta potrebbe essere anch'essa una motivazione. La differenza tra temprare in olio o in acqua un acciaio , in termini di temperatura prima del raffreddamento, varia di una trentina di gradi.
Infine potrebbe influire la struttura dell'acciaio prima della tempra. Ho letto che è pratica comune di chi tempra in acqua acciai ad alto tenore di C, di fare svariati cicli termici prima della tempra per ridurre al massimo il grano e la temprabilità dell'acciaio.

ESEMPI:

Il C70 solitamente si tempra in olio. L'olio però deve essere un olio rapido, ovvero che garantisca comunque un raffreddamento decisamente veloce.

se spegni in olio è necessario utilizare temperature di austenizzazioepiù alte anche per il C70.

Questo è dovuto al fatto che aumentabndo la T di austenizzazione entrano in soluzione una maggiore quantità di elementi di lega, aumentando quindi la temprabilità dell'acciaio.

Se invece si utilizzano temperature di austenizzazione più basse entrano in soluzione una minor quantità di elementi di lega (tra cui il cabonio) e diminuisce la tempabilità dell'acciaio.

Il K720 ha il limite Vs abbastanza alto (ovvero ad un tempo abbastanza alto, almeno confrontato con quelo del C70), dunque può essere temprato senza problemi in olio.
Anche il C70 può essere temprato i olio con trasformazione completamente martensitica (ma bisogna vedere che tipo d'olio) ma essendo il valore di Vs più basso necessiterà, per avere una trasformazione completamente martensitica, uan raffreddamento più veloce (rispetto al K720), con conseguente aumento delle tensioni interne e probabilità di deformazioni o formazione di cricche dovute allo spegnimento.
Swe lo spegnimento del C70 vene fatto troppo lentamente può succeddere che si formino altre strutture inoltre alla martensite, ovvero bainite, ferrite e perlite. Per il K720 servono raffreddamenti più lenti perchè questo possa avvenire.


Utilizzare temperature di austenizzazione basse (tra quelle possibili ovviamente) ha i suoi vantaggi. Ci sono meno rischi di ingrossamento del grano (problema comunque limitato nel caso della coltelleria, se s uasano forno un po' precisi e non si utilizzano temprature di austenizzazione eccessive), si ha una minor quantità di ausenite residua e, per gli acciai normalmente utilizzati in coltelleria (gli ipereutettoidi) si ha comunque, dopo lo spegnimento, una durezza più che sufficente.

Poi, per acciai come C70, W1, 1095, (bassolegati al carbonio ipereutettoidi) utilizzare basse temperature di austenizzazione permette di utilizzare un mezzo di raffreddamento più drastico, come l'acqua con sale, limitand i problemi di rotture.

Per gli acciai con un buon indurimento secondario e per gli acciai inossidabili martensitici ci sono un po' più fattori da prendere in considerazione (quantità di cromo libero, di carburi di cromo, quantità d austenite residua dopo lo spegnimento decisamente maggiori, ecc).



Si può usare anche l'acqua, ma aumentano le probabilità di distorsioni o fratture per vari motivi. Per la maggior drasticità di spegnimento, per il fatto che la tempratura di ebollizione dell'acqua è più bassa rispetto a quella dell'olio, ecc.

L'aggiunta di sale all'acqua aumenta la sua densità, diminuendo la velocità di raffreddamento, e aumenta un po' la tempratura di ebollizione.

Se si aumenta la tempratura dell'acqua diminuisce ulteriormente la velocità di raffreddamento.

Questi accorgimenti diminuiscono anche il pericolo di distorsioni o fratture durante lo spegnimento.

Per gli oli particolarmente viscosi invece, riscaldandoli si può migliorare la loro fluidità, aumentando la velocità di raffreddamento e diminuendo le tensioni interne dovute allo shock termico.

Alcuni acciai, come il C40, vanno spenti in acqua (o comunque vengono prevalentemente spenti in acqua), per via del loro alto valore di Vs.

Vs sta per velocità critica superiore, ovvero la velocità alla quale o al di sopra della quale l'austenite si trsforma solo in martensite.

Per eseguire correttamente la tempra è necessario raffreddare l'acciaio con una velocità superiore a Vs.

Il valore di Vs dipende dalla composizione dell'acciaio e per gli acciai ipereutettoidi anche dalla tempratura di austenizzazione.

1095 e K720 hanno valori di Vs più modesti rispetto al C70 (ovvero l'austenite si trasforma "completamente" in martensite per raffreddamenti più lenti).

Per il 1095 soplitamente si tempra in olio, anche se alcuni rivenditori indicano anche l'acqua.

Se si fa una tempra troppo lenta, compresa tra Vs e Vi (velocità critica inferiore), non si ottiene una struttura completamente martensitica ma l'austenite si trasformerà, in parte, in bainite.
Ipotizzando che la velocità sia superiore a Vs (come dovrebbe essere), aumentando la velocità si diminuisce la quantità di austenite residua ma in ogni caso si formeranno delle tensioni interne dovute al veloce raffreddamento (aumentndo con l'aumentare dela velocità di raffreddamento),visto che comunque il passaggio da austenite a martensite è abbastanza "traumatico", siccome quest'ultima struttura ha volume maggiore rispetto alla prima.
Infatti la martensite, a differenza dell'austenite (corpo cubico a facce centrate), ha forma tetragonale, siccome gli atomi di carbonio rimangono "intrappolati" all'interno del reticolo cristallino.
Consiglio dunque di fare una buona tempra (l'olio easusto dovrebe andare bene comunque) dopodichè effettuare un adeguato rinvenimento (o eventualmente solamente una distensione).


Per il K720 si usa l'olio.

La temperatura alla quale l'acciaio austenizza è Ac3 per gli acciai ipoeutettoidi e Ac1 per gli acciai ipereutettoidi.

Gli acciai ipereutettoidi si portano al di sopra di Ac1, tempratura alla quale l'acciaio è formato da austenite e carburi.

Non si portano mai (salvo rarissimi casi) al di sopra di Acm, tempratura alla quale gli acciai ipereutettoidi sono formati da sola austenite.

Ms sta per martensite start, è la tempratura alla quel inizia a formarsi la martensite, durante lo spegnimento dell'acciaio.

Alla domanda "diminuisco la temperatura a cui scaldo l'acciaio per la tempra(ovviamente entro i limiti)diminuisco anche il rischio di storcimenti della lama?" si potrebbero dare due risposte.

-per gli acciai ipoeutetoidici non cambia, a meno che t non scenda al di sotto della tempratura alla quale l'acciaio austenizza completamente.

-per gli acciai ipereutettoidici, variando la tempratura di tempra (rimanendo nell'intervallo indicato dalle acciaierie produttrici), varia la quantità di carburi presenti nell'acciaio, la quantità di carbonio (ed eventualmente altri elementi d lega) che entrano in soluzione nell'austenite e di conseguenza varia la quatità di austenite residua e la durezza dopo lo spegnimento.

Per gli acciai altolegati il discorso diventa più compesso, sopratutto per quelli con buone-elevate quantità di cromo.

http://www.lumar.it/MATER/tk720.htm