一, Uzroci mikropukotina: trostruki učinak materijala, procesa i okoliša
1. Nedostaci materijala: nedostaci zavarivanja i segregacija karbida
Slojevita struktura noža od Damaska oslanja se na-zavarivanje na visokoj temperaturi kako bi se postiglo stapanje metala. Ako je temperatura zagrijavanja tijekom kovanja nedovoljna (kao što je nedostizanje 1200 stupnjeva ili više) ili je vrijeme držanja prekratko, mogu se stvoriti kapilarni razmaci između slojeva koji nisu potpuno stopljeni. Majstor ABS-a Bill Burke istaknuo je da se takvi nedostaci mogu pojaviti kao fine crne ili srebrne linije nakon pranja kiselinom, a mogu se čak proširiti u pukotine tijekom dubokog pranja kiselinom. Osim toga, ako je segregacija karbida u sirovom materijalu ozbiljna (kao što je nedovoljna fragmentacija martenzitne mreže), mikropukotine se lako stvaraju tijekom kaljenja zbog lokalne koncentracije naprezanja.
2. Nekontrolirana toplinska obrada: gašenje pukotina i nedovoljno kaljenje
Prilikom kaljenja brzo{0}}brzoreznog čelika, ako je brzina hlađenja prebrza (kao što je izravno kaljenje u ulju umjesto stupnjevanog kaljenja), ili ako je temperatura zagrijavanja previsoka i uzrokuje grubljenje zrna austenita, to može uzrokovati pukotine pri kaljenju. Na primjer, kada brzina hlađenja u temperaturnom rasponu martenzitne transformacije (Ms MF) premaši kritičnu vrijednost, sloj čelika stvara ogromno toplinsko naprezanje zbog razlike u skupljanju volumena, što može lako stvoriti mikropukotine u kombinaciji sa strukturnim naprezanjem. Osim toga, neuspjeh kaljenja na vrijeme nakon kaljenja (preporučuje se kaljenje unutar 30 minuta) ili nedovoljna temperatura kaljenja može rezultirati nemogućnošću otpuštanja zaostalog naprezanja, što dodatno pogoršava širenje pukotine.
3. Radno okruženje: korozija u slanoj vodi i mehanički udar
Ako je nož iz Damaska dulje vrijeme izložen slanoj vodi, ioni klorida će prodrijeti kroz oksidni sloj i stvoriti elektrokemijsku koroziju između slojeva čelika, što dovodi do lokalne koncentracije naprezanja. Istodobno, mehanički udari tijekom rezanja tvrdih predmeta (kao što su rezne kosti ili metali) mogu uzrokovati pukotine od zamora, posebno u korijenu oštrice ili na spoju slojeva.
2, Detekcija mikropukotina: od makroskopskog promatranja do mikroskopske analize
1. Vizualni i taktilni pregled
Ispiranje kiselinom i razvijanje: Namočite oštricu u 5% otopinu željeznog klorida i nepotpuni defekti međusloja pojavit će se kao tamne linije zbog razlika u brzini korozije.
Promatranje pomoću povećala: Koristite povećalo s povećanjem od 10 puta ili više da pregledate oštricu. Mikro pukotine obično se pojavljuju kao odvajanje međuslojeva ili fine linije na površini, a neke mogu biti popraćene oksidacijskom diskoloracijom.
Taktilna povratna informacija: Nježno pogladite oštricu prstima, a pukotine mogu proizvesti fini zrnati osjećaj zbog neravne površine.
2. Tehnologija ispitivanja bez razaranja
Ultrazvučno ispitivanje: korištenjem principa visoko-frekventne refleksije zvučnog vala mogu se locirati unutarnje pukotine dubine veće od 0,1 milimetra, što je prikladno za kontrolu kvalitete vrhunskih-prilagođenih alata za rezanje.
Difrakcija X-zraka: analizom promjena u strukturi rešetke čeličnih slojeva mogu se identificirati područja koncentracije mikro naprezanja, ali cijena opreme je visoka i uglavnom se koristi u scenarijima znanstvenog istraživanja.
3, Popravak mikropukotina: od lokalne obrade do cjelokupne rekonstrukcije
1. Blage pukotine (šir<0.1 millimeters)
Mehaničko brušenje: Koristite brusni papir od 600 za lagano brušenje područja pukotine duž smjera slaganja, uklonite sloj oksida i nanesite mineralno ulje za hranu kako biste spriječili širenje korozije.
Lasersko zavarivanje: Za kritična područja kao što je korijen oštrice, koristi se laserska-zraka niske snage za topljenje međusklopa čeličnog sloja i njegovo ispunjavanje čistim željeznim prahom kako bi se postiglo besprijekorno spajanje. Temperatura mora biti strogo kontrolirana (manja ili jednaka 800 stupnjeva) kako bi se izbjeglo omekšavanje u zoni utjecaja topline.
2. Umjerene pukotine (širine 0,1-0,3 mm)
Popravak zavarivanjem argonskim lukom: Upotrijebite žicu za zavarivanje koja odgovara sastavu osnovnog metala (kao što je W18Cr4V brzo-čelik), otvorite utor u obliku slova V (kut utora od 60 stupnjeva) na pukotini, ispunite i zavarite u slojevima i sinkrono udarite čekićem da smanjite naprezanje. Nakon zavarivanja potrebno ga je kaliti na 560 stupnjeva 2 sata.
Rekonstrukcija slaganja: Ako pukotina prodire kroz više slojeva čelika, potrebno je odrezati oštećeno područje i ponovno kovati sloj. Proces uključuje: zagrijavanje gredice na 1250 stupnjeva → dvostruko križno kovanje → pet presvlačenja i pet povlačenja → kiselo pranje i razvijanje → fino poliranje kako bi se osigurala besprijekorna veza između novog sloja i izvorne strukture.
3. Severe cracks (width>0,3 milimetra)
Sveukupno žarenje i ponovna proizvodnja: Zagrijte alat na 850 stupnjeva i držite ga 4 sata, zatim ga ohladite u peći kako biste u potpunosti uklonili zaostala naprezanja, a zatim ponovno kaljenje (kaljenje u ulju od 1280 stupnjeva) i trostruko temperiranje (560 stupnjeva × 1 sat) kako biste vratili performanse alata.
Zamjena materijala: Ako pukotine uzrokuju gubitak strukturne čvrstoće (kao što je lom oštrice), potrebno je čeličnu gredicu zamijeniti istim materijalom i ponovno je iskovati te koristiti tehnologiju zavarivanja vakuumskim elektronskim snopom za postizanje besprijekornog spoja.
4, Prevencija mikropukotina: od odabira sirovina do standarda uporabe
1. Kontrola sirovina
Odabir čeličnih ingota pretopljenih električnom troskom (kao što je čelik u prahu CPM S30V) s visokom čistoćom i finim i ujednačenim karbidima može smanjiti rizik od segregacije.
Strogo provjeravajte dubinu sloja za dekarburizaciju u sirovinama (Manje od ili jednako 0,1 mm) kako biste bili sigurni da je dopuštenje za rezanje veće od debljine sloja za dekarburizaciju.
2. Optimizacija procesa
Proces kovanja: Usvojena je metoda kovanja s dvostrukim unakrsnim smjerom, a karbidi se fino raspršuju i raspoređuju kroz kovanje s pet uzdizanja i pet povlačenjem s više vatre kako bi se poboljšala čvrstoća vezivanja sloja čelika.
Specifikacije toplinske obrade:
Kaljenje: Usvajanje stupnjevitog procesa kaljenja (1280 stupnjeva grijanja → 650 stupnjeva slane kupke → kaljenje u ulju), kontrolirajući brzinu hlađenja ispod kritične vrijednosti.
Kaljenje: Unutar 30 minuta nakon kaljenja, provodi se kaljenje na 560 stupnjeva u trajanju od 1 sata. Nakon tri kruga kaljenja, sadržaj zaostalog austenita je manji ili jednak 5%.
Površinska obrada: odmah nakon kaljenja izvršite tretman starenjem na niskoj-temperaturi na 190 stupnjeva tijekom 4 sata kako biste uklonili rizik od vodikove krtosti; Površina presvučena kompozitnim premazom od nano titan dioksida za povećanje otpornosti na koroziju u slanoj vodi.
3. Korištenje i održavanje
Kontrola okoliša: Izbjegavajte produljeno izlaganje slanoj vodi ili vlažnom okruženju. Odmah obrišite oštricu krpom od mikrovlakana i nanesite pčelinji vosak kako biste spriječili hrđu nakon uporabe.
Standardi rezanja: Zabranjeno je rezati tvrde predmete (poput kostiju i metala). Nakon rezanja kiselih sastojaka (poput limuna), potrebno ih je odmah očistiti i nauljiti.
Redovita inspekcija: Provedite ispiranje kiselinom i testiranje razvijanja svakih 6 mjeseci, s fokusom na inspekciju područja koncentracije naprezanja kao što je korijen oštrice i spoj slojeva.
