Bohler K110 (AISI D2 / JIS SKD11, DIN 1.2379) er et af de vigtigste ståltyper, som jeg bruger til mine køkkenknive. Det er klassificeret som et hypereutektoid koldt værktøjsstål til bearbejdning, der typisk anvendes til stanseforme, skæreknive, skæreknive, formningsstempler, knurler, gages (stik og gevind), stempler, trimningsstempler osv.
Egenskaberne af et værktøj (i dette tilfælde et knivblad) afhænger af værktøjets udformning, den nøjagtighed, hvormed værktøjet er fremstillet, valget af stål og valget af varmebehandling.
Bohler K110 Kemisk sammensætning (gennemsnitlig %)
C: 1,55, Mn: 0,30 , Si: 0,30, Cr: 0,30, Cr: 11.30%. V: 0,75, og Mo: 0,75.
Hvorfor jeg kan lide det
- Det høje kulstofindhold for høj hårdhed: 60+HRC
- Høj slidstyrke. Ca. 8 gange så høj som for almindeligt kulstofstål på grund af tilstedeværelsen af karbider.
- Blodfri. Godt næsten. På grund af den høje procentdel kulstof i stålet trækker det det meste af de 12 % krom ud i kromkarbider, hvilket efterlader ca. 5,8 % tilbage til smudsafvisende egenskaber.
- Stabilitet under varmebehandling.
- D2 er blevet brugt i mange knive, berømt af producenter som Bob Dozier.
- God kantfastholdelse: Bedre end N690, ATS-34/154CM og 440C.
Bekymringer
- Høje Autiniseringstemperaturer vil øge/forgrove kornstørrelsen, hvilket ikke er ønsket i knivblade, da det mindsker sejheden.
- Beskyttelse under varmebehandling er afgørende, da en åben atmosfære giver op til .014″(.35mm) lag af dekarbonisering og et mærkbart tab af legeringselementer.
- Længere holdetider vil øge opløsningen af carbider, hvilket resulterer i øget as-quenched hårdhed. Men nedsat sejhed.
Varmebehandlingsopskriften:
- Målet er at reducere kornstørrelsen, fordele karbiderne ensartet i hele matricen og opnå 60+ HRC, samtidig med at man minimerer tilbageholdt austenit.
PreQuench:
- Interkritisk udglødning ved opvarmning til og fastholdelse ved en temperatur mellem Ac1- og Ac3-temperaturen (830 °C) for at opnå delvis austenitisering. Dette efterfølges af langsom afkøling i ovnen eller anvendelse af vermiculit eller et andet isolerende medium, hvilket fører til den endelige mikrostruktur af sfæroidale karbider, der er jævnt fordelt i en ferritmatrix.
- Subkritisk / sfæroidisering: ved opvarmning ved lavere temperaturer (690-720°C) og længere holdetider (15 min).
Austenitiserende
- En høj austenitiserende temperatur bør undgås.
- Der bør anvendes en beskyttende belægning/folie for at undgå dekarbonisering, da kernen med højere kulstofindhold kan udvide sig og sætter det ydre lag under spænding.
- Austentiseringstemperatur: 1025°C (ideel temp, hvis der ikke anvendes kryo)
- Videbrændingstid: 15-30 min
Skift:
Jeg har en tendens til at bruge aluminiumsplader til at nedkøle bladet. Dette holder bladene lige og sande. En pladequench er en smule hurtigere end afkøling i luften (på trods af at stålene er “lufthærdende”), men det er stadig langsomt nok til ikke at lægge unødige spændinger i stålet og risikere revner.
Du kan pladequench med den rustfri folie, der stadig dækker bladet.
Kold / kryogen behandling.
I højt legeret austenit kan en betydelig del af austenitten blive bevaret i mikrostrukturen ved stuetemperatur (10% RA), hvilket resulterer i en meget lavere hårdhed end forventet for mere fuldstændigt omdannede mikrostrukturer.
Den kryogene behandling fremmer omdannelsen af tilbageholdt austenit til martensit, forfiner størrelsen af de sekundære karbider, øger deres mængde og populationstæthed og fører til deres mere ensartede fordeling i mikrostrukturerne, ved kryogene temperaturer, hvilket tilskrives forbedret hårdhed og slidstyrke (op til 817%) af stålet.
Selv en koldbehandling (4 % RA) kan give gavnlige resultater, men lav- eller dybkryogene temperaturer (-196 °C) er bedre (0 % RA). D2 har et Mf-punkt under stuetemperatur -125,1°C, hvilket betyder, at der er behov for en behandling under nulpunktet.
Tiden i flydende nitrogen eller tøris behøver ikke at være længere end den tid, det tager for kniven at nå de kolde temperaturer. Med andre ord er 30-60 minutter tilstrækkeligt.
NB! For at være effektiv bør den kryogene behandling udføres så hurtigt som muligt efter nedkøling og før hærdning. Dette skyldes, at RA omdannes til uhærdet martensit, som er skørt og skal hærdes. Dvs.: Du må ikke foretage en hurtig anløbning på K110 (D2), hvis du foretager en koldbehandling.
Temperering
Temperering reducerer restspændinger, øger duktilitet, sejhed og sikrer dimensionsstabilitet.
Temperering af as-quenched martensit udfælder fine karbider, der benævnes som overgangskarbider.
Temperering 3 tre gange i forhold til 2 gange kan øge sejheden med op til 25 %. Dette skyldes den optimale fordeling af legeringselementer mellem karbider og matrixen, finere fordeling af karbider og periodisering af karbid på martensitgrænser i grænsefladerne.
Skylles i mindst tres (60) minutter, trækkes ud af ovnen og afkøles i luft. Den anden og tredje hærdning bør være en gentagelse af den første. (Dvs.: hold temperaturerne og varigheden konstant)
- Tempereringstemperatur: 205°C
- Timer: 2 – 3 gange
- Duration: 1 time (60 minutter)
Summarum: 1 time (60 minutter)
Summarum:
- 1025°C og 205°C-temperering skal svare til 63HRC (Impact 1.4)
- 1038°C og 205°C-temperering skal svare til 62HRC (Impact 1.9)
- 1065°C og 205°C-temperering skal svare til 60HRC (Impact 1.8)
Links:
- Bohler K110 Spec Sheet
- Varmebehandling og sejhedsadfærd af værktøjsstål (D2 og H13) til skærende klinger af Attaullah. (Ayooq) Arain 1999
- Evaluering af den kryogene behandling i forbindelse med destabilisering af austenit bevaret i AISI D2 stål af R. Minaya Huamán, Lauralice de Campos Franceschini Canale 2017
- All About D2 Steel – Development, Use in Knives, and Properties
- How Much More Chromium Does D2 Need to be Stainless?
- Sub-zero treatments of AISI D2 steel: Del I. Mikrostruktur og hårdhed 2010
- Sammenligning af virkningerne af kryogen behandling på forskellige typer stål: A Review
- Knife Engineering: Steel, Heat Treating, and Geometry by Dr. Larrin Thomas
Disclaimer:
Alle ovenstående oplysninger stammer fra min læsning af forskningsartikler, forumindlæg og diskussioner med folk. Jeg er ikke metallurg, og ovenstående er præsenteret her til gavn for alle knivmagere. Du behøver ikke at følge dem, og jeg vil ikke blive holdt ansvarlig for eventuelle tab eller skader, du måtte opleve.