Цементация клинков ножей (науглероживание)

Большой Бро
Группа в ВК
https://vk.com/club95537814

Цементация довольно старый способ применявшийся кузнецами в эпоху дефицита инструментальной стали.
Из самых известных мастеров, применявших технологию науглераживания, наверное был Егор Самсонов, тульский оружейник, живший в прошлом веке. Он цементовал каретные рессоры, из тигельной шеффилдской стали содержащей (0,4..0,5 %С).
Сегодня цементацию применяют только на заводах, упрочняя поверхность валов, шестерен, больших подшипников.
Я решил применить эту технологию в ножевом деле.
Найти рессорную сталь сейчас не составляет труда. Среди минусов рессорной стали : средняя стойкость РК, и низкая коррозионная стойкость. Из плюсов, высокая упругость и прочность.
Есть такое убеждение, что цементация, это очень медленный процесс, при этом получится небольшая толщина слоя, которая обязательно сточится после нескольких переточек. Поэтому никто не применяет ее на практике.
Хотя в литературе давно описано высокоэффективные способы науглероживания, позволяющие получать 1,0мм слоя в час. Вместо 0,1мм/час при классической технологии.

Я приготовил несколько клинков из низкоуглеродистых сталей.

1) Сталь 40 кислородный баллон
2) Рессора УАЗ, хромистая сталь
3) Арматура, хромникелевая сталь.
После ковки отслесарил до 1мм.
Приготовил карбюризатор :фракция древесного угля 1,.5...2ммм, карбонат бария,  другие реактивы катализаторы. Технология взята  из спецлитературы.
Согласно описанию, способ позволяет получать до 1,5мм науглероженного слоя за 1 час при 975С.
Итак, РК ножа 1мм. Вопрос, за сколько науглеродится слой 2мм?

Еще одно уточнение : при тонких сечениях, углерод не диффундирует вглубь заготовки, что дает возможность получать 1,3...1,4%С на РК.
Когда цементуют крупные детали, то углерод уходит внутрь, на поверхности как правило остаётся в пределах 1,0%С.

Большой Бро



Большой Бро
В качестве ящика использовал квадратный металлический профиль, в который поместил клинки. Засыпал карбюризатором, заварил наглухо, сделал отверстие 0,5 мм чтобы не лопнуло во время нагрева.
Поставил в горн, на низкое дутье. Цементовал 2часа.
После извлек клинки, сделал ТЦО, поскольку сильно вырастает зерно. Закалил.
По искре на РК содержится 1,2...1,3%С, искра более короткая и пушистая чем у напильника.
Фото клинков.
Большой Бро




Большой Бро
Сталь 40 после цементации. Травление и излом зерна
Темная зона высокоуглеродистая сталь, светлая сердцевина ст40

Большой Бро
Пожалуй самое сложное в этой технологии это подготовка к закалке. Во первых нужно подготовить структуру, и не выжечь углерод, и закалить, при сведении в 1мм. Ну и сложно достать некоторые реактивы. Которые в добавок и токсичны.
Вот поперечный разрез клинка из ст. 40, темная часть науглероженный слой, светлая, ст40. Высота слоя больше 1/3 лезвия. Успеет ли сточиться? Никогда.
Вот фото излома. Мелкий, фарфоровый излом заэвтектоидная сталь, а на обухе более мягкая, волокнистая сталь.
Что вообще даёт этот метод? Инструментальная сталь сегодня не дефицит.
С одной стороны, при использовании рессор, можно получить более прочный нож, а с другой стороны, что самое интересное, можно получать составы сталей которые не выплавляются промышленностью. Например рессора 50хгфа, после цементации 120хгфа. Новые свойства, новые возможности. Можно булатизировать РК и получить своего рода композит. Не нужно наваривать РК. По крайней мере экзотика на сегодняшний день.

[B][/B]

Большой Бро

Сталь 40 после цементации и закалки. Зонная закалка в воду, твёрдость 62.. 63ед
Ily_a
тэкс... интетесненько
Большой Бро
Арматура, после закалки в масло.
Твердость 62 +-,
Закалка пооная. Отличный клинок.

Большой Бро

Хромистая рессора, цементация, закалка вода/масло

Большой Бро
После травления имеют красивый голубой отлив.
Поверхностная цементация также повышает корстойкость.
vityuxa
Здравствуй, Иван. Это очень интересно! Очень!!! Жаль, что кроме созерцания, и покупки готовых полос нет ни какой возможности что то делать с металлом, очень хотелось всегда поэкспериментировать, но видать уже поздно... Очень полезные работы!!! А что корозийность... так то не беда, отношение правильное и весь секрет! А то, что получаются клинки с уникальными свойствами и раскладке металла внутри, думаю это только верх айсберга, в дальше будет только интересней! Надо будет обязательно прикупить у тебя заготовочку, только попозже мальца... В общем- МОЛОДЕЦ!!! Пришибём распиареные забугорные рексы и прочия, талантом кузнеца!!!
sergVs
Здорово!
old tankist
Очень интересная тема !
Спасибо
Алексей Зайкин
Молодец Вань! А если такое же повторить с более дорогими сталями, к примеру взять какой нибуть порошок, допустим М390, что почучиться? Вобщем развивай тему, она полезная и интересная!
Большой Бро
Здравствуй, Иван. Это очень интересно!
Здравствуйте Виктор, спасибо! Обращайтесь если что.

М390, что почучиться?
Привет Алексей! Эти стали легированные, и в них много углерода, поэтому запихнуть еще больше не выйдет.

В литературе описано, что чистое АРМКО железо, при тонких сечениях удаётся науглеродить до 3%С, при этом получается сталь, а не чугун.
Можно ещё 30х13, 40х13 попробовать. Материал доступный.

Safron56
Можно ещё и пищевую нержу попробовать цементировать. Тоже интересный опыт будет.
МухАН
Можно ещё 30х13, 40х13 попробовать. Материал доступный.
Дима HeadOut делал такое когда то.
Там вашим составом карбюризатора делать нечего. Окислы хрома на поверхности не дадут пройти углероду. Но способ есть... 😛 смотреть в сторону ацетилсалициловой кислоты . Иван, если надо, зашлю статейку научную...

------------------
С уважением.

Большой Бро
Дима HeadOut делал такое когда то.
Там вашим составом карбюризатора делать нечего. Окислы хрома на поверхности не дадут пройти углероду. Но способ есть... смотреть в сторону ацетилсалициловой кислоты (да,да, аспирин). Иван, если надо, зашлю статейку научную...
----------
Спасибо, у меня есть эти статьи.
Оксиды хрома при температурах цементации восстанавливаются до карбидов. Кислота не ацетилсалициловая, а салициловая, ее в аптеках не продают.
Stanislav A
Интересно!
Дед рассказывал (1911 г.р, кузнецом всю жизнь работал), они полотна для ножовок по металлу делали из жести, а потом цементировали. И напильники себе так же делали. Тогда мне было это не интересно, а 1999 дед умер, теперь не спросишь.
Шалим
Привет Вань.
Интересный опыт. Пробовал как то заниматься подобным. Ушёл от этого.
Не понравилось как режет. По моим опытам, науглероженая ст3, режет хуже чем кованая у12, например. 40х13 науглероженая, режет хуже чем кованая 95х18.
Но это был мой опыт, мож у тебя лучше получится.
Карбюризатор готовил из смеси угля и соды. Науглероживалось довольно большая толщина металла.
МухАН
Кислота не ацетилсалициловая, а салициловая, ее в аптеках не продают.
Гм, совершенно верно, салициловая - счас глянул. Но отчетливо помню разговор с Димой об "аспирине".

------------------
С уважением.

Шалим
Кислота не ацетилсалициловая, а салициловая, ее в аптеках не продают.

Именно в аптеке и брал.
Стоит копейки.


Viziter
Как же рост зерна при перегреве? Для цементации в промышленности пользуют специальные стали типа 20ХН, 12ХНЗА, 12Х2Н4А с замедленным ростом зерна при повышенных температурах. Конкретный процесс уменьшения зерна после перегрева еще вроде ни кто не описал.
Большой Бро
Конкретный процесс уменьшения зерна после перегрева еще вроде ни кто не описал.
На производстве иногда калят сразу после цементации, чтобы не делать дополнительный нагрев, поэтому и стали разработали подобные. По экономическим соображениям. А несколько клинков обработать на мелкое зерно нет проблем.
HarryA
Конкретный процесс уменьшения зерна после перегрева еще вроде ни кто не описал.
Ну в общем при перлито-аустенитном превращении происходит сильное измельчение зерна. Далее при нагреве зерно снова растет. Т.е. суть в знании температуры точки А1.
chingachgook
Конкретный процесс уменьшения зерна после перегрева еще вроде ни кто не описал.
Критический обзор статей г. г. Лаврова и Калакуцкого о стали и стальных орудиях Д.К. Чернова и собственные его исследования по этому же предмету, сообщенные [!] на беседах в Русском техническом обществе в апреле и мае 1868 г. Дмитрий Чернов.

Очень подробно описано. А, в 1920 году, еще более подробно.

Хемуль0
Тему в закладки.
Игорь, ты какую соду использовал, обычную пищевую или кальцинированную?
Шалим
Игорь, ты какую соду использовал, обычную пищевую или кальцинированную?

Обычную.

Змеюка
Большой Бро
Приготовил карбюризатор :фракция древесного угля 1,.5...2ммм, карбонат бария,  другие реактивы катализаторы. Технология взята  из спецлитературы.
Простите, а что Вам мешает указать полный состав карбюризатора?
Ведь интересен именно личный опыт, кто чего добился.
А в литературе составов много...
Большой Бро
Простите, а что Вам мешает указать полный состав карбюризатора?
Ведь интересен именно личный опыт, кто чего добился.
А в литературе составов много...
Чтобы не лишать Вас радости открытия☺️
Большой Бро
Отправил на анализ, цементованный клин, исходник ст 40, 0,4%С. В итоге, углерод повысился в 3 раза.

Большой Бро

В продолжение темы.
Кузнецу достаточно иметь любое железо и делать из него клинки.
Старая подкова, ст3, не закаливается. Откована так что канавка с отверстиями под гвозди стала долом.
Науглеродил, закалил.





MOBI DIK
Хорошая темка, захватывающая...
Алексей Зайкин
Отлично!Вань поздравляю с успехом!
Lekalo1976
В гугле наберите цементации ст.40х13 в обмазках. Там патенты вылезут, простая химия довольно. С 0.5 мм науглероженный слой получался. А простую ст.3 в цементацию бросал на работе ,потом анализ делал до 3% углерод показывало. А счас термист на работе другой к печкам не подпускает.
Lekalo1976
Сталь 3 толщиной 2мм.была.
basp07
Lekalo1976
В гугле наберите цементации ст.40х13 в обмазках.
В ютуб дедок тяпки дедовским способом( березовой корой) в промышленном масштабе науглероживает- гвозди рубит ими.)
Lekalo1976
Можно конечно попробовать нацементировать нержавейку березовой корой,но ящики для цементации у нас с нержавейки делают. Прогорают со временем но не цементируются почему-то.
cartuz
Крепко практикующий цементизация это школа Прокопенкова
В кухонном у ученика ник Дм.Коржов ,очень он это дело любит 😊
Может пригодится мало ли чего спросить
МухАН
Дима HeadOut тоже этим занимался. Что то давно его не видно в "мастерской" 😞

------------------
С уважением.

borgun
Дима HeadOut тоже этим занимался
И Ножедел, и Ито Мацумото.
Ножедел еще добавлял красную кровяную соль и делал цианирование
Большой Бро
Я добавляю желтую кровяную соль, она не так токсична. Цианирование при других температурах и условиях протекает, да и слой тонкий, так что сомневаюсь.
borgun
так что сомневаюсь
Простите, и правда желтая.
https://guns.allzip.org/topic/97/408031.html
Lekalo1976
Ацетат натрия и мочевина, плюс древесный уголь молотый. Обойный клей еще, все это намазывоется на деталь. А точное содержание в процентах это в патенте есть.
Lekalo1976
Еще есть способ с гамма оксид железа, но я не пробовал, уже не где.
Большой Бро
В этот раз исходником для цементации стала старая рельса, узор литой стали сохранился, однако протравить оказалось трудно.
137/27/4 мм зонная закалка 62.. 63 ед, углерод 1...1,2С%


Gegemon_17
В рельсовую сталь, по моему мышьяк добавлен. Как раз для коррозионной стойкости.

Старыми рельсами предметно не интерсовался, а за пт70 скажу. Там углерода как у хорошей у8, если по верхнему пределу.

Такая нормальная железяка, уже сама по себе. Без посторонних вмешательств.

......

Большой Бро
углерод 1...1,2С%

Неужели эти 0,2% чтоб подтянуть углерод к единице, стоят всех вложенных затрат, временных и финансовых?

.....
Хотя, вижу, что стОят.
Вернее, возможно, будут стоить.

Большой Бро
Это старая рельса, 0,5С% примерно, не калится твердо.