Tiefkühlen mit flüssigen Stickstoff bis -196°C

Cryo

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@ Kababear: Ja; wie erklär ich das nur unmissverständlich…
Na gut, zum einen sollten wir uns mal von den Begriff „Wärmebehandlung“ trennen, der ist wohl irreführend, physikalisch korrekt müsste es wohl heißen: „Werkstoffbehandlung unter Zuhilfenahme von thermischer Energie im (nahezu) gesamten Temperaturspektrum“ – oder so ähnlich.
Wie ich Dir auch schon oben zustimmte, ist für die bekannte, traditionelle Werkstückbehandlung unter Zuhilfenahme von thermischer Energie im Bereich von weit über 200°C ein Anlassen unabdingbar. Die von Dir erwähnten Datenblätter beziehen sich auch ganz genau auf diesen Vorgang und nicht aufs Tiefkühlen (soweit sind die noch nicht, dauert noch einige Jahrzehnte). Wie ich auch schon beschrieben habe, müssen die Bauteile vor dem Tiefkühlen gehärtet, d.h. auch angelassen sein.
Jetzt zur Werkstückbehandlung unter Zuhilfenahme von thermischer Energie im niedrigen Temperaturspektrum. Hier erfolgt eine weitere Restaustenitumwandlung, nämlich der Anteil, der in der vorhergehenden Behandlung nicht umgewandelt wurde. Der prozentuale Anteil vom nicht umgewandelten Austenit dürfte bei idealer Härtung relativ gering sein – sonst ist beim Härten grundsätzlich was falsch gelaufen. Man kann das auch anders ausdrücken: bei „sehr guten Stahl“ erreichen wir eine Erhöhung von ein bis maximal zwei Rockwell; bei „schlechten Stahl bis zu vier Rockwell“, allein durch Tiefkühlen auf -196°C. – Vielleich lag genau hier unser Verständigungsproblem, es kommt also nicht zu einer massiven Martensitbildung die das Bauteil extrem spröde macht. (Warum ich hier von guten und schlechten Stahl und nicht von Arten/Sorten rede, später mehr.)

Aber weiter, flankierend zur Martensitbildung, kommt es im Bauteil aber auch zu Umwandlung von Strukturen, insbesondere der Ausbildung feiner Karbide und zum Stressabbau im Werkstück und genau das ist der Grund, warum man beim Tiefkühlen auf ein Anlassen verzichten kann, weil das Bauteil nicht an Zähigkeit verliert und auch nicht spröder wird.
Oder anders ausgedrückt: Beim traditionellen Härteverfahren, durch die hohen, notwendigen(!) Temperaturschwankungen, wird im Bauteil die Werkstückhärte angelegt. Es kommt aber in den seltensten Fällen zu einer kompletten Strukturumwandlung und damit wird Stress (Spannungen) aufgebaut, der letztlich mit ein Grund für die Sprödigkeit im gehärteten Werkstück ist, durch Anlassen werden ein Teil der Spannungen abgebaut.

Und wie bereits oben beschrieben, können wir - wenn es der Kunde wünscht - das behandelte Teil anlassen mit genauer Temperaturvorgabe durch den Kunden.
 
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Cryo

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Sorry an alle anderen, aber versuche die Fragen nacheinander abzuarbeiten. Aber das mit dem Testen ist genau meine Wellenlänge…
@ Kababear: Wieder das alte Problem: Ich spreche von martensitischen Umwandlungen, d.h. Umwandlung eines flächenzentrierten Gitter zu einen kubischraumzentrierten Gitter, was sehr wohl in nichtmetallischen Werkstoffen vorkommt. Ich rede nicht von der Bildung von Martensit (Martensit ist ein ferromagnetisches metastabiles Gefüge in Metallen). Es handelt sich also hier um eine beschreibende Darstellung eines Umwandlungsprozesses in anderen nichtmetallischen Werkstoffen, der von der Strukturänderung ähnlich (nicht gleich) der Martensitbildung ist.
 

Cryo

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Mei, bin ich froh, dass jemand das Wort "Test" eingeworfen hat… - immer noch das beste Mittel jemanden zu überzeugen.
Sehr gern möchte ich mit einen Messerexperten oder Hersteller zusammenarbeiten, weil meine Erfahrungen und Möglichkeiten im Bereich Messer zugegebener Maßen sehr beschränkt sind – auch wenn ich hier im Forum täglich dazulerne. Außerdem ist es glaubwürdiger, wenn ein Außenstehender testet.
Bitte nicht falsch verstehen, aber ich könnte mir gut vorstellen mit jemanden zusammenzuarbeiten der verhältnismäßig umfangreiche Möglichkeiten zum Testen hat. Konkret heißt das, wenn es jemanden gibt, der nicht nur Härtegradbestimmung durchführen kann, sondern auch Veränderungen in der Struktur, Spannungsverläufe nachweisen und standardisierte Verschleißtest durchführen kann, um die Standfestigkeit/Schnitthaltigkeit nachzuweisen. Bitte via Mail melden, dann kann man auch die Kostenfrage klären - ich gehe mal davon aus, dass umfangreiche Tests nicht für ein Apfel und ein Ei zu haben sind.
Logischerweise sollten die Tests mit zwei identischen Klingen durchgeführt werden, wobei ein erster Versuch mit beiden Messern vor und einer nach der Behandlung wieder mit beiden Messern erfolgen sollte, um wirklich valide und verifizierbare Ergebnisse zu erhalten.
Ich könnte mir weiter sehr gut vorstellen unterschiedliche Stahlsorten zu testen, um abschließend zu sagen zu können, bei der Stahlsorte „ABC“ mit Härteverfahren „DEF“ lohnt sich das Tiefkühlen nicht wirklich, aber bei der Stahlsorte „XYZ“ mit Härteverfahren „UVW“ ist es sehr empfehlenswert. Denn so viel Ehrlichkeit muss sein: Tiefkühlen hat nix mit einer Wunderbehandlung a la Zauberstab zu tun – es gibt Grenzen und die sind im Stahl und dem Härteverfahren gesetzt, was nicht vorhanden und bereits angelegt ist, kann nicht herbeigezaubert werden.
Die Ergebnisse werden dann hier selbstredend veröffentlich.
 
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Cryo

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PS: "Blöde" Frage: Funktioniert die Methode auch bei einem fix und fertigen Messer mit Griffschalen usw. drauf bzw. bei unzerlegbaren Foldern? Oder würden die unterschiedlichen Wärmeausdehnungen der Materielien da nicht ordentlich mitmachen?

Die Frage ist überhaupt nicht blöd, das ist nämlich meine persönliche „Bauchschmerzenfrage“.
Das ist genau das Gute an so einen Forum, es wird solange nachgefragt, bis man die gewünschte Antwort erhalten hat (oder man keine Lust mehr hat). Denn der Autor einer Website schreibt dort Sachen rein und drückt sich so aus, wie er meint, dass der andere einen verstehen könnte (siehe molekulare oder martensitische Umwandlung) – jemand anderes liest es, versteht es logischerweise anders und sagt sich: „So ein Depp!“ und klickt weg. Zu Recht. Danke nochmals an Kababear für die kritisch/skeptische Hinterfragung. :super:
Zur Frage: Die Frage ist sehr berechtigt. Als ich dieses Jahr meinen Motor und Getriebe komplett(!) tiefgekühlt hatte, war die bange Frage: Was ist kaputt gegangen und springt er überhaupt wieder an? Verdammt habe ich da gebetet…:confused: Zunächst, er läuft und zwar besser als zuvor.:steirer: Kaputt gegangen ist trotzdem Einiges. Ich weiß nicht warum, aber aus irgendeinen Grund hatten wir die Schläuche am Motor belassen und mit gekühlt – die hat es alle an der Aufnahme zerrissen, ebenso die Dichtungen für die Einspritzdüsen. Dem Getriebe ist nichts passiert, auch den Simmerringen nicht.
Unsere Überlegungen gehen also dahin, sind nichtmetallische Werkstoffe mit deutlich geringerer Wärmeleitfähigkeit und Ausdehnungskoeffizient um das Metallbauteil fest umschlossen verbaut – Hände weg – geht mit hoher Wahrscheinlichkeit kaputt. Der Grund dürfte in der unterschiedlichen Wiedererwärmung der Bauteile liegen. Andersrum ist das Metall um den anderen Werkstoff verbaut (Simmerring), ist das Tiefkühlen ziemlich unbedenklich. Wird ein Metallbauteil wiederum vergleichsweise lose von einen Nichtmetall umschlossen, z.B. Achsmanschetten, passiert auch nichts.
Und wie am Beispiel Motor/Getriebe ersichtlich, sind die unterschiedlichen Ausdehnungskoeffizienten und Wärmeleitfähigkeiten bei Metallen untereinander unproblematisch, was durch die niedrige Geschwindigkeit der Temperaturabsenkung und Erhöhung möglich wird.
Um also Deine Frage zu beantworten, den Messern, "Klappmessern" etc. passiert nix, bei den Griffschalen – verdammt, da bekomme ich wieder so ein Grummeln in der Magengegend… Geht man jetzt mal davon aus, dass es zwei Griffschalen sind (eine links, die andere rechts) und nicht miteinander verbunden, dürfte nix passieren, jedoch sind die Schalen ja an zwei Punkten fixiert und umschliessen Metall und da kann nun doch etwas passieren, vielleicht geht nix kaputt, aber dann klappern die Griffschalen nach der Behandlung möglicherweise – auch nicht schön. :glgl:
Fazit und Siegerehrung: Griffschalen abbauen, wenn möglich oder ganz lassen. Bevor ich einen unzufriedenen Kunden gewinne, verzichte ich lieber. Man kann es auf eigene Gefahr hin testen, aber Gewährleistung kann ich dafür nicht geben, dafür ist der Eigenanteil der Haftpflicht zu hoch…
 

Cryo

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Ich werde demnächst mal mein Gerber-Tool und ein paar Küchenmesser in die Box hauen und vielleicht finde ich noch ein Taschenmesser, dann werde ich ja sehen was mit den Griffschalen passiert und ob das Gerber noch arbeitet. Hätte ich schon längst machen können, nur manchmal steht man auf der Leitung und sieht den Wald vor Bäumen nicht. :ahaa:
 

Peter Polnau

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Is da irgend wo ein Gedankenfehler ??

Nach dem härten, tiefkühlen . Und das in einem Zeitraum von 30 Minuten!
danach auch wieder in einem Zeitraum von 30 min anlassen.

Wenn Ich meine Messer nach dem härten wegschicke zum triefkühlen dan is dieses Zeitfenster schon lange soooo was von überschritten das es nix mehr hilft !! Und auch das anlassen wäre dann umsonnst ! ääää teuer.

Da hilft nur eines !
Derjenige welcher diese arbeit macht muß alles machen !
aber ob es sich dann rentiert ??

Bei Trockeneis,- Alkoholgemisch 97%Martenstitt
Bei Stickstoff N 98% Martensitt
aber nur bei richtiger Behandlung .
Jo und dann noch das anlassen , da soll man ja auch nicht 14 tage warten.

Peter Polnau
 

Cryo

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Definitiv, aber nicht bei mir… :hehe:
Wie ich oben schon versucht habe zu erklären, handelt es sich bei der hier dargestellten Tiefkühlbehandlung nicht um die traditionelle „Wärmebehandlung“/Härterei. Vielleicht noch einmal lesen und nicht nur überfliegen.
Und die Zeitdauer zwischen Härten und Tiefkühlen ist nicht relevant, da das Werkstück auf -196°C und über einen langen Zeitraum gekühlt wird.
Ich weiß schon, die Lehre sagt nach 30 Minuten stabilisiert sich das Austenit und nix, aber auch wirklich nix kann es dazu bewegen sich verändern, blablabla - außer neue Hitze... Das weiß man doch schon seit über hundert Jahren...
Dass so etwas funktioniert steht in keinen Lehrbuch und wird auch nicht an der Uni gelehrt und fragt man den „Fachmann“ (der es selbst noch nie ausprobiert hat) hört man: „kenne ich nicht – funktioniert nicht“. Gibt ja auch nur die Lehrmeinung wieder.

Die Forschung mit sehr tiefen Temperaturen steckt zurzeit noch in den Kinderschuhen und leider nur im Schwerpunkt elektrische Leitfähigkeit. Die Werkstoffforschung für andere Anwendungen und vor allem die Metallurgie ist stehengeblieben. Okay, es gibt da mal eine neue Legierung, da mal eine andere Zusammensetzung von Kunstoffen und hier mal Nobelpreis für die Erkenntnis das Kohlenstoff leitet (was er schon immer tat) auch wenn er nur aus einer Lage Atome besteht. (Was soll er sonst tun?)
Übrigends schon gewusst: Metallische Supraleiter, haben auch nach ihren Einsatz in der Kälte einen deutlich geringeren ohmschen Widerstand als ihre Kollegen die nie bei -273°C frieren mussten. Und das weiß ich, da lagen mehr als 30 Minuten zwischen Produktion der Leiter und ihren Einsatz im Helium. – Nur mal zum Nachdenken.

Was mich da mal interessiert, wie lange kühlt man eigentlich mit Trockeneis und wie viel Kilo benötige ich für diese Zeitdauer?

Ach ja, Temperaturbereich Trockeneis -80°C, mit Alkohol (wenn man es richtig macht) -100°C.
 
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herbert

MF Ehrenmitglied
ok, cryo, die Sache mit dem Restaustenit läßt sich ja einfach nachweisen. Entweder eine dritte Testklinge, die jemand bei Dir vorbeibringen müßte, rasant nach dem Härten, oder einfacher:
Man härte einen übereutektoiden Stahl, bestimme den Restaustenitgehalt, dann behandele man ihn, und wieder RA bestimmen.
Eine zweite Probe lassen wir dann mal ein paar Tage liegen, und machen dasselbe. Das wäre ein Experiment, das auch mich überzeugen würde.
Wollen wir das mal angehen?
 

Cryo

Mitglied
Sehr gerne. Die zeitliche Komponente bereitet mir dabei zwar Kopfzerbrechen, aber das wird man schon irgendwie hinbekommen.
 

ToBo

Mitglied
Hallo Cryo,

vor ein paar Jahren kam schon mal eine Diskussion über diese Art von Tiefkühlbehandlung bei Schwertern auf (http://www.messerforum.net/showthread.php?t=20706). Roman hat damals versucht, das Verfahren zu widerlegen und hat auch angeboten bei einem Vergleich mitzuarbeiten. Leider ist daraus meines Wissens nach nichts geworden. Sprich ihn doch mal darauf an, vielleicht ist er ja immer noch bereit daran mitzuarbeiten.

Tschüss
Tobias
 

Peter Polnau

Mitglied
Das abkühlen beim Härten dient dazu , daß Martensit zu erhalten !

Leider setzt sich dann ein paar Prozent in Restaustenit wieder um.
Dies kann durch tiefkühlen weiter eingeschränkt werden.

aber das sich Martensit, das sich zurückgebildet hat, zu Austenit ,durch Kühlung wieder zu Martensit werden soll , das ist mir ein großes Rätsel !!


Peter Polnau
 
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Cryo

Mitglied
@ToBo: Vielen Dank für den Hinweis. :super:

War trotz des nunmehr täglichen Durchstöberns noch nicht auf den Thread gestoßen. Hab`s gerade nochmal "zu Fuß" probiert und wieder nicht gefunden... Und mit der Suchfunktion übersieht man so viele interessante Sachen...

Wie ich ja schon oben geschrieben habe, bin ich an ausführlichen Tests interessiert. Nur alleine geht es leider nicht, weil meine Beziehungen, wo ich die ersten Tests mit Tripodesternen machte, leider "versandet" sind.

Werde den Thread mal hoch holen und was zu dieser Material-Liste sagen...
 
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Cryo

Mitglied
aber das sich Martensit, das sich zurückgebildet hat, zu Austenit ,durch Kühlung wieder zu Martensit werden soll , das ist mir ein großes Rätsel !!

Ja klar, aber warum sich zuvor bei der Martensitbildung die Kohlenstoffatome "durch Kühlung" neu binden und damit die Struktur ändern, ist Dir kein Rätsel? - Chapeau, sag ich da!
 
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dirkb

Super Moderator
nein das ist kein Rätsel !

Jetzt wollen wir uns aber dringend mal wieder auf die inhaltliche Seite besinnen, bevor das hier auf Kindergartenniveau sinkt. Wenn es klar und einfach ist, erklär's doch mal schnell in zwei Sätzen, das wäre sicher zielführender ...
 
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Confusius

Mitglied
@ Cryo: was muss man denn anstellen, damit man mit Alkohol und Trockeneis auf -100°C kommt? Das ist mir nämlich neu.

Gruß, C.
 

Armin II

Mitglied
Das abkühlen beim Härten dient dazu , daß Martensit zu erhalten !

Leider setzt sich dann ein paar Prozent in Restaustenit wieder um.
Dies kann durch tiefkühlen weiter eingeschränkt werden.

aber das sich Martensit, das sich zurückgebildet hat, zu Austenit ,durch Kühlung wieder zu Martensit werden soll , das ist mir ein großes Rätsel !!


Bei der Abkühlung erfolgt unterhalb einer materialspezifischen Temperatur die Martensitbildung. Diese Temperatur wird auch als Ms (Martensit Start) bezeichnet. Die Umwandlung zu Martensit muss nicht bei Raumtemperatur abgeschlossen sein. Je nach Legierung kann diese Temperatur (Mf = Martensit Finish) weit unterhalb der Raumtemperatur liegen.
Restaustenit ist nicht zu Martensit umgewandelter Austenit. Ursache hierfür liegt darin dass beim Abschrecken Mf nicht erreicht wird. Wird also die unterste Abschrecktemperatur weiter abgesenkt, so bewirkt dies eine Reduzierung des Restaustenitanteils. In welchem Zeitraum dies erfolgen muss ist, wie bereits weiter oben angesprochen, eine andere Frage.

Die Aussage, dass Restaustenit aus zurückgewandeltem Martensit entsteht stimmt so nicht. Austenit entsteht durch Erwärmen und Halten über A1 /A3 und nicht beim Abkühlen.
 
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em.tie

Mitglied
der Vorgang heißt ja Abschrecken und nicht zu Tode langweilen, d.h. auf Raumtemperatur runter, bissl liegen lassen, durch die Gegend schicken und dann ins Cryo bringt nichts, das ist ein Arbeitablauf

siehe, Tabellenbuch Metall Seite 154 unter Härten aus dem Verlag Europa Lehrmittel, andere Referenzen habe ich gerade nicht zur Hand die stehen im Büro
 

Cryo

Mitglied
@ em.tie: Das ist das Problem, es steht in keinen Lehrbuch, es wird auch nicht gelehrt und auch nicht geforscht.
 
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D.Frentzel

Mitglied
Man liest hier das eine Menge "Lehrmeinung" runter gesungen wird.
Ich werde es bei der ein oder anderen Klinge ausprobieren.

Letztendlich könnte es doch im positiven gesehen zu einer längeren Standzeit der Schneide führen. Wenn das "spürbar" ist sagen wir mal bei D2 Stahl der ja bei manchen hier als kein wirklich guter Messerstahl betrachtet wird.
Bedeutet das für mich das ich damit zusätzlich werben kann. Für mich ist das dann so ähnlich wie Folder mit IKBs Lagerung.:hehe:.

Gruß Dirk