Об изготовлении опасных бритв на заводе Труд и их качестве.

[anton]

В 1956 году в научном журнале «Труды горьковского политехнического института» (металлургический факультет) том 11, было опубликовано исследование под названием «Об изготовлении опасных бритв на заводе Труд и их качестве».

Ниже привожу эту статью полностью, но с разбивкой на части и абзацы для более удобного чтения.

1. ВВЕДЕНИЕ

Завод «Труд» получает много жалоб на низкое качество выпускаемых им опасных бритв.
Проведенная нами проверка качества этих бритв в парикмахерских г. Горького показала, что действительно большое количество бритв имеет низкие режущие свойства. Из 100 шт., присланных на испытание, 24 бритвы получили оценку «плохо», 28 — «удовлетворительно» и 48 — «хорошо».

[anton]

2. ТЕХНОЛОГИЯ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ОПАСНЫХ БРИТВ

О технологии изготовления бритв в старое время можно судить только по рассказам старых вачских мастеров,
работавших на заводе еще в дореволюционное время. Например, по рассказам братьев Полыскаловых, технология изготовления бритв тогда была следующей:

Spoiler

Show

Полосовая сталь (сечением 6X12 мм), по составу близкая к стали марки ХО5, разрубалась на заготовки длиной 115 мм и нагревалась до красного каления. В таком состоянии заготовки протягивались вручную до длины 150 мм («оттяжка хвоста»).
После этого заготовки снова нагревались до красного каления и штамповались. Полученные штамповки обтачивались абразивными кругами подвергались закалке и отпуску.
Для закалки бритвы нагревались в горне и охлаждались в конопляном масле.
Отпуск бритв после закалки производился на плите «на голубой цвет». После отпуска бритвы охлаждались в воде. Температура нагрева определялась только на глаз.
После закалки и отпуска бритвы подвергались окончательной механической обработке абразивами. Бритвы, изготовленные таким способом, были очень твердыми. Многие из них обладали хорошими режущими свойствами.

После революции в технологию были внесены существенные изменения:

Spoiler

Show

В качестве материала для бритв стала применяться сталь марки ХО5.
Нарубленные из полосовой стали (сечением 6x10 мм) заготовки нагревались до температуры 950 градусов и проковывались («оттяжка хвоста»).
Поковки, нагретые до температуры 1050—1100 градусов, штамповались. После штамповки охлаждение заготовок происходило на воздухе.
Затем следовали обрезка облоя и правка. Обрезка производилась при температуре 600—700 градусов, правка — при температуре 400—500 градусов.
Перед предварительной механической обработкой заготовки отжигались. Температура отжига равнялась 740—760 градусов.
После предварительной механической обработки заготовки закаливались, отпускались и окончательно обрабатывались абразивами.
Температура закалки равнялась 740—760 градусов, отпуска — 200—240 градусов. Нагрев при закалке, производился в соляной, при отпуске — в масляной ваннах. Охлаждение и при закалке и при отпуске происходило в воде.

В дальнейшем технология непрерывно совершенствовалась. В 1936 - 1941 гг. она была следующей:

Spoiler

Show

Сталь марки ХО5 круглого сечения (диаметром 9 мм) разрубалась на заготовки, которые нагревались до температуры 900—1000 градусов и проковывались («оттяжка хвоста»). Поковки подвергались штамповке, горячей обрезке облоя и правке. Температура нагрева перед штамповкой равнялась 1000—1100 градусов, перед обрезкой 600 650 градусов, перед правкой — 600—650 градусов.
Отжиг после штамповки производился при температуре 800 градусов.
После предварительной механической обработки бритвы закаливались и отпускались. Нагрев, для закалки, производился в соляной ванне до температуры 750—800 градусов, охлаждение — в 14-процентном растворе NaCl в воде. Температура отпуска равнялась 200—250 градусов.
Охлаждение после отпуска производилось в воде. Закаленные и отпущенные бритвы окончательно обрабатывались абразивами.

В настоящее время бритвы по-прежнему изготовляются из стали марки ХО5. Эта сталь содержит 1,25—1,40% углерода, 0,2—0,4% марганца, 0,20—0,35% кремния, 0,40—0,60% хрома и не более 0,03% серы и фосфора. Сталь поставляется на завод в виде прутков сечением 6х10 мм.
После прокатки завод-поставщик подвергает прутки низкому отжигу для получения структуры зернистого перлита.
Из прутка стали сначала штампуются заготовки, затем эти заготовки отжигаются, подвергаются предварительной механической обработке, закаливаются, отпускаются и поступают на окончательную механическую обработку.
Перед штамповкой прутки нагреваются; температура нагрева не контролируется и поэтому изменяется в очень широких пределах — от 850 до 1000 градусов. После штамповки заготовки охлаждаются на воздухе.
Отжиг заготовок производится в электропечах. Для предохранения от обезуглероживания заготовки укладываются в специальные ящики по 280—300 шт. и засыпаются карбюризатором. Температура нагрева изменяется от 760 до 780 градусов. Общее время отжига от загрузки до выгрузки приблизительно равно 9 час.
Режим закалки и отпуска, следующий: нагрев в соляной электрованне до 770+/-10 градусов; охлаждение в двух масляных ваннах (первая 180—160 градусов, вторая 20—60 градусов); отпуск производится в масляной ванне при 180 градусов; время нагрева и выдержки при закалке — 2 мин.; время выдержки при отпуске — 40 мин.; охлаждение после отпуска производится на воздухе.
После закалки и отпуска производится обработка заготовок абразивами до получения готового изделия. В процессе обработки абразивами возможны так называемые «зажоги» (местный нагрев режущей кромки до 300—500 градусов).
Проверка качества бритв в процессе их обработки заключается в выборочном контроле твердости после отжига, закалки и отпуска, травлении клинков бритв в кислотных ваннах для выявления «зажогов» и периодического исследования микроструктуры.
Окончательная заточка бритв производится электролитическим способом. Контроль готовой продукции осуществляется путем выборочного изменения угла заточки и толщины режущей кромки; кроме того, 10— 20 бритв в день испытываются в заводской парикмахерской

[anton]

3. ИССЛЕДОВАНИЕ СТРУКТУРЫ БРИТВ

____________________
Рис. 1. Структура исходного мате риала зернистый перлит Х600
Рис 2. Структура поковки—перлит и цементитная сетка Х600
Рис. З. Структура после отжига зернистый перлит Х600
Рис. 4. Структура после закалки — мелкоигольчатый мартенсит, мелкие и крупные карбиды х600
(Х600 - увеличение металлографического микроскопа. - прим. моё)

Исследование макроструктуры готовых бритв и заготовок после различных операций показало, что неметаллические включения расположены равномерно, скоплений их на режущей кромке не наблюдалось.
Микроструктура поставляемого на завод проката представляет собой равномерный зернистый перлит (рис. 1). После штамповки заготовки бритвы имеет структуру пластинчатого перлита, часто окруженного цементитной сеткой. Последняя появляется вследствие перегрева перед штамповкой и недостаточно быстрого охлаждения после штамповки (рис. 2).
После отжига структура снова становится зернистой, но зерна не такие равномерные, как у исходного материала; величина зерен местами больше. Сетка цементита часто уничтожается не полностью. Выборочный контроль структуры после отжига не дает возможности отбраковывать бритвы с цементитной сеткой. Весьма вероятно, что бритвы попадают на закалку с остатками цементитной сетки и крупными карбидами (рис. З).
После закалки и отпуска бритва имеет структуру мелкоигольчатого мартенсита с большим количеством карбидов (рис. 4) .
Величина наиболее крупных карбидов близка к толщине режущей кромки бритвы (2—4 m) . В мартенсите по данным рентгеновского анализа плохих бритв растворено 0.4 % углерода, остальная часть углерода находится в виде карбидов, а его в стали 1.2-1.4%. В некоторых бритвах рентгеновским анализом обнаружено 10—15% остаточного аустенита. В соответствии с изменением структуры изменяется твердость. Твердость исходного материала после штамповки Hb=311—340, после отжига Нb=187—213, после закалки Rc=64-68, после отпуска Rc=58-64.
Очевидно, микроструктура бритв, изготовлявшихся кустарными способами, тоже состояла из мартенсита, карбидов и некоторого количества остаточного аустенита. Сталь по составу была заэвтектоидной, закалка неполной.
От структуры бритв, выпускаемых в настоящее время, она могла отличаться только размерами зерен и количеством отдельных составляющих.
Структура хороших бритв, очевидно, была мелкозернистой. Старые вачские мастера должны были обладать большим искусством, чтобы без приборов выдерживать режимы нагрева и охлаждения

[anton]

4. ВЛИЯНИЕ МИКРОСТРУКТУРЫ БРИТВЫ НА ЕЕ РЕЖУЩИЕ СВОЙСТВА

Работами Павловского технологического бюро установлено, что режущие свойства бритв зависят от ряда факторов: качества применяемой стали, структуры бритв, твердости, формы сечения клинка и формы режущей кромки.
Рассмотрим коротко все эти факторы и определим, какую роль играет микроструктура.
Химический анализ, макро- и микроанализ исходного материала и готовых хороших и плохих бритв показывают, что качество стали высокое. Ни у хороших, ни у плохих бритв не было обнаружено каких-либо дефектов стали. Наши выводы в этом отношении совпадают с выводами исследований, проведенных в Павловском технологическом бюро.

Изменение твердости бритв производилось и на заводе, и в технологическом бюро, и авторами настоящей статьи.
Результаты были получены одни и те же: твердость бритв изменяется в пределах от 58 до 65 единиц Rc, хорошие бритвы твердости не отличаются от плохих. Сечение клинка должно иметь форму, которая обеспечила бы бритве жесткость. При бритье лезвие не должно прогибаться; одновременно полотно бритвы должно быть не особенно толстым, для того чтобы бритву можно было быстро направить на оселке.
Встречаются хорошие бритвы, формы сечения клинка которых значительно отличаются друг от друга.
Известны случаи, когда вачские бритвы выпуска 1932—1933 гг., работая по 20—22 года, стачивались до обушка.
Форма сечений клинка таких бритв совершенно нарушалась, и, несмотря на это, бритвы работали очень хорошо. Форма бритв, получивших в наших испытаниях хорошую оценку, не отличалась от формы плохих бритв.

Правильно заточенная опасная бритва имеет режущую кромку определенной формы: угол заточки равен 13—19градусов, толщина режущей кромки— 2—4 микрона, заточка — равномерная по всей длине, без выкрашиваний и заусенцев, волнистость небольшая. Такая бритва срезает человеческий волос на весу. При бритье этой бритвой боли не ощущается.

Одним из серьезных недостатков вачских бритв является то, что они не все правильно затачиваются. В результате многие бритвы, выпущенные заводом, приходится перед употреблением снова затачивать на оселке. Хорошая бритва сохраняет режущие свойства (т. е. форму режущей кромки после заточки) длительное время. От правки до правки ею бреются минимум 20 раз.
Главным недостатком бритв, выпускаемых заводом «Труд», является низкая стойкость их режущих свойств. Повторные заточки и правки таких бритв не дают хороших результатов, их стойкость не увеличивается.
Присланные нам с завода 100 шт. бритв после их испытаний в парикмахерских были подвергнуты микроанализу.
Исследование микроструктуры хороших и плохих бритв показало, что у хороших бритв на фоне безыгольчатого мартенсита располагаются мелкие карбиды. Микроструктура плохих бритв отличается очень большим количеством карбидов. Многие карбиды имеют размеры около 2-З микрон.
Сравнение микроструктур бритв показало: чем мельче карбиды, чем их меньше, тем выше стойкость режущих свойств.

Для проверки указанного положения на заводе была изготовлена опытная партия бритв. Опытные бритвы изготовлялись по технологии завода, только режим закалки был изменен. Время нагрева и выдержки в соляной ванне было увеличено до 4 мин., охлаждение производилось в одной масляной ванне. Температура масла равнялась 107 градусам.

Испытание бритв в парикмахерских показало, что опытные бритвы имеют более высокие режущие свойства, чем обычные заводские.
Из 35 бритв, испытанных в парикмахерской, 30 бритв получили оценку «хорошо», З — «удовлетворительно» и 2 — «плохо».
Чтобы окончательно убедиться в этом, мы испытывали бритвы попарно: брали заводскую бритву, получившую в парикмахерской оценку «хорошо», и вместе с опытной бритвой отдавали на испытание, не рассказывая истории обеих бритв. Опытные бритвы неизменно получали более высокую оценку. Стойкость их режущих свойств была выше, чем у бритв, изготовленных по обычной технологии.
Этот опыт полностью подтвердил высказанное предположение. Увеличение выдержки привело к растворению части карбидов и уменьшению размеров оставшихся; вслед за этим увеличилась стойкость режущих свойств бритв.

[anton]

5. ВЫВОДЫ

1.Низкое качество бритв, выпускаемых заводом «Труд», выражающееся в низкой стойкости их режущих свойств, обусловлено главным образом наличием в структуре большого количества крупных карбидов. Бритвы тупятся из-за выкрашивания карбидов. Размеры карбидов не должны превышать 0, I —0,2 от радиуса скругления режущей кромки бритвы. Мартенсит должен быть или бесструктурным, или, мелкоигольчатым.
2.Наличие в структуре бритв большого количества крупных карбидов есть результат перегрева и медленного охлаждения заготовок при штамповке и недогрева при закалке. При нагреве для закалки время нагрева и выдержки мало, карбиды растворяются, но недостаточно полно.
З. Для устранения указанных недостатков и получения мелкодисперсных карбидов необходимо использовать существующие в термической обработке методы: строгий контроль температуры нагрева при штамповке, отжиге и закалке, ускорение охлаждения заготовок после штамповки, двойная закалка бритв и т. д.

[Trianon]

Замечательная информация! Спасибо!

[Volgar]

anton, Спасибо тебе добрый человек.
Ты подвёл итоги долгим прениям по вопросу зависимости комфортности бритья от качества стали клинка.

[aptekar]

Предки еще почти 100 лет назад все поняли...

[skvater]

Тогда специалисты были, а сейчас вон - бритвы из S90V. Вот где карбиды то, но кому сейчас это интересно

[Alexey-I]

Интересно, сделали ли выводы на заводе из этой статьи? Если да, то, по идее, бритвы после 56г должны иметь лучшее качество, чем до...

[aptekar]

Сделали - более того в начале 60-х Труд получил новое оборудование и выиграл у СТИЗа конкурс на поставку бритв МО - для санинструкторских укладок Тогда же и установка электроэррозионной заточки была поставлена

[skvater]

и выиграл у СТИЗа конкурс на поставку бритв МО

А Стиз был готов к выпуску медицинских бритв? Или они участвовали с нацеленностью на организацию этого производства с нуля в случае выигрыша? Вача же уже имела большой опыт в их выпуске в 40 и 50е годы, а вот Стиз - совсем нет

[aptekar]

Ну это мы сейчас уже вряд ли узнаем , но крупный заказ с гарантированной оплатой да еще с поставкой оборудования под него - я думаю в те времена порубится за него никто бы не отказался