Härten und anlassen einer Federstahlklinge

[Mechwyn]

Liebe Leute...

...vielleicht könnt ihr mir da weiterhelfen. Ich habe mich an meine erste größerer Klinge (meine Version eines Katanas) gewagt. Mein verwendeter Rohstoff war eine uralte Blattfeder aus den 50ern oder vielleicht noch früher. Die genaue Werkstoffbezeichnung hab ich also leider nicht. Bei einer Funkenprüfung am Schleifstein haben sich relativ kleine, rötlich-gelbe Funken mit nur unwesentlich auftretenden Spritzkerzeneffekt gezeigt. Schätze der Kohlenstoffgehalt ist nicht wahnsinnig hoch...
Was habe ich vor: Die Klinge mit einem gleichmäßigen Lehmmantel bedecken (um Bläschenbildung zu verhindern und die Oxidationsreaktion auf der Oberfläche gering zu halten) und in einer Holkohleesse auf Orangerot zu erhitzen. Danach in Speiseöl (ca. 60°) abschrecken.
Soweit müsste alles klappen, aber anschließend sollte ich díe Klinge ja noch anlassen. Da bin ich mir noch absolut unsicher.
Folgende Möglichkeiten hab ich mir überlegt:
1. Das Schwert in ein Stück Regenrinne hängen und mittels Heißluftfön auf ca. 250° erhitzen (Zeit?)
2. Schwert nach dem Ölbad reinigen und nochmals ins Feuer halten. (Sehr ungenau find ich... da es beim Härten dunkel ist hab ich irgendwie keine Möglichkeit irgendetwas zu kontrollieren... Taschenlampe wirds wohl nicht so bringen)
3. Restwärme des Schwertes nützen und nicht ganz abkühlen lassen... aus dem Öl holen, Oberfläche abkratzen, warten bis es sich verfärbt... dann wieder ins Öl. (Gleiches Problem wie bei 2... Dunkel, wenig Erfahrung...)

Vielleicht fallen euch ja einige Blödheiten meinerseits auf... bitte darum mich aufzuklären..

 

[Nemo.26]

"Anlassen in der Friteuse" wäre bestimmt die richtige Lösung für dein Problem.

Also 1-3 Gasbrenner (je nach Klingenlänge) unter die Regenrinne die mit Öl gefüllt ist stellen und vorsichtig auf max. 180°C erhitzen (Selbstenzündung beachten und nicht mit Wasser löschen!!!!!!) und die Temperatur durch regeln der Gasbrenner auf 5°C genau einstellen...

 

[sanjuro]

Härten und Anlassen einer Federstahlklinge

....Ich habe mich an meine erste größerer Klinge (meine Version eines Katana) gewagt. Mein verwendeter Rohstoff war eine uralte Blattfeder...... Die genaue Werkstoffbezeichnung hab ich also leider nicht. Bei einer Funkenprüfung am Schleifstein haben sich relativ kleine, rötlich-gelbe Funken mit nur unwesentlich auftretendem Spritzkerzeneffekt gezeigt....Was habe ich vor: Die Klinge mit einem gleichmäßigen Lehmmantel bedecken (um Bläschenbildung zu verhindern und die Oxidationsreaktion auf der Oberfläche gering zu halten) und in einer Holzkohleesse auf Orangerot zu erhitzen. Danach in Speiseöl (ca. 60°) abschrecken.....

Hier im Forum ist zu dem Thema bereits umfassend berichtet worden; das solltest Du einfach mal nachlesen, das wird Dich weiterbringen.
Erstes Problem, das ich sehe: wenn das verwendete Material bei der Funkenprobe tatsächlich so wie berichtet kaum Kohlenstoff enthält, dann könntest Du Dir eigentlich die Mühe des Härtens sparen. Eine Blattfeder sollte allerdings wenigstens 0,55% C haben.

Interessant in diesem Zusammenhang wäre, welchen Weg der Formgebung Du gewählt hattest und ob die Feder sich dabei als gut gehärtet präsentierte.

Die Härtetemperatur ist kirschrot, nicht orange (wird aber hier im Themenbereich hundertfach korrekt erwähnt - auch in allen besseren Schmiedebüchern).

Die Bläschenbildung hat eher etwas mit der Bewegung der Klinge im Härtebad zu tun, weniger mit dem Lehmmantel. Es wird häufig unterschätzt, welches Volumen des Härtebads erforderlich ist, um die gewünschte rasche Abkühlung der Klinge zu erzielen. Ein dickes Rohr oder eine Regenrinne sind da meist nicht genug.

Gruß

sanjuro

 

[Mechwyn]

@sanjuro...

Erstmal: Gelesen hab ich hier echt schon sehr ausführlich. Meine Möglichkeiten die ich aufgezählt habe sind bereits das Ergebnis dieser Informationen.
Laut meinem Wissen muss man Federstahl auf 830 bis 870° bringen um ihn härten zu können. Deswegen Orangerot (Hellrot)... Kirschrot wäre ja etwa 780 bis 800°.
Das mit dem zu kleinen Volumen ist allerdings eine sehr interessante Information. Daran hab ich noch gar nicht gedacht. Meine Eigenbau-Blechwanne (mit Deckel) hat etwa: 100x14x12cm... Die Klinge ist 88cm lang und max 3x0,7cm dick. Im Moment wiegt sie 1,1kg.
Die Formgebung ist so wie ich sie haben möchte (Sori etwa 1,3 cm). Also die zusätzliche Verformung bei der Differentialhärtung ist nicht nötig. Hammon wäre schön, aber bei Federstahl muss der nicht sein... ist für mich auch so noch kompliziert genug...

@Nemo... also das mit der Friteuse klingt gut...

 

[U. Gerfin]

Das hört sich nach viel guter Motivation an, zur ordentlichen Ausführung müßtest Du aber noch ein paar Punkte bedenken:

1. Der Stahl.
Ich gehe davon aus, daß das Material aus einer großen Blattfeder für einen Lastwagen o. ä. stammt.
Die wurden vor 50 Jahren und früher aus Kostengründen aus Silizium-Manganstählen gemacht. Das bewegt sich alles so im Bereich der Stähle 1.0900 bis 1.0970. Welcher es nun genau ist, ist wohl nicht mehr festzustellen-es sei denn, Du lässt eine kostenaufwendige Analyse machen.
Letztlich entscheidend ist das nicht, da alle diese Stähle für den genannten Zweck halbwegs geeignet sind. Wunder darfst Du aber nicht erwarten.

2. Die Erwärmung zur Härtung.
Die Glühfarben sind an sich ganz gut ungefähren Temperaturrahmen zuzuordnen, wenn man die Lichtverhältnisse kennt. Im Dunkeln sieht etwas schon hellrot aus, das im Hellen kaum als glühend zu erkennen ist. Grundsätzlich sollte man am unteren Rand der Härtetemperatur bleiben.
Bei abgedunkelter Schmiede ist hellrot allemal heiß genug.
Da Du sicher noch einen Rest des Materials hast, würde ich mit diesem Rest Härteversuche machen, bevor Du Dir die ganze Arbeit mit der langen Klinge verdirbst.
An diesen Probestücken kannst Du auch gleich das Anlassen üben- dazu später mehr.

3. Das Feuer
Ein ordentliches Holzkohlefeuer ist gut.
Du musst aber bedenken, daß Du in einenm kurzen Feuer immer nur einen Teil der Klinge erwärmen kannst. Das kann man durch Hin- und Herziehen der Klinge im Feuer ausgleichen. Es besteht dabei aber die Gefahr, die Klinge örtlich zu überhitzen.
Ein möglichst langes Feuer ist daher dringend anzuraten.

4. Das Abschreckmedium.
Gegen Speiseöl ist an sich nichts einzuwenden.
Dein Ölbad könnte aber unterdimensioniert sein.
Mach mal eine Mischkalkulation- nur so über den Daumen- wie heiß Dein Öl- maximal 15 Liter überschlägig, eher weniger- werden wird, wenn über ein kg heißer Stahl mit ca. 850 Grad hineingesteckt wird.
Bei der geringen Tiefe des Bades wird an der Oberfläche mit großer Sicherheit die Zündtemperatur des Öls erreicht.
Ein senkrecht stehendes Rohr wäre wegen der besseren Überdeckung und der einfacheren Löschmöglichkeit günstiger.
Das Härten würde ich jedenfalls im Freien und mit großer Vorsicht machen.
Niki Lauda kann ja in vielem ein Vorbild sein, aber nicht in allen Bereichen.

5. Das Anlassen.
Das ist eigentlich das geringste Problem, das ich sehe.
Du könntest etwa so vorgehen:
Im Feuer wird zugleich mit dem Aufwärmen der Klinge zum Härten ein ordentlicher Brocken Eisen erhitzt. Er muß eine flache Oberfläche haben und zwei kg sollte er schon wiegen.
Sofort nach dem Abschrecken der Klinge und nachdem der erste Herzdatterich abgeklungen ist, werden alle 15 cm an Klingenrücken/Seite Stellen vorsichtig blankgeschliffen.
Die Klinge wird dann auf den Eisenbrocken gelegt und scharf beobachtet, bis an den blanken Stellen die gelbe Anlaßfarbe auftritt.
Dann wird an dieser Stelle gekühlt und die nächste Klingenpartie entsprechend angelassen.
Wenn Du das von der Angel bis zur Spitze gemacht hast, ist die Klinge sicher noch nicht perfekt angelassen. Sie ist aber soweit angelassen, daß sie normal behandelt werden kann, ohne daß man Risse befürchten muß.

6. Schleifen und endgültig anlassen.
Die Klinge kann dann- bitte nicht mit der Flex oder dem Bandschleifer, sondern mit einem langsam im Wasser laufenden Stein- geschliffen werden.
Hat sie allseits eine blanke Oberfläche, kann sie nach Belieben angelassen werden. Das geht wieder mit dem Eisenklotz oder -vorsichtig- mit der Lötlampe oder auch über dem Feuer. Goldgelb als Anlaßfarbe genügt bei diesen zähen und robusten Stählen.

Wenn Dir die Klinge doch um die Ohren fliegt, liegt das nicht an einer zu hohen Härte, sondern an grobem Korn durch falsches Schmieden.

Als Gag könntest Du die Klinge auch differentiell anlassen.
Dazu wird sie mit der Schneide nach unten in den Schraubstock eingespannt, feuchtes Holz zwischen den Backen ist günstig, muß aber nicht sein.
Der freiliegende Rücken und ein Teil der Klingenseite wird mit dem Lötbrenner auf hellblau bis grünlich erhitzt, die Schneide bleibt unberührt.
Das sollte zu einem federharten Rücken bei voll erhaltener Schneidenhärte führen.
Ein Hamon im eigentlichen Sinn entsteht dadurch nicht. Durch leichtes Anätzen in fein geschliffenem und poliertem Zustand kann man aber die höher angelassenen Zonen sichtbar machen.

Ich hoffe, das hilft Dir ein bißchen weiter und entmutigt Dich nicht.

Freundliche Grüße

U. Gerfin

 

[Mechwyn]

@Gerfin...

Kurz und gut: DANKE... Das sind einmal brauchbare Tips!

Also Wunder erwart ich mir sicher keine. Ich hatte dieses Material bei mir herumliegen und da ich schon immer mal ein Katana schmieden wollte ...

Bisher hab ich den Klingenrohling auch recht "klassisch" behandelt.. also das Rohmaterial zu einem Sunobe gehämmert und dann die Klinge daraus geformt, anschließend mit der Feile die Geometrie ausgestaltet. Also eine Flex hat er nur einmal gesehen... beim abschneiden...... seither nicht mehr.

Das mit dem Anlassen klingt durchaus machbar für mich. Der Tip mit dem differentialen Entspannen ist echt eine Überlegung wert.

Mir macht jetzt eher das Härtebad Sorgen... hm... Wäre wirklich nicht gut wenn mir das Ding zu heiß wird. Ich mach das zwar alles im Freien (deswegen hab ich ja die Problematik der Dunkelheit) aber so ganz wohl ist mir jetzt nicht mehr bei der Sache. Meine Blechwanne hat zwar einen Deckel den ich planmäßig zu 3/4 geschlossen habe, aber vielleicht werd ich mich um etwas Größeres umsehen. Mich stört da nur der höhere Ölverbrauch, aber besser der als eine Stichflamme im Gesicht..

Danke nochmals für die ausführlichen Tipps!

 

[Mechwyn]

Hallo...

Nocheinmal kurz zurück zum Härten. Ich habe mir nun eine größere Wanne gebaut mit 38 Liter Füllmenge Öl. Das müsste doch ausreichen oder? Gibts da eine Formel wie man das berechnet?

 

[Nemo.26]

Google mal nach der Formel für die "spez. Wärmekapazität", stelle die Formel nach delta T um und schon weißt du um wie viele Grad sich dein Öl erwärmt. Stimmt zwar nicht 100%ig, ist aber für die Praxis genau genug.

Ansonsten... Versuch macht klug. Mach ein 1kg Stückchen Stahl warm und packs ins Öl... dann misst du die Temperatur...

 

[U. Gerfin]

Eine Formel, die alles beantwortet, gibt es nicht.
An sich wäre es eine einfache Mischkalkulation, wenn da nicht ein paar Besonderheiten wären.

Wenn man davon ausgeht- was aber schon nicht zutrifft- daß die spezifische Wärme von Eisen und Öl gleich wäre, könntest Du so rechnen: 30 l Öl mit 60 Grad und 1 kg Stahl mit 800 Grad =

60 x 30 + 1 x 800 =2.600 : 31 = 84 Grad C

Das kannst Du als Faustformel benutzen- ganz stimmt es nicht, weil, wie gesagt, die spezifische Wärme von Öl und Stahl unterschiedlich ist.
Das ist für die Modellrechnung nicht schlimm, da Flüssigkeiten in der Regel eine deutlich höhere spezifische Wärme haben als Metalle. Wenn Du es genau wissen wolltest, müßtest du eben die jeweiligen Werte für die spezifische Wärme heraussuchen.

Es ist aber noch etwas zu berücksichtigen: Der Wärmeausgleich stellt sich ja nicht blitzschnell dar, sondern das mit der Klinge in Berührung geratene Öl gibt seine Hitze an die weiter entfernten Teile des Öls ab.
Bei zu geringer Überdeckung würden also Teile des Öls in der Temperatur vorauseilen und könnten die Flammtemperatur erreichen und überschreiten. Wenn das bis zur Oberfläche des Bades geschieht, kommt es zur offenen Flamme. Deshalb ist es wichtig, daß die Klinge mit allen Teilen tief genug eingetaucht werden kann. 5 cm Badtiefe über dem höchsten Teil der Klinge dürften genügen, mehr wäre besser.

Freundliche Grüße

U. Gerfin

 

[Mechwyn]

Also die Wanne ist jetzt 20cm x20cm x 100cm... die Klinge 3cm hoch...plus Sori von etwa 1,5 cm... plusminus sollte ich genügend Spielraum haben. Dass die Oberfläche sicher ein wenig Feuer fangen wird glaub ich auf jeden Fall. Dafür hab ich ja dann auch einen Deckel. Ungünstig wär es nur wenn ich das gesamte Härtebad zu sehr aufheitzen würde...

Übrigens das mit dem differentialen Anlassen hab ich schon ausprobiert...... klappt ganz gut.

Danke für die raschen Antworten..

 

[Mechwyn]

Also kurzer Lagebericht:
Das mit dem Ölbad in ungefähr 30 Liter Speiseöl hat problemlos funktioniert... kaum Flammen, ein wenig Rauch... Deckel drauf... passt.
Die Klinge hat das Eintauchen unbeschädigt überstanden und ist nun teilweise gehärtet...
... ja teilweise, weil ich es leider nicht geschafft hab auf der ganzen Länge die notwendige Hitze zuzuführen... Meine Esse ist da wohl etwas zu schwachbrüstig. Ich kann sie nach belieben umbauen und hab wie angeraten ein längliches Feuer gemacht und die Klinge sanft, langsam hin und her durchgezogen (etwa 30 bis 40 min)... Leider ist das Gebläse nur in einem kleinen Bereich aktiv und hat es nicht geschafft den Rest der Kohlen aufzuheitzen... naja... Versuch macht klug... oder so...
Fazit: ein Umbau steht wieder mal an... obwohl sie jetzt grad so super für das normale Schmieden funktioniert...

Ansonsten: Danke für die Tips... Keine Brandwunden oder ähnliches und die Klinge ist auch noch ok... was will man mehr