TECNICHE COLTELLINAIE
La fucinazione:
Col
nome di fucinazione si indicano tutte i passaggi utili a dar forma ad una
massa metallica, approfittando della sua malleabilità.
La malleabilità:
La malleabilità è una importante proprietà posseduta da molti
metalli; certi si lavorano alla temperatura ordinaria (Rame, Piombo, Stagno,
Argento, Oro) altri a caldo (Ferro, Acciaio, alcuni tipi di Ottone).
La malleabilità è influenzata da 3 fattori:
a) composizione del metallo;
b) Trattamenti termici e Incrudimento;
c) Temperatura.
a) Composizione e struttura
del metallo:
Il Carbonio allegato al Ferro ne ostacola la malleabilità. Perciò
l'Acciaio (C = 0,37 -
1,7 %) è assai meno malleabile del Ferro (C <
0,34 %).
La ghisa (C = 2,2 -
6,7 %) non è affatto malleabile. L'Ottone si comporta in modo particolare
col crescere dello Zn:
fino al 46 % la malleabilità cresce, da 46 a 50 %, il metallo diviene
vetrino e la malleabilità sparisce di colpo.
b) Trattamenti termici -
Incrudimento:
I trattamenti termici possono far variare la malleabilità. L'Acciaio
temprato non è più affatto malleabile al contrario del ferro ricotto, che
diviene molto dolce e malleabile.
L'incrudimento è prodotto dal lavoro del martello o dall'azione meccanica.
I metalli acquistano una specie di crosta superficiale, aumentando di
durezza, di resistenza ma perdono in duttilità e la loro malleabilità
diminuisce rapidamente.
c) Temperatura:
generalmente la temperatura favorisce la malleabilità, facendola aumentare,
come pure la duttilità, il che fa diminuire la resistenza ed il carico al
limite elastico.
Il Ferro a una temperatura di 900° (centigradi) offre una resistenza di
circa R =
8 -10 Kg/mm², mentre alla temperatura ordinaria è intorno a 45 kg/mm². Se
ne deduce che forgiare il Ferro a caldo richiede uno sforzo minore che non a
freddo. Alcuni metalli però
non tollerano il lavoro a caldo e certi ad alta temperatura assumono una
struttura fragile, non indicata per la lavorazione.
Fragilità al calor nero:
Si ricorda che i materiali
di Ferro riscaldati perdono le caratteristiche di malleabilità e duttilità
e diventano fragili. Questo fenomeno è comune a molti metalli perciò il
coltellinaio non deve mai battere o fucinare tali metalli, quando diventano
neri (t = 300° - 500°).
Il mio maestro fabbro, Carlo "Pressacher", ahimé ormai defunto,
mi disse una volta: "...è meglio lavorarli a freddo".
Temperatura di
fucinazione:
le temperature migliori per fucinare i vari
metalli sono le seguenti:
Il Ferro si
fucina a 900° -1000°, si stampa a 1200°, si salda a 1400° circa.
L'Acciaio si scalda un
200° in meno del Ferro.
Altri metalli: Nichel 900° -1000°, Alluminio verso i 500°, Zinco 120° -
150°.
Luminosità
dell'Acciaio a caldo:
L'Acciaio riscaldandosi di conserva scuro fin
verso i 500° - 600°. Dopo tale temperatura sino a fusione, si ha calore
luminoso, sempre vivo e chiaro.
Si possono riconoscere quattro gruppi di tinte:
Rosso cupo nascente..t =
500°;
" "
scuro.......t = 600°;
" "
deciso.....t = 700°;
Rosso vivo incipiente..t =
800°;
" chiaro...............t =
900°;
" molto chiaro... .t =
1000°;
Giallo...................... t =
1100°;
"
chiaro.............t =
1200°;
Bianco......................t =
1300°
"
saldante...........t =
1400°;
"
fondente..........t =
1500°;
Le fucine:
Per riscaldare le lame e i pezzi di piccole dimensioni si usano le
fucine (anche dette forge). Il metallo si trova a mutuo contatto col
combustibile. Per pezzi di maggiori dimensioni si ricorre ai forni di
riscaldo e per lavori speciali l'elettricità.
Per fucinare le lame durante le dimostrazioni usiamo attualmente una fucina
portatile a soffio verticale. Nell'antico laboratorio dei maestri
coltellinai frabosani la forgia era fissa e a soffio orizzontale ottenuto da
mantice a doppio effetto. Il maestro fabbro Carlo "Pressacher"
utilizzava una fucina in muratura a ridosso del muro con bacino rivestito di
terra grassa refrattaria, per resistere bene al calore.
Nella nostra forgia portatile l'aria è soffiata per mezzo di un ventilatore
a manovella. Il mantice usato anticamente dai maestri coltellinai frabosani
termina con un bocchettone di ghisa.
Il maestro Carlo "Pressacher" usava una ventola azionata da
elettricità, ma non ricordiamo se il soffio fosse orizzontale o verticale.
Il soffio verticale è più indicato rispetto a quello orizzontale perché
si ottiene una combustione più regolare che avvolge meglio il pezzo che si
sta riscaldando.
Condotta del fuoco di
fucina:
I maestri coltellinai Frabosani per fucinare le lame utilizzavano
carbone di legna. Ritrovammo un sacco intero di carbone di legna che ogni
tanto utilizziamo. D'altronde un tempo molte erano le persone che per lavoro
facevano i "Carbonai" ricavando carbone di legna già nei boschi
montani per mezzo delle carbonaie, Ancora adesso se ne trovano i segni nelle
faggete della Val Corsaglia.
Il carbone di legna è
preferibile perché è più puro, non contiene quasi per nulla zolfo,
lascia poche ceneri e non altera i metalli. Carlo "Pressacher" lo
utilizzava per la tempera. Disse una volta "...il suo fuoco è più
dolce".
Il carbone fossile grasso
e minuto, viene detto "nocciolino", ha la proprietà che
scaldandosi, si agglutina e forma una specie di volta che copre e protegge
il metallo che si riscalda più intensamente. Volendo si può usare carbone
di legna coprendo il cumulo con uno strato di carbone fossile.
Il maestro Carlo "Pressacher" conduceva il fuoco senza produrre
fiamma viva. Una volta lo vidi spruzzare dell'acqua sullo strato esterno del
carbone, mi disse: "...
serve a tenerlo fresco".
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TEMPRA E RINVENIMENTO
DEGLI ACCIAI AL CARBONIO
La
tempra:
consiste nel riscaldare il metallo seguito da un raffreddamento rapido in
modo da fissare sul metallo la struttura che gli è propria a temperature
elevate. In particolare la tempra dell'acciaio va condotta diversamente a
seconda del tipo di acciaio. Negli acciai al carbonio i cambiamenti
strutturali si effettuano con notevole facilità a temperature abbastanza
bassa e in breve tempo. Solo gli acciai con contenuto di carbonio compreso
tra 0,34 e 1,7 % assumono tempra di durezza
Temperatura di tempra:
bisogna portare il metallo nel campo dove il ferro scioglie il carburo di
ferro e forma con esso una vera soluzione solida, detta austenite, che
raffreddata convenientemente, si trasforma il martensite. In genere
l'acciaio duro da utensileria 0,85 < C < 1,2 % si dovrà
scaldare a più di 750°. Occorrerà anche non eccedere oltre tale valore,
perché in luogo di martensite pura si formerebbe austenite, meno dura e
più fragile. Inoltre non si deve rimanere al disotto del valore poiché
il carburo non si scioglierebbe in modo completo e si formerebbe una
soluzione incompleta (troostite).
Il nostro maestro Carlo, detto "Pressacher", pur non avendo
studiato metallurgia, queste cose le sapeva per via della grande
esperienza; già suo padre fucinava arnesi da taglio, vanghe, picconi,
accette, etc.. Mi disse una volta "...devi trovare la
temperatura giusta provando l'acciaio." Intendeva di lavorare un
saggio e trovare la giusta tempra per il suo uso. Straordinariamente
semplice e efficace!
Effetti della tempra sull'acciaio:
Con la tempra variano notevolmente le proprietà tecnologiche
dell'acciaio:
Aumento della durezza in base al grado di carburazione dell'acciaio.
Aumento della resistenza a trazione
di circa il 50 %.
Aumento del limite elastico di circa il 100 %.
la grana si affina, si fa uniforme e compatta.
Diminuzione dell'allungamento, la malleabilità,
la tenacità. Il metallo diviene duro ma vetrino.
Alterazioni di forma e dimensioni tanto più maggiori quanto
l'acciaio è carburato.
Le dimensioni maggiori diminuiscono l
e minori aumentano.
Screpolature e cricche sono finissime e superficiali o interne.
Possono anche provocare il caratteristico sfaldamento
concentrico del pezzo.
Il rinvenimento:
non conviene superare i 300 ° perché la struttura diventerebbe troppo
tenera per gli usi cui il pezzo è destinato.
E' difficile capire con esattezza le differenze di pochi gradi di
temperatura di un pezzo d'acciaio, non ancora luminoso. Come buona guida
ci sono le tinte di rinvenimento.
Il maestro Carlo lo sapeva bene
e ci insegnò che:
" prima arriva il giallo chiaro e poi l'oro. Dopo c'è il porpora e
infine l'azzurro".
E' un piacere vedere uscire questi colori
durante il rinvenimento.
A seconda dei risultati del saggio si può tranquillamente rinvenire la
lama del coltello.
"...attento però, che le tinte arrivano una dietro l'altra"; un
consiglio da tenere ben presente perché appena si presenta una tinta essa
svanisce e segue l'altra.
Allora può essere conveniente spegnere il pezzo nell'acqua. ciò non
produce tempra ma arresta al punto voluto l'azione negativa
dell'addolcimento.
Una tabella ci aiuta a capire
il rapporto tra tinte e temperatura:
Giallo chiaro........ t = 210°;
"
oro............t = 240°;
Rosso porpora......t = 280°;
Azzurro............... t = 300°.
Al giallo corrisponde la massima durezza, all'azzurro la massima
dolcezza.
Gli arnesi da taglio si fanno rinvenire generalmente al giallo oro.
La durezza però dipende specialmente dalla quantità di carbonio; un
acciaio con C= 1 %, rinvenuto all'azzurro, può riuscire più duro di
un acciaio dolce, contenente solo C = 0,4 % rinvenuto al giallo.
Durante il rinvenimento si avrà cura di rigirare la lama in modo che si
scaldi allo stesso grado.
I maestri coltellinai frabosani tempravano col carbone di castagno o
faggio "..danno un calore più dolce", diceva il maestro
Carlo.
Per raffreddare il pezzo da temprare Carlo ci consigliò l'olio dei motori
di automobili.
Pare comunque che si temprasse anche con urina di vacca o con acqua. Noi
abbiamo provato, ma alla fine l'olio bruciato da i migliori risultati.
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TRATTAMENTI TERMICI
Il trattamento termico consiste
in due fasi:
a) nel scaldare la lama entro determinati limiti di
temperatura e tempo, per impartirle determinate e particolari
caratteristiche e proprietà.
b) nel raffreddare la lama con determinate modalità:
raffreddamento istantaneo, lento, lentissimo, facendo uno o più salti di
temperatura. Nel fare questo non si compie nessun lavoro meccanico sulla
lama.
La struttura del metallo:
cambia con variare della temperatura; può cambiare il modo di
aggregazione dei vari elementi che lo compongono, o un composto chimico si
scompone nei suoi elementi, o vari copi semplici che erano aggregati si
sciolgono uno nell'altro o ancora uno o più costituenti si trasformano
per dar vita a un costituente nuovo.
Tutti questi cambiamenti non vengono percepiti a occhio nudo e non si
rivelano nemmeno con l'analisi chimica, tuttavia essi esercitano una
influenza grandissima sulle proprietà tecnologiche e meccaniche dei
metalli.
Trasformazioni:
possono essere reversibili o non reversibili.
reversibili: le trasformazioni che avvengono nel riscaldamento si
susseguono con un certo ordine e nel seguente raffreddamento lento
avvengono le medesime trasformazioni ma in ordine inverso. Alla fine il
metallo freddo riprende la stessa struttura che
aveva prima del riscaldamento.
Non reversibili: le trasformazioni nel raffreddamento avvengono a
temperatura più basse che non durante il riscaldamento e i metalli sono
così forti che le trasformazioni inverse praticamente non avvengono più.
Trattamento dei metalli:
l'alta velocità di raffreddamento nel trattamento di tempra abbassa o
sopprime i punti critici dando origine a strutture austenitiche o martensitiche,
a seconda della lega metallica e delle modalità di trattamento.
Queste strutture possono ancora essere variate con rinvenimento
dando origine ad altre che godono di altre caratteristiche.
La ricottura:
consiste nel riscaldare il metallo fino alla temperatura in cui essa
assuma struttura austenitica seguita da raffreddamento lentissimo o
naturale, ottenuto lasciando fino a bassa temperatura il metallo sul forno
in cui è stato riscaldato.
La normalizzazione:
è un trattamento come quello della ricottura
ma il raffreddamento è ottenuto lasciando il materiale fuori dal forno e
in aria tranquilla (più rapido di quello di ricottura).
La tempra:
consiste nel riscaldare il metallo fino alla struttura in cui si
ottiene la struttura austenitica, seguito da un raffreddamento rapido, in
modo da fissare sul metallo la struttura che gli è propria a temperature
elevate.
Il rinvenimento:
consiste nel riscaldare un metallo che
ha già subito una tempra a una temperatura inferiore a quella di
trasformazione susseguito da un raffreddamento a velocità varia a seconda
delle finalità volute.
Questa operazione serve a moderare l'eccessiva durezza e fragilità
che la tempra rapidissima conferisce agli acciai.
A tal scopo si riscalda il metallo a una temperatura moderata e si
raffredda nuovamente e repentinamente.
La distensione:
consiste in un rinvenimento a temperatura al di sotto dei 300° che può
essere effettuato in acqua a 90° o in olio a 180°-200°. Purtroppo il
tempo di distensione è lunghissimo, anche oltre le 10 ore e ha lo scopo
di attenuare le tensioni che esistono nell'acciaio temprato, senza
sensibilmente diminuirne la durezza.
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