Ram thép là gì: dải màu vàng rơm, nâu, tím, xanh lam nói lên điều gì

Ram thép là hơ lại thép đã trui ở nhiệt độ thấp, thường khoảng 150–350°C, để bớt giòn mà vẫn giữ phần lớn độ cứng. Dải màu vàng rơm, nâu, tím, xanh lam hiện lên trên mặt thép đã đánh sạch là màng ôxít mỏng, cho thợ biết nhiệt độ: vàng rơm nhạt khoảng 200–220°C, vàng rơm sẫm khoảng 240°C, nâu khoảng 255–265°C, tím khoảng 270–285°C, xanh lam khoảng 290–310°C. Màu càng về phía xanh, thép càng mềm và dai hơn; nhưng màu còn phụ thuộc thời gian giữ nhiệt, nên chỉ là chỉ dẫn tương đối.

Vì sao phải ram sau khi trui

Trui là nung thép tới nhiệt độ nhất định rồi làm nguội thật nhanh. Thép vừa trui đạt độ cứng cao nhất, nhưng cấu trúc bên trong căng như dây đàn: carbon bị kẹt, mạng sắt méo, ứng suất dồn ở khắp nơi. Một con dao như vậy rơi xuống nền gạch có thể vỡ như thuỷ tinh; chặt vào xương có thể mẻ cả mảng lưỡi.

Ram cho các nguyên tử carbon một chút năng lượng để dịch chuyển, tạo các hạt carbide rất nhỏ, làm mạng sắt bớt căng. Thép mất một ít độ cứng, đổi lại độ dai tăng lên nhiều. Mục tiêu của ram không phải làm thép mềm, mà là đổi một phần cứng lấy một phần dai, đúng tỷ lệ mà con dao cần.

Màu ram là gì: không phải ánh sáng, mà là màng ôxít

Khi thép sạch được hơ nóng trong không khí, ôxy tác dụng với bề mặt, tạo một lớp ôxít sắt cực mỏng, mỏng tới mức chỉ vài chục tới vài trăm nanômét. Ánh sáng phản xạ từ mặt trên và mặt dưới của lớp ấy giao thoa với nhau, giống như màu trên bong bóng xà phòng hay vệt dầu loang trên mặt nước. Lớp ôxít càng dày, màu càng chuyển: vàng nhạt, vàng sẫm, nâu, tím, xanh lam, rồi xám.

Từ đây có ba hệ quả thực tế:

• Phải đánh sạch mặt thép trước khi ram, ít nhất một vạt nhỏ. Thép còn vảy đen hay dầu bẩn không hiện màu rõ.
• Màu chỉ ở bề mặt. Mài hay đánh bóng là màu mất, nhưng độ cứng đã thay đổi thì vẫn giữ.
• Màu phụ thuộc cả nhiệt độ lẫn thời gian. Giữ lâu ở nhiệt thấp, màng ôxít vẫn dày dần và màu vẫn chạy. Hai con dao cùng màu tím chưa chắc đã ram giống nhau nếu một con hơ nhanh, một con hơ chậm.

Đừng nhầm màu ram với màu nhiệt (đỏ, cam, vàng, trắng) ở trên 500°C. Màu nhiệt là ánh sáng thép tự phát ra; màu ram là màu của màng ôxít dưới ánh sáng thường.

Bảng màu ram và việc thường dùng

Bảng này lấy từ các bảng ram cổ điển trong sách cơ khí, chỉ đúng cho thép carbon thường và chỉ mang tính tham khảo. Thép hợp kim, thép không gỉ có nhiệt độ ram rất khác và màu ôxít cũng hiện khác. Mỗi lò rèn có "màu của mình" cho từng loại dao, rút ra từ nhiều năm thử.

Ba cách ram ở làng rèn và ở xưởng

Ram bằng nhiệt dư

Đây là cách truyền thống nhất, nhiều nền rèn cùng dùng. Thợ nung cả dao, nhúng chỉ phần lưỡi vào nước rồi rút ra. Phần sống còn nóng, nhiệt chảy dần xuống lưỡi. Trên vạt thép đã đánh sạch, thợ nhìn màu vàng rơm xuất hiện gần sống rồi chạy dần về phía lưỡi, tiếp theo là nâu, tím. Khi màu mong muốn tới lưỡi, nhúng hẳn cả dao vào nước để dừng. Cách này nhanh, tạo sẵn độ cứng chênh lệch: lưỡi cứng, sống mềm. Nhưng màu chạy rất nhanh, chỉ vài giây; chậm tay là lưỡi đã quá mềm.

Ram trên lửa nhỏ hoặc tấm sắt nóng

Dao đã trui, đánh sạch, được đặt sống lên một tấm sắt dày nung nóng hoặc hơ cách xa than hồng. Nhiệt đi từ sống xuống lưỡi, thợ quan sát màu như trên. Chậm hơn ram nhiệt dư, dễ kiểm soát hơn.

Ram trong lò có nhiệt độ đặt

Xưởng hiện đại dùng lò điện, đặt nhiệt độ, giữ một khoảng thời gian (thường tính bằng giờ), để nguội, rồi lặp lại lần hai. Ram hai lần giúp phần cấu trúc chưa chuyển hết ở lần đầu được ram nốt. Cách này cho độ cứng đều nhất, ít phụ thuộc mắt người, nhưng không tạo được độ cứng chênh lệch giữa lưỡi và sống nếu không xử lý thêm.

Những lỗi ram thường gặp

• Không ram: dao vừa trui đem dùng ngay, giòn, dễ mẻ, gãy.
• Ram muộn: dao trui xong để vài giờ hay qua đêm mới ram; ứng suất có thể gây nứt trước khi kịp ram.
• Ram quá tay: màu chạy qua xanh lam tới xám, lưỡi mềm, mau cùn, quăn lưỡi.
• Đọc màu trên mặt bẩn: màu không rõ, đoán sai.
• Mài máy làm hỏng phần ram: sau khi ram, mài máy quá nóng làm cạnh lưỡi hiện vàng, xanh. Đó là lưỡi bị ram lại ngoài ý muốn, mềm đi ở đúng chỗ cần cứng nhất.

Lỗi cuối là lỗi người mua có thể tự thấy: con dao mới mà sát lưỡi có vệt xanh tím mỏng, nhiều khả năng đã bị mài quá nóng.

An toàn khi ram

• Thép ở 200–300°C không phát sáng, trông như nguội hoàn toàn, nhưng chạm vào là bỏng sâu ngay. Luôn dùng kìm, để dao nguội trên giá riêng có đánh dấu.
• Ram bằng nhiệt dư gắn với bước trui nước: hơi nước bắn và dao nóng ở sống.
• Lò than, lò ga dùng để hơ ram phải ở chỗ thông gió, tránh khí CO.
• Ram dao có dính dầu trui sẽ bốc khói; đứng ở chỗ thoáng.

Bỏng nhẹ: xả nước mát sạch 15–20 phút, không bôi kem đánh răng, nước mắm, mỡ. Bỏng sâu, rộng, bỏng mặt, tay, mắt: đi cấp cứu, gọi 115.

Góc nhìn hôm nay: thấy màu ram ở đâu

Màu ram có quanh ta nhiều hơn người ta nghĩ. Nhiều lò xo nhỏ, lưỡi cưa, thước lá thép có ánh xanh lam của thép từng được hơ ở khoảng nhiệt ram; đầu các mũi khoan cũ hay có vệt vàng nâu do nóng lên khi khoan. Khi đến làng rèn, xin xem thợ ram một con dao bằng nhiệt dư: đứng đúng chỗ thợ cho, nhìn vạt thép sáng, đếm thầm thời gian từ lúc vàng rơm xuất hiện tới khi tím chạm lưỡi. Vài giây đó là thứ thợ học nhiều năm mới nắm được.

Về nhà, có thể nhìn lại con dao mình đang dùng: có vệt ranh giới mờ giữa lưỡi và sống không, có vệt xanh sát lưỡi không. Đó là dấu vết của bước ram, hoặc của một lần mài quá tay.