Microstructure of a traditional scythe blade using a SEM, the FIB technique and a TEM

• Autorzy: Łubkowska K. , Bazarnik P. , Onyszczuk T. , Lewandowska M.

Warianty tytułu

PL

Analiza mikrostruktury ostrza tradycyjnej kosy za pomocą SEM, FIB oraz TEM

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

The aim of the research was to analyze the microstructure of a traditional scythe blade acquired from an agricultural farm. A scythe is an a hand tool that consists of a long, wooden shaft (about 1.6 to 2.0 m) and a long, curved blade (about 0.6 to 0.9 m). The blade's edge is on the inner side of the curvature, making mowing and collecting plants more convenient. During exploitation the blade becomes blunt and therefore requires regular sharpening. After a number of sharpenings, the blade is subjected to a peening process, during which the edge of the scythe is plastically thinned, what enables further sharpening thus extending its use. The process itself is difficult and requires a lot of experience. Incorrectly performed peening can cause blade folding. This paper presents an analysis of the microstructure of a scythe blade that was performed using a scanning electron microscope (SEM), the focused ion beam technique (FIB) and a transmission electron microscope (TEM). Microscopic observations revealed that the scythe blade was made of pearlitic steel. A significant decrease of grain size was observed on the very edge of the blade in comparison to the area that did not undergo the peening process. This study reveals that peening introduces substantial texture into the material on the scythe's edge. It was also observed that the grain morphology varies strongly depending on the distance from the edge. The obtained results indicate that there is a significant change in the microhardness of the material in the direction perpendicular to the cutting edge (from about 5.4 GPa to about 8.5 GPa). This paper clearly acknowledges the significant effect of repeated peening on the morphology of the microstructure and hardness of blades.

PL

Celem pracy była analiza mikrostruktury ostrza noża tradycyjnej kosy, pozyskanej z gospodarstwa rolnego. Kosa jest narzędziem rolniczym składającym się z wygiętego noża o długości od 0,6 do 0,9 m (zwanego również klingą) zamocowanego na długim drzewcu o długości 1,6 do 2,0 m. Ostrze noża znajduje się po wewnętrznej stronie wygięcia, co ułatwia ścinanie roślin oraz ich zagamianie. Podczas eksploatacji ostrze klingi ulega stępieniu, w związku z tym nóż kosy wymaga regularnego ostrzenia. Po pewnej liczbie ostrzeń klingę kosy poddaje się procesowi klepania, podczas którego pocienia się plastycznie materiał na krawędzi ostrza, co ułatwia ostrzenie kosy i wydłuża jej eksploatację. Jest to czynność wymagająca jednak dużej wprawy, a nieprawidłowe klepanie może doprowadzić do pofalowania ostrza. W pracy przeprowadzono analizę mikrostruktury klingi kosy za pomocą skaningowej mikroskopii elektronowej (SEM), techniki zogniskowanej wiązki (FIB) oraz za pomocą transmisyjnej mikroskopii elektronowej (TEM). Obserwacje mikroskopowe wykazały, że klinga kosy została wykonana ze stali perlitycznej. Zaobserwowano znaczący spadek wielkości ziarna w pobliżu ostrza w porównaniu z obszarem od niego oddalonym, nie poddawanym klepaniu. Stwierdzono, że klepanie ostrza kosy wprowadza silną teksturę w materiale na krawędzi ostrza. Zaobserwowano istotną zmianę morfologii ziaren w miarę przybliżania się do krawędzi ostrza. Przeprowadzone badania wykazały istotną zmianę mikrotwardości materiału w kierunku prostopadłym do ostrza klingi. Mikrotwardość materiału w obszarze nie poddawanym klepaniu wynosiła 5,4 GPa, podczas gdy w miejscu oddalonym od krawędzi ostrza o 0,5 mm otrzymano mikrotwardość o wartości nawet to 8,4 GPa. Rezultaty przeprowadzonych badań wyraźnie wskazują na istotny wpływ wielokrotnego klepania klingi kosy na morfologię mikrostruktury i twardość materiału ostrza.

Słowa kluczowe

EN

scythe; blade; microstructure; FIB; SEM; TEM

PL

kosa; ostrze; mikrostruktura; FIB; SEM; TEM

• Wydawca: Wydawnictwo SIGMA-NOT
• Czasopismo: Inżynieria Materiałowa
• Rocznik: 2013
• Tom: Vol. 34, nr 3
• Strony: 176--179
• Opis fizyczny: Bibliogr. 3 poz., rys., tab.

Twórcy

autor

Łubkowska K.

• Faculty of Materials Science and Engineering, Warsaw University of Technology, Warsaw

autor

Bazarnik P.

• Faculty of Materials Science and Engineering, Warsaw University of Technology, Warsaw

autor

Onyszczuk T.

• Faculty of Materials Science and Engineering, Warsaw University of Technology, Warsaw

autor

Lewandowska M.

• Faculty of Materials Science and Engineering, Warsaw University of Technology, Warsaw

Bibliografia

• 1] Newman B.: Who need a weed wacker when you can use a scythe? Grim reaper jokes aside, suburbanites take swing at ancient mower. Wall Street Journal (01.07.2012).
• [2] Oksiuta Z., Lewandowska M., Kurzydłowski K. J.: Influence of hot rolling and high speed hydrostatic extrusion on the microstructure and mechanical properties of an ODS RAF steel. Journal of Nuclear Materials 409 (2011) 86÷93.
• [3] Bazamik P., Lewandowska M., Andrzejczuk M., Kurzydłowski K. J.: The strength and thermal stability of Al-5Mg alloys nanoengineered using methods of metal forming. Materials Science & Engineering A 556 (2012) 134÷139.