Hem > Nyheter > Vad är en maragingklinga?

Så här testade man klingor förr

Vad är en maragingklinga?

Hur ofta har du inte suttit på en finare middagsbjudning och fått frågan "vad är en maragingklinga"? Tack vare Sten Wessmans fenomenala gästkrönika behöver du aldrig mer bli svarslös.

Sten Wessman arbetar på Swerea KIMAB (fd. Instituet för Metallforskning) som forskare och håller främst på med mikrostruktur och egenskaper hos rostfria stål. Han började gräva i klingbranschen när han upptäckte att de Leon Paulklingor han köpt, två FIE (dyra) och en standard (billigare), alla visade sig vara tillverkade av samma maragingstål, Maraging 300.

Att köpa värjklingor är dyrt numera, ännu dyrare om man vill ha FIE-klingor. Sisådär 1.000 SEK/st med nuvarande kronkurs. Är man, som vissa, en hårdhänt fäktare och knäcker sex Allstar BF på en månad så förstår man att fäktning är och förblir en överklassport. För de som var med på den gamla goda sovjettiden är det lite deprimerande med tanke på att man då kunde få fem klingor, lite kaviar, några klockor och en liter utsökt vodka med rivkapsyl för en mindre mängd västerländsk hårdvaluta. Här följer en liten exposé genom klingorna och stålets underbara värld!

Vad säger FIE?

Vad man vill veta kan man läsa i ”Reglement du Materiel, Armement et equipement des tirereurs”. Jag använder mig, pga. begränsade kunskaper i franska, delvis av den engelska översättningen som dock tyvärr verkar lite tveksam i detaljerna. Efter lite inledande standardfraser raddar man upp en räcka med krav på mekaniska egenskaper enligt nedan:

Med lite materialvetenskap i bagaget ser man att det här inte är något bonnjärn utan ett extremt höghållfast material. Med en ∅2,5 mm tråd kan man lyfta ett ton.
Räkneövning: σ=F/A; 2000=1000⋅9,81/(π⋅d2/4); d=2,5 mm, QED

Nästa steg är att man kräver en sammansättning enligt nedan, vilket stämmer väldigt bra in på vad som kallas ”Maraging 300” stål. Det finns en lite not om att man även får använda andra stål enligt en kryptisk specifikation men det lämnar vi tills vidare. En liten Googling på Maraging 300 säger: ”This alloy exhibits good ductility at high strength levels, excellent notch ductility, and is readily welded.”. Egenskaperna stämmer väl in men veterligen har ingen försökt laga sin dyra brutna klinga genom att svetsa.

Den nominella sammansättningen för Maraging 300 [vikts-%], Fe rest:
C ≤0,03
Si ≤0,10
Mn ≤0,10  
P ≤0,005   
S ≤0,0005   
Cr ≤0,50   
Ni 18-20   
Mo 4-5   
Cu ≤0,30   
Sn ≤0,005 
Al 0,05-0
B ≤0,003 
Co 8-13   
Ca 0,05       

När nu egenskaper och analys är specificerade blir nästa steg att smida sin klinga och det har också farbror FIE beskrivit i detalj enligt följande:

  1. Smid klingan mellan 950-1150°C
  2. Luftkyl klingan (till rumstemperatur antagligen)
  3. Mekanisk bearbetning till önskad dimension mm.
  4. Homogenisering vid 950°C ± 10°C under en timme
  5. Immersionsvärmebehandling(öh?) vid 820°C ± 10°C under en timme
  6. Luftsvalning ånyo
  7. Åldring vid 480°C under nio timmar
  8. Och åter luftsvalning
  9. Till sist: riktning i kallt tillstånd

Det som följer därefter är specifikationer på hur man provar egenskaperna som krävs: kemisk sammansättning, dragprovning och brottseghetsprovning. Sedan blir det en genomgång av krav på klingans form, ytfinhet ≤0,1 mm och de krav som ställs på den färdiga klingan:

Växlande böjprovning är frivilligt och görs på ny klinga enligt följande, lite svårtolkade, specifikation: böj klingan plastiskt i en riktning med en krökningsradie på 60 mm, böj i motsatt riktning med en krökningsradie på 100 mm för att räta ut klingan (någorlunda). Den provade längden skall vara cirka 150 mm varav de 60 mm som ligger närmast spetsen ej får deformeras. Detta repeteras tills klingan går av, max 1 Hz (en cykel per sekund). En värjklinga måste tåla minst 150 cykler. Utmattningsprovning är obligatoriskt och är till för att undersöka klingornas beteende under ”normal” fäktning. Det går till så att klingan böjs cirka 220 mm, motsvarar 250 mm armsträckning, utan att det elastiska området överskrids, för att därefter låta klingan återgå till normalläge. Detta upprepas till brott med 1 Hz provningsfrekvens och kravet är minst 7000 cykler för en värjklinga. Det tillkommer ett krav på att brottytan i de två ovanstående provmetoderna måste undersökas och att minst 6% av brottytan i en värjklinga måste uppvisa stegvis spricktillväxt, Segt brott med andra ord vilket är ett tecken på att viss brottseghet finns.

Har man nu lyckats på alla punkter kan man nu stämpla sin klinga med den fina stämpeln (se bild ovan) men man torde få betala en slant till FIE för att bli certifierad för detta.

En liten kryptisk kort notering följer som säger att man kan använda icke maragingstål enligt 45Si7, 45 Si Cr Mo eller 45 XH2 MFA. Men anger kort att kravet på antalet cykler till brott (>7000) måste följas.

Vad är maraging?

Maraging benämns maråldring på svenska och kan härledas från martensitic age hardening. Det är en speciell typ av extremt höghållfast stål där man inte använder kol utan intermetalliska faser för härdning. Normal härdning av stål innebär att man värmer stålet till tillräckligt hög temperatur för att få det fullständigt austenitiskt, släcker det i vatten och då får en hård och spröd austenit som man sedan anlöper till önskad kombination av hårdhet och seghet, dvs. seghärdning.

Nackdelen med denna process är att den är ganska brutal, släckning från sisådär 1000°C i vatten kan ge betydande egenspänningar och formförändringar. Det fiffiga med maråldringsstål är att man får den höga hållfastheten genom åldring vid betydligt lägre temperatur, den åldring som beskrivs av FIE ovan under nio timmar, och då får man marginella formförändringar.

De operationer som beskrivs ovan vid 950-1050°C och med påföljande luftsvalning ger martensit. Den höga legeringshalten gör att även luftsvalning ger martensit, men den låga kolhalten gör att denna martensit är mycket mjuk. Den påföljande åldringen vid 480°C gör att man kan höja hållfastheten till mycket höga nivåer. Man får visserligen två reaktioner vid denna temperatur, utskiljning av intermetaller som Fe2Mo och Ni3Ti men med tiden även sönderfall av martensiten till främst austenit och även ferrit. Dock är överåldring som det kallas en betydligt långsammare process än härdning, så det är liten risk att misslyckas. Nickel används för att ge fasomvanligen austenit-martensit, molybden och titan för att ge de härdande intermetallerna och kobolt för att höja temperaturen för martensitbildning så att genomhärdning fås utan allt för häftig kylning.

Med den här processgången får man en överlägsen brottseghet jämfört med vanliga stål. Utmattningsegenskaperna liknar dem för övriga höghållfasta stål och de kan höjas ytterligare genom blästring, dvs. introducera tryckspänningar i ytan som gör sprickinitiering svårare. En intressant notering är att de går utmärkt att svetsa.

Godkända FIE klingor

En titt på dokumentet ”Liste des lames homologuées” på FIEs hemsida visar att man som värjfäktare har följande tretton tillverkare att vända sig till för att skaffa godkända klingor:

1. Leon Paul
2. France Lames, FL
3. Blaise Freres, BF
4. Lammet, LM
5. AO Vniti
6. Allstar/Uhlmann, FS
7. Weyersberg Kirschbaum, KW
8. Sportservice (STM, alt. StM)
9. Prieur Sport, PS
10. Metal West
11. Chevalier D'Auvergne, CA
12. Gloria-Pro, LT
13. Dynamo

Dessa tillverkar klingor till den som behagar köpa. Exempelvis säljer Allstar, PBT och Leon Paul BF-klingor, det vill säga från samma tillverkare Blaise Freres. Det är värt att notera att flera av dessa klingfabrikanter säljer även icke-maragingklingor (N) och att de är betydligt billigare. På StM:s hemsida har man varit vänliga nog att ge en analys:

Analys 45XH2MFA
C    Si    Mn    P    S    Cr    Ni    Mo    Cu    V
0,52    0,28    0,65    0,014    0,006    0,88    1,45    0,23    0,19    0,13

Dessutom ger man stålets beteckning som 45XH2MFA och anger att det stämmer med GOST 5949 (rysk stålstandard) ”Stal sortovaia i kalibrovannaia korrozionnostoikaia, zharostoikaia i zharoprochnaia”, det vill säga ”Sorted and gauged corrosion-resistant, heat-resistant and high-temperature steel”.

En titt i Stahlschlüssel (en bok med en massa stål och deras beteckningar) visar att stålet med den icke-kyrilliska beteckningen 45ChNMFA verkar stämma in rätt bra:
C 0,42-0,50; Si 0,17-0,37; Mn 0,50-0,80; S<0,025; P<0,025; Cr 0,80-1,10; Mo: 0,20-0,30;
Ni 1,30-1,80; V 0,10-0,18; Cu<0,30% samtliga.

Här anges att det är ett ”Alloyed construction steel”, ett legerat konstruktionsstål. Dito 45 Si 7 (DIN 1.5024), som även det går bra att använda enligt FIE, är ett belgiskt konstruktionsstål med nominell sammansättning:
C 0,43-0,50; Si 1,50-2,00; Mn 0,50-0,80; S 0,040; P 0,040%

Det stål som verkar vara det tredje angivna alternativet är 45 SiCrMo 6 men sexan finns inte med i FIEs dokument(?) Hur som helst är den nominella analysen:
C 0,42-0,50; Si 1,30-1,70; Mn 0,50-0,80; S 0,035; P 0,035; Cr 0,50-0,75; Mo: 0,15-0,30%, Även det ett belgiskt konstruktionsstål. Pust...

Det kan tyckas lite märkligt att man först hugger till med ett maråldringsstål som är så högt legerat som det går och specificerar värmebehandlingar i detalj, men att man sedan tillåter tämligen måttligt legerade konstruktionsstål och kommenterar det på ett par rader. Samma utmattningskrav ställs på detta stål och dessa uppfylls väl. Frågan man ställer sig är varför då man då alls har ett krav på stålsort (Marging 300)? Är det inte bättre att bara specificera egenskaper?

StM visar med testprotokollen från utmattningsprovningen att sex stycken maragingklingor klarar mellan 11600 och 20000 cykler, snitt 14600. Tre FIE-N, som de verkar kallas, klarar 7400-16200 cykler, snitt 14200. Helt OK med andra ord.

Varför går värjklingor sönder?

Lite kortfattat kan man säga att värjklingor kan sönder på tre sätt; sprött, duktilt eller genom plastisk kollaps. Det sistnämnda är när man efter en mindre lyckad flêche står med en klinga som pekar åt helt fel håll. Den är fortfarande hel, men har helt tappat sin ursprungliga form och med lite tur går det att återställa denna, men ibland så är det bara att kassera eftersom den går sönder när man försöker rikta upp den.

Skillnaden mellan segt och sprött brott är som att jämföra ett tuggummi med en kaffekopp som trillar i backen. Drar man i ett tuggummi får man en betydande plastisk deformation innan brott medan så inte är fallet när en kaffekopp går sönder. Slutsatsen av detta är att värjklingor skall vara hårda, men inte spröda. En kompromiss mellan hårdhet och sprödhet som klassiskt har lösts genom seghärdning, där man först härdar stålet. Då får man dock ett stål som är oanvändbart för värjklingor. En battement skulle slå av klingan och därför anlöps stålet så att man ökar materialets seghet, men minskar hårdheten. Seghärdning = härdning + anlöpning.

Allt skulle kunna vara frid och fröjd med det, men det finns ytterligare en mekanism att ta hänsyn till och det är utmattning. Allt material som är utsatt för växlande belastningar utmattas och utmattningsbrott har många liv på sitt samvete. Ett vanligt exempel är DeHavilland Comet, världens första jetdrivna passagerarflygplan, där man hade fyrkantiga fönster och där hörnen visade sig bli utmärkta anvisningar för utmattningssprickor. Detta orsakande ett antal haverier (man kom på det efter att man byggt in ett flygplan i en vattentank och provat cyklisk trycksättning av kabinen). En klok fäktare fäktar parallellt med flera vapen eftersom han vet att förr eller senare så går klingan av, men oftast har man en favorit och då blir det desto sorgligare när den går sönder.

Den förste som började fundera över utmattning var tysken August Wöhler som undersökte brott på axlar till järnvägsvagnar och kunde visa att det berodde på tillväxt av utmattningssprickor. Alla som har läst hållf vet vad ett Wöhlerdiagram är. Det anger ett ståls utmattningsgräns vid konstant spänningsamplitud. Har man tillräckligt låg amplitud så når man en gräns där provet helt enkelt inte går sönder, oftast mer än en miljon cykler. Är man med andra ord en försiktig fäktare så håller vapnen längre, förutsatt att man också har en försiktig motståndare.

Allt väl så långt men en del har hänt sedan farbror Wöhler hittade på det här 1867 och en allvarlig invändning är att man sällan har konstant amplituder. Det prov som FIE-standarden anger är att beteckna som konstant amplitud, men belastningen på klingan är inte känd. Denna skulle dock med lite möda kunna räknas eller mätas fram. I verkligheten är det oftast så man får göra, mäta eller räkna. Mäta kan man göra med töjningsgivare. Enligt Hookes lag så är spänningen i det elastiska området (under sträckgränsen) proportionell mot spänningen. Jag har inte gjort något sådant själv, men det skulle kunna vara genomförbart. Alternativ två är att räkna på böjspänningen på något lämpligt sätt, antingen med klassisk hållf alternativt med någon form av simulering med finita element (FEM). Det är lite krångligare men ger färgglada och snygga bilder som ser bra ut i Power Point.

Kommentarer

Du måste vara inloggad för att kunna kommentera.
Logga in eller skapa användarkonto (endast för medlemmar i SAF).

Aktuellt

SAF-pokalen och Rehbinderska priset 2012 eller Det krävs ett sammansvetsat gäng för att anordna en världscuptävling!!

4 Feb, 2012 | Det är ett par timmar sedan finalmatchen. Pisterna är rivna och basketen har redan tagit över Åkeshovshallen. Salek har just åkt med allt som skall tillbaka till fäktsalen. » Läs mer

Påminnelse: Du har väl betalat fäktavgiften?

24 Jan, 2012 | SAF:s kassör meddelar att många medlemmar ännu inte har betalat avgiften för vårterminen till SAF:s plusgiro 451680-3. » Läs mer

Resultat och foton från SAF-pokalen 2012

24 Jan, 2012 | Under helgen 21-22/1 2012 hölls den 41:e upplagan av SAF-pokalen i Åkeshovshallen. » Läs mer

SAF föll på mållinjen i bronsstriden i lag-SM

12 Dec, 2011 | SM i lagvärja har under helgen 10-11 december avhållits i Stockholm. Tyvärr ställde vi inte upp med något damlag. Däremot deltog fyra lag i herrklassen. » Läs mer

SAF-pokalen 2012!

10 Nov, 2011 | Den 21-22/1 2012 hålls den 41:e upplagan av SAF-pokalen (som har FIE Satellite World Cup-status) i Åkeshovshallen. » Läs mer

Nils Rydström 90!

15 Sep, 2011 | I år fyller SAF 90. Idag även klubbens äldste medlem Nils Rydström. Nils blev medlem redan 1934! » Läs mer

NM-guld i Ystad!

23 Jun, 2011 | SAF firade stora framgångar vid NM/Ystad International i helgen. Magnus Nerell blev nordisk mästare i stor stil! Och inte nog med det... I klassen veteraner 40-49 år knep Jörgen Berg guldmedaljen och Fredrik Sjödahl tog brons. » Läs mer

Tävlingsrapport: SAF-Medalj vid Masters i Jönköping

6 Maj, 2011 | Alice Hedin (SAF) tog en meriterande tredjeplats i mastersturneringen (värja yngre ungdom) som gick av stapeln i Jönköping sista helgen i april med fäktare från både Sverige och Danmark. » Läs mer

Tävlingsrapport: Trofeo villa de Bilbao

21 Apr, 2011 | SAF:aren Jonas Nordgren som f.n. bor i Spanien håller formen och skickar denna tävlingsrapport. » Läs mer

Rapport från årsmötet

14 Apr, 2011 | SAFs ordinarie årsmöte hölls den 31 mars i klubblokalerna. Ett ovanligt stort antal medlemmar hade glädjande nog infunnit sig till mötet. » Läs mer

Kallelse till ordinarie årsmöte 2011 den 31/3

3 Mar, 2011 | Härmed kallas till ordinarie årsmöte i Stockholms Allmänna Fäktförening. » Läs mer

SAFare tilldelas kungamedaljen i 12:e storleken

28 Feb, 2011 | Lennart Ahlgren – trogen SAFare, Ståthållare och Fäktförbundets hedersordförande – har vid en ceremoni på slottet tilldelats kungamedaljen i 12:e storleken i högblått band. » Läs mer

SAF firar nya framgångar i S:t Erikscupen

25 Feb, 2011 | SAF hade stor framgång vid den sista delomgången i S:t Erikscupen och tog flera medaljer i värja. » Läs mer

SAFs ungdomar visar fina resultat i S:t Erikscupen

22 Feb, 2011 | Vid årets femte och sista deltävling i S:t Erikscupen den 19 februari i Åkeshovshallen visade SAFs ungdomar upp en rad fina resultat. » Läs mer

Påminnelse: Du har väl betalat fäktavgiften?

16 Feb, 2011 | SAF:s kassör meddelar att många medlemmar ännu inte har betalat avgiften för vårterminen till SAF:s plusgiro 451680-3. » Läs mer

Alice Hedin, SAF vann S:t Erikscupens januaritävling - värja yngre ungdom

6 Feb, 2011 | Alice vann finalen med 15-9 men det verkliga kraftprovet kom i semifinalen där hon kämpade väl och vann med 15-14 efter att ha legat under med 14-11. » Läs mer

Dags för SAF-pokalen!

21 Jan, 2011 | I helgen (22-23/1) hålls den 40:e upplagan av SAF-pokalen (som har FIE Satellite World Cup-status) i Åkeshovshallen. » Läs mer

Viktig information och träningstider för våren 2011

20 Dec, 2010 | På måndag den 10 januari öppnar SAF för vårterminen och vi hälsar alla gamla och nya medlemmar hjärtligt välkomna! » Läs mer

Viktig information och träningstider för hösten 2010

12 Aug, 2010 | På måndag den 30 augusti öppnar SAF för höstterminen och vi hälsar alla gamla och nya medlemmar hjärtligt välkomna! » Läs mer

Dags att skaffa fäktlicens för 2010/2011

9 Jul, 2010 | En ny härlig fäktsäsong närmar sig... » Läs mer