Tiefkühlen

[roman]

Aus unserer privatbrauerei (Günter & Roman)
Tiefkühlen

Das TK ist eigentlich nix anderes als ein fortgeführtes Abschrecken.
Werkstoftechnischer Hintergrund:
Weil durch die starke Lösung der Legierungselemente während des Autenitisierens, die Sättigung des Materials mit austenitstabilisierenden Elementen (Erweiterung des Gamma-Gebietes) zunimmt, kann beim Abschrecken nicht mehr aller gebildeter Austenit umgewandelt werden>>Restaustenit (RA). Gleichzeitig spricht man auch davon das sich Martensitstart (Ms) und Martensitfinish (Mf) zu tieferen Temperaturen hin verschieben. Beim RA handelt es sich um eine sog. "metastabile Pahse" >> mit der Zeit tritt eine Stabilisierung ein (ca. 2 Std. nach dem Abschrecken auf Raumtemperatur). Je mehr Zeit verstreicht desto stabiler ist der RA und umso weniger kann (z.B. durch TK) umgewandelt werden.
Die Umwandlung vollzieht sich mit Schallgeschwindigkeit. Die Optimaltemperatur bezgl. der effektivsten Umwandlung beim TK, ist sonderbarer Weise bei ca. -100°C. Tiefer bringt hinsichtlich des Umwandlungsrfolges nix mehr, jedoch die Rissgefahr erhöht sich bei großen und kompliziert geschnittenen Bauteilen drastisch.
TK nach dem Anlassen vermindert den Erfolg, da sich der RA durch das Anlassen bei niederen Temperaturen zu stabilisieren beginnt.

Empfehlung:
Falls möglich, unmittelbar nach dem Abschrecken TK.
Sicherstellen, dass das ganze Bauteil über den gesamten Querschnitt herabgekühlt ist.
Längere Haltezeiten auf TK-Temperatur wegen Rissgefahr vermeiden und bringt auch nix weiter
Der Zyklus: Abschrecken/TK/Anlassen/TK/ Anlassen ist für unsere Anwendungen der optimale
Das mit dem TK macht natürlich nur bei den prädestinierten Legierungen Sinn (viel Kohlenstoff, Chrom,....)die grundsätzlich zu verstärkter Restaustenitbildung neigen

[ 18-07-2001: Nachricht editiert von: roman ]

 

[Guenter]

Und noch eine Frage dazu:
Einige schreiben, Das Messer soll nicht in die Trockeneis/Aceton-Mischung (wohl das Einfachste, um wenigstens -60°C zu erreichen) getaucht werden, sondern im Isolierbehälter darüber abgelegt werden, andere Tauchen es sofort von Raumtemperatur aus voll ein. Was ist sinnvoller? Ergibt die zweite Methode eventuell einen Verzug oder anderen Nachteil/Vorteil?

 

[Guenter]

Hallo Roman und alle Stahlexperten,

im verschiedenen Datenblättern der Hersteller wird "Tiefkühlen nach dem ersten Anlassen" empfohlen. In einigen Diskussionen der amerikanischen Messerforen wurde gesagt, das TK sollte sofort im Anschluß an das
Abschrecken erfolgen.
Was meint ihr dazu?
Stahlabhängig? oder generell?

 

[roman]

Nun Aceton würde ich gegen Spitritus tauschen, ist günstiger umwelt- und hautfreundlicher. Damit kriegst Du -78°C in der Flüssigkeit.
Das Thema das da hinter eintauchen/drüberlegen steckt heisst Rissgefahr. Ist nur sinnvoll falls eine Rissgfährdung zu vermuten ist, da außen dann kühler sein wird als innen >>Spannungen!. Bei unseren Anwendungen seh ich da keine Gefahr.
Also gilt:
Falls möglich, unmittelbar nach dem Abschrecken TK direkt in der Flüssigkeit (auch bei flüssigem Stickstoff)

 

[gast]

In den USA wird die sogenannte Cryogenic mit flüssigem Stickstoff schon lange betrieben. Insbesondere um die Schitthaltigkeit von Werkzeugen zu verbessern. Bei meiner suche im Internet bin ich auf Beschreibungen gestoßen, die bei flüssigem Stickstoff dringend vor zu rascher Abkühlung warnen. Vielmehr sollen die Klingen zunächst auf einem Rost über dem Stickstoff liegen und im isolierten Behälter in den der Stickstoff langsam eingeleitet wird Lagern. Damit erfolgt eine langsame aber gründliche und weniger rissgefährdende Abkühlung. Zur Lagerzeit macht man es sich recht einfach. Nach der Abkühlung einfach ruhen lassen, bis der Stickstoff verdampft ist und die Klinge sich wieder erwärmt hat. Das kann dann schon mal einen Tag dauern. Die Fachleute schreiben dazu ..the longer the better.Wichtiger ist dabei aber, dass man es sich erspart die tiefkalte Klinge mit wrmer Zange anzufassen. Bereits das kann zur Rissbildung führen.
Ich benutze Trockeneis. Labore, die Trockeneis geliefert bekommen erhalten dies in Styropor Boxen. Ein ideales Kühlgefäß für unseren Zweck. Die Klinge lege ich mit Trockeneis in einen Gefrierbeutel und gieße Isopropanol darüber, Spiritus tut es aber auch. Danach vergesse ich die Kiste einfach für einen Tag...fertig. ATS-34 reagiert gut darauf, ca 2-3 Grade HRC Härtezuwachs als Beweis der Gefügeumwandlung. Anschließend lasse ich 2 fach bei ca. 200 C an.

Gruß

Volker

 

[Maik Amelmann]

Hmm, Roman meint "Längere Haltezeiten auf TK-Temperatur wegen Rissgefahr vermeiden und bringt auch nix weiter", technikus "the longer the better". Was ist denn nun eine "gute Haltezeit" in der Tiefkühlphase? Gibt's dazu irgendwelche harten fakten oder geht das wieder in den Bereich der religiösen Einstellung?

 

[roman]

nun... Its as simple as that:
unserer Klingen liegen eigendlich immer bei einem Materialquerschnitt < 10 mm abgesehen von integralen Parierstücken Interframe... die sind aber für das Thema Schneiden Irrelevant.
also sind eine tauchzeit von ca.30 Minuten für alles ausreichend.
Für alles weitere schnappt dir einfach mal ein gutes Fachbuch da kann man das alles nachlesen.
:angst:

 

[gast]

Hallo Maik,

nach meinen Recherchén haben die Freunde in USA die längste Erfahrung mit dem Tiefkühlen. Bill Bryson, ein Professor der Uni Edmonton hat viel darüber geschrieben. Ich habe einen interesanten Artikel mit "Kochrezept" aber leider den Link noch nicht wieder gefunden. Hier aber eine Seite mit geballter Info, damit du nicht so viele Bücher kaufen musst...allenfalls ein gutes Englisch-Lexikon könnte hilfreich sein: http://dmoz.org/Science/Technology/Cryotechnology/Cryogenic_Processing_of_Materials/
Ich suche aber weiter bzw. wenn du mir deine e-mail Adresse schickst scanne ich eine Kopie auf Wunsch mit deutscher Kurzfassung.

Gruß
Volker

 

[Sven-Eric Lexa]

Die seiten von o.Technikus sind echt spitze. Ich möchte noch diesen link empfehlen http://www.cryointegrity.com/extend.html[/URL]. Man kann deutlich erkenne das Stähle die mehr als 1 % C-Gehalt haben noch ein großeß Potential bei Temperaturen unter -180°C
haben.

 

[Guenter]

Die 817% Verbesserung der "wear resistance", die in o.a. Tabelle beim D2 angegeben sind beim kühlen auf -310°F sind für mich bei richtig gehärtetem Material kaum glaubhaft, dann wäre dieser D2 besser oder mindestens gleich gut wie CPM10V. Wozu würde man diesen dann noch herstellen?

 

[roman]

Nun nimmt man mal einen zwar gut gehärteten aber nicht im sekundärhärtemax angelassenen D2 dann sind bei sagen wir mal 1050°C Härten gut 20-30% Restaustenit drin. Wenn man die nun umwandelt dann kann man da schon auf diese Werte kommen. Aber das ist nicht On-top eine bereits sehr guten WB zu sehen sondern eben nur als ein anderer weg dotrhin zu kommen.

Was hier eben mal wieder aus marktetinggründen weggelassen wurde günter, dass ist der Bezugspunkt von dem aus gestartet wird um dieses Steigerungspotential zu erhalten.
Ich gebe Dir da voll recht, dass es nicht sein kann, dass der D2 plötzlich mehr als in ihm steckt leisten kann. Er wird niemals einen 10 V erreichen in punkto Verschleisfestigkeit.

Zu den Cryogeschichten die die Amis da propagieren da mag was dran sein das es neue Erkenntinsse gibt noch ein wenig mehr rauszuholen. aber ich glaub nicht an diese Ultradimensionen wie dort geschildert werden on top einen herkömmlichen guten WB.

 

[Flaming-Moe]

@Roman: kannst du mal grob umreißen, wie die, in deinen Augen, optimale WB für den, in deinen Augen, alles andere als optimalen D2 aussieht?

So daß ich es halbwegs nachvollziehen und das nächste mal meiner Härterei vorlegen kann.

Worauf kommt es an?

 

[bert]

1050°C Härten/ Öl/Richten/Tiefkühlen/Anlassen/Abschrecken/ Tiefkühlen/Anlassen/Abschrecken.

Mitlerweile härte ich meine Klingen selber. Und das Ergebinis ist beachtlich. Ich härte jede Klinge einzeln somit bekommt sie sehr viel Aufmerksamkeit.

Früher habe ich bei Bodycote und Rübig härten lassen. Letzterer ist besser. Zufrieden war ich aber mit beiden nicht wirklich.

Selber zu härten ist das Beste was man tun kann!!


tschau

bert.

 

[roman]

Die optimale WB ist ja nicht einfach ein Standardrezept das immer passt.
Dazu sollte man schon überlegungen anstellen was ich von dem Stahl erwarte, das beeinflusst dann eben auch die WB.

Ansonsten wenn bert noch die Zeiten fürs halten und die temperaturen fürs Anlassen mal hinschreitbt, dann denke ich ist da grundsätzlich sehr viel richtig.

Wobei ich in letzter zeit mir überlegt habe, dass besonders bei solchen Grobkörnigen stählen wie der D2 oder bei solchen Legierungen die aufgrund ihrer Zusammensetzung zwar monster Verschleißbeständig aber nie gänzlich rostbeständig sind (z.B. D2; D7 usw.)man im Anwendungsfall Messer eben doch auf die sowieso nicht ausreichend vorhandene verminderung der Rostbeständigkeit durch TK und niedrig Anlassen verzichtet und mehr auf Zähigkeit durch Hochanlassen setzt.
Der Vorteil wäre dass man ein wenig dünnerer klingen machen könnte was der Schneidfähigkeit zugute kommt.

Und wenn man eben wirkliche Rostbeständigkeit will dann muss man eben einen entsprechende Legierung wählen die das kann.

 

[luftauge]

Gibt es irgendwo einen "empfohlenen" oder entwickelten Temperaturverlauf für die einzelnen Schritte Abschrecken - TK - Anlassen,... ?
Nur als grober Anhalt, z.B. T +/- 20°C für den Wechselpunkt TK zum erneuten Anlassen.

Die Schritte in der Folge sind mir nun klar, aber einige "Skrupel", die wechselnden Extreme ansatzlos direkt aufeinander folgen zu lassen, hätte ich schon.
Von ca. 1050°C auf ca. 100°C auf ca. -78°C ist im Verlauf "relativ" gleichmässig abnehmend,
aber danach von -78°C unmittelbar wieder auf 150°C (180 - 190°C), schreckt mich doch etwas ab...
Frage konkret:
Nach TK erst Raumtemperatur, oder direkt in den Backofen ?

Gruß Andreas

 

[bert]

roman:
die klinge wärme ich vor (700°C), gehe zügig auf härtetemperatur 1050°C. als halte-richtwert gilt 5-10min pro 10mm materialstärke. ich bleibe durch das vorwärmen im unteren zeitbereich.

angelassen wird die klinge 2x bei 250°C je eine stunde.

anlassen sollte laut romans buch (das ich sehr gut finde) auch kürzer möglich sein.
dabei gibst du eine zeit von einer stunde je 10mm materilstärke an. das ergibt bei einer 4mm klinge eine zeit von ca.24min.

was bringe dann für dich eine anlasszeit von mindestens 1std?

tschau

bert.

 

[roman]

Also Haltezeit kann bei 1050°C durchaus 30 min betragen.
Vorwärmen ist sehr gut mit 700°
Anlassen würde ich deutlich niedriger bei 200-210° mindestens 1 Stunde falls man über die 10mm Wandstärke rausgeht dann addiert man die angesprochenen 1std/10mm. Dies ist vorallem wichtig bei solch niederen Temps weil die Höherlegeirten Stähle schlechte Wärmeleiter sind.

 

[bert]

roman: eine haltezeit von 30min. mit vorwärmen kommt mir schon sehr lange vor. bei sagen wir mal 4mm materialstärke.

was die anlasszeit betrifft scheiden sich auch die geister, so kommts mir vor.

das kommt auch in deinem buch für mich nicht deutlich hervor.
seite 97 kontra 106.


manche lassen 3x an, manche mindestens 2std.

auch über die härte-haltezeiten gibt es immer verschiedene meinungen.

in deinem buch schreibst du:" In der Regel rechnet man mit einer Haltezeit auf Härtetemperatur von fünf bis zehn minuten je 10mm Wandstärke des Werkstückes(bzw. Stärke der Klinge)

damit kommt man aber nicht auf 30min?


ausgehnend von einer materialstärke von 4mm und einer gesamtlänge von 200mm eines messerrohlings.


was ist dran an den zeitangaben?
macht es einen unterschied ob ich 30mm-60mm-120mm anlasse, und das vielleicht noch dreimal?

tschau

bert.

 

[roman]

Kapitel 3.1.9 sagts dir genau zum Thema Anlasszeiten
Auf Seite 106 ist nur angegeben das sie Anlassschubilder gewöhnlich mit diesen Parametern gemacht werden.
Auf 97 sind die Allgemeinen Hinweise was fehrt da geb ich Dir recht ist unter 3.1.9 zu sagen dass mindestens 1 Stunden zu halten ist auch bei geringern Querschnitten als 10 mm.

Zu den Haltezeiten da geb ich Dir recht für normale Stähle ist das ok 1.2379 ist aber ein höher legierter Stahl und da findest Du zwei Sätze weiter.... bei höher legeirten Stählen ist zu berücksichtigen,...längere Haltezeiten bei höheren temp...

30 Min ist OK bei dieser Temp. um Mehr zu lösen muss man dann schon höher gehen mit der temp. das Kornwachstum ist vernachlässigbar dabei, weil es ein hochlegierter Stahl ist und die verbleibenden Karbide da KW drastisch hemmen.

Zu Deiner Frage wegen den Abmessungen je dicker desto länger vorallem bei niederen Anlasstemperaturen.

3x anlassen ist nur bei den höherlegierten notwendig zwegs des Restaustenits notwendig bei den einfachen Stäheln reicht 2x aus