Výroba zakázkových nožů - Část 4 - Tepelné zpracování

Po základním výbrusu následuje nejkritičtější krok výroby – tepelné zpracování oceli.

Jedná se o krok stávající ze dvou fází – kalení a temperování – a dává původně měkké a tvárné oceli tvrdost a pevnost, jež jsou nutné pro kvalitní čepel. A provedení tohoto kroku závisí na typu použité oceli, neb není ocel, jako ocel.

Tyto kuchyňské nože (jako většina mých nožů) jsou vyráběny z oceli N690 od firmy Böhler. Je to ocel vyvinutá specificky pro výrobu nožů a z ocelí mně dostupných nabízí skvělý poměr cena/výkon. Striktně vzato se nejedná o zcela "nerez" ocel, ale je korozivzdorná dost na to, aby při kvalitním vyleštění povrchu při běžném používání v kuchyni skutečně nerezivěla. Obsahuje 1% uhlíku, takže ji lze zakalit na vysokou tvrdost, a současně obsahuje i špetku kobaltu a vanadia, takže není nutné ji při kalení ochladit extrémně rychle, což má pro malovýrobu kuchyňských nožů výhodu. Ze zkušenosti a pár testů vím, že hlavní je ohřát tuto ocel na teplotu mezi 1030-1080°C a následně použité kalící médium už není až tak důležité.

Příprava kalení začíná zabalením všech čepelí do kalící fólie, což je alternativa alobalu z nerez oceli. Folie na obrázku je černo-zelená, protože už je použitá a tudíž opálená (černá barva jsou oxidy železa, zelená oxid chromitý). Je možné ji použít i několikrát, než se propálí a musí se vyhodit. Kalící fólie plní dvě funkce. Za prvé brání ztrátě uhlíku z oceli, k níž by u takto tenkých čepelí a při takto vysokých teplotách docházelo extrémně rychle. Za druhé brání oxidaci povrchu a tvorbě okují, které ubírají materiál a ničí brusné pásy. A pro zajištění prostředí téměř zcela bez kyslíku je k čepeli ve folii přibalen maličký kousek papírového ubrousku – po vložení do výhně rychle shoří a spotřebuje všechen kyslík uvnitř.

Při kalení je výrazně znát úspora času způsobená výrobou nožů v malé sérii. Skoro čtvrt hodiny trvá, než se prázdná výheň ohřeje na požadovanou teplotu. A čepel je třeba na této teplotě držet alespoň čtvrt hodiny/dvacet minut. Takže kdybych dělal jen jeden nůž, pálil bych plyn nejméně půl hodiny. Když dělám nožů více, mohu je do výhně vkládat a vyjímat v pětiminutových intervalech. Jakmile jsou ve výhni tři nože, ten poslední vložený (nejblíže plameni hořáku) můžu vyjmout a zakalit a další vložit za zbývající dva atd. atp. a efektivně tak zredukovat čas na čepel na méně než 10 minut.

Jak již jsem zmínil, je důležité dosáhnout teplotu v rozhraní 1030-1080°C a pak čepele zakalit rychlým ochlazením. Od výrobce doporučeným kalícím médiem je olej, a ten používám pro čepele s tloušťkou 3 mm a více, nicméně olej není nutný a pro čepele takto tenké dle mé zkušenosti ani vhodný – zcela adekvátního výsledku jde dosáhnout kalením mezi deskami.

Kalení mezi deskami ochladí čepel místo ponoření do kapaliny vložením mezi dvě desky z chladného, vysoce tepelně vodivého materiálu. Typický je hliník a pro občasné použití této metody stačí vzít dva kusy hliníku, položit žhavou čepel mezi ně a zatížit/sevřít svěrkami/svěrákem. Ovšem protože já tuto metodu používám často, vyrobil jsem si speciální kalicí kleště.

Jedná se o obyčejné samosvorné kleště na jejichž čelisti jsem přišrouboval dvě hliníkové desky tak, aby bylo mezi ně možné pevně sevřít rozžhavenou čepel. Kleště mi umožňují pracovat bezpečně a rychle – v levé ruce držím kalicí kleště, v pravé kovářské, vytáhnu čepel z výhně, vložím do kalicích kleští, sevřu je, a je hotovo. A celé kalicí kleště se vším všudy ještě ponořím do kýble s vodou, protože jinak by se postupně moc zahřály.

Nicméně i když tentokráte nešlehají plameny z oleje, ani nelétají žhavé uhlíky z výhně, pro jistotu tuto práci dělám v nehořlavém oblečení a s obličejovým štítem. Přeci jen 1060°C je teplota vyžadující respekt a opatrnost.

Po vyjmutí z vody u každé čepele alespoň narychlo očistím povrch na jedné straně od oxidace – fólie ji značně redukuje, ale nemůže jí úplně zabránit – a vyzkouším škrabkou s tvrdostí 62 HRC jestli je po celé délce správně zakalená. Pokud je škrabka někde schopná poškrábat povrch, je nutné čepel znovu zabalit a proces kalení zopakovat, protože nebyla prohřátá důkladně a/nebo rovnoměrně. Tentokráte se mi podařilo všechny čepele zakalit na první pokus a mohl jsem přejít k druhé fázi tepelného zpracování – temperování. Nicméně pro temperování jsem musel čekat až do pozdního odpoledne, když mám levnější elektřinu, takže jsem mezitím dal čepele do mrazáku při -20°C. Asi to nemá žádný vliv (i když možná ano, ale malinký), ale neuškodí to. Škoda, že nemůžu nikde v okolí koupit suchý led – ochlazení na -80°C by pomohlo určitě trošku zvýšit tvrdost.

A když pak konečně zapne levnější sazba elektřiny, můžu čepele hezky vyskládat na pekáč,zapnout troubu na 150° a půl hodinky je opékat. Po této půl hodině je vyjmu, nechám vychladnout na pokojovou teplotu, a pak je zase vložím do trouby na další půl hodinku při 150°C. Temperování sice sníží trochu tvrdost zakalené čepele, ale značně zvýší její houževnatost a pevnost – bezprostředně po zakalení je ocel křehká jako sklo. Po temperování je stále ještě dost tvrdá (stále ještě přes 62 HRC), ale také pevná a pružná, nezlomí se tak snadno například při pádu na zem.

Zatím publikované čtyři články představují tak tři – čtyři dny práce. Příští týden bude článek velmi krátký – ale bude popisovat nejdelší krok v celém výrobním procesu, krok trvající pro těchto šestnáct čepelí několik týdnů.