Пришло время закалить клинок в воде вы ведь умеете это делать
Закалка это чуть ли не самый важный этап в создании ножа! От неё зависит какой будет нож! Хрупкий, мягкий, или резучий.
Продолжу рассказ на примере клинка из рессоры. После того как клинок был откован, его необходимо отслесарить. Слесарка должна быть произведена, процентов на тридцать, чтобы на клинике был запас по (мясу) металлу. Если калить клинок полностью отслесареный, то вовремя нагрева, поверхность обезуглероживается, а это нам не надо! К тому же тонкие сечения, здорово ведёт (деформирует) во время закалки. По этому мы обязательно должны оставить запас!
Теперь поговорим о нагреве. Нагревать в идеале нужно в печи с контролем температуры, но у новичка такой наверное не найдётся (а вдруг). Нагревать будь то газовый, или угольный горн, нужно очень медленно, и в восстановительном пламени (лишнее обезуглероживание нам не к чему). Ориентиром вам послужит магнит и таблица цветов каления металлов.
Сталь перестаёт магнититься, когда нагревается до точки Кюри (780-800°с) для рессоры нам нужно где-то 850°с, по этому после магнита, придётся догревать. Самый лучший ориентир, это таблица выше.
Закалочная среда это тоже очень важный момент! Сразу скажу, что это должно быть масло! Воду используют в редких случаях (не в нашем). Масло должно быть тёплым около 40°с. Я уже давно использую подсолнечное, оно не так токсично, не загорается, и на мой взгляд лучше закаливает (ИМХО).
В отработаном закалить конечно можно, но на моей практике были случаи что отработка не закаливала.
И так, клинок мы нагрели и закалили (погрузили в масло и лёгкими движениями перемещали его вверх вниз). Не охлождайте его до температуры закалочной среды, пусть масло на нем дымится. Это не навредит клинику, но здорово нам поможет если клинок вдруг повело. Пока он горячий у нас есть несколько секунд его выпрямить. Его можно зажать между двух уголков например, прижав струбцинами, или тисками. Или отрихтовать на наковальне.
Когда клинок остыл до температуры окружающей среды, то можно считать что закалка произведена. Теперь его нужно отпустить! Это нужно чтобы снять излишнюю хрупкость, и Закалочные напряжения в стали. (превращение остаточного аустенита с образованием структуры, состоящей из феррита и цементита).
Отпуск нужно повести при температуре около 200°с на протяжении 1.5-2 ч. Сделать это можно в бытовой духовке или гриле. Если есть только вариант сделать это над жаром от углей, то можно ориентироваться на цвета побежалости стали.
Предварительно нужно будет зачистить клинок от нагара, до чистого металла, чтобы на его поверхности, появлялись эти цвета в виде оксидной плёнки.
Обращаю ваше внимание, между закалкой и отпуском, должно пройти не более 1 часа, иначе начнутся необратимые процессы.
На этом пожалуй все! Наглядно вы можете увидить сие процессы в моих видеороликах.
Закалка металла – правило качественной термообработки ножа. Используемые сорта стали. Требования к нагревательной камере. Процедура закалки в домашних условиях: необходимые материалы. Особенности источников тепла. Охлаждение и отпуск заготовки.
Закалка металла – это технологическая процедура, цель которой заключается в придании материалу дополнительных эксплуатационных характеристик. Операция не отличается особой сложностью – при необходимости ее можно провести даже в домашних условиях.
Данная процедура относится к категории термической обработки металла. Для достижения положительного результата материал необходимо нагреть, а затем охладить в определенной среде. Температурные параметры зависят от типа металла.
Закалка ножа способна придать инструменту повышенную прочность. При соблюдении правил обработки это свойство сохраняется десятилетиями. Современный рынок предлагает потребителям широкий выбор ножей. По этой причине процедура закалки особо востребована, поскольку сейчас риск приобрести некачественное изделие очень велик. Кроме того, термообработку проводят домашние мастера, которые предпочитают изготавливать ножи самостоятельно.
Правила качественной закалки
Чтобы правильно закалить лезвие ножа или любого другого металлического инструмента, следует соблюдать определенные правила. В противном случае можно легко испортить клинок.
Суть термообработки металла заключается в его нагреве до определенной температуры, при которой происходит изменение структуры кристаллической решетки. Далее заготовку охлаждают в водяной или масляной среде.
Закалку выполняют для достижения следующих целей:
- повышения твердости верхнего слоя изделия;
- увеличения прочности;
- повышения сопротивления на изгиб за счет снижения пластичности;
- уменьшения веса при сохранении эксплуатационных параметров.
Существует множество методов закалки металла. Основные отличия зависят от следующих параметров:
- степени нагрева;
- скорости достижения рабочей температуры;
- продолжительности термообработки;
- скорости охлаждения.
Степень нагрева зависит от содержания в металле углерода и других примесей. В качестве единицы измерения закалки обычно используют максимальную температуру.
Лучшая ножевая сталь для каления
Чтобы результат термообработки соответствовал ожиданиям, следует узнать, из какого именно металла или сплава сделан нож. Это поможет подобрать оптимальные параметры для проведения рассматриваемой процедуры.
Самым распространенным материалом для режущих предметов является сталь – сплав железа с углеродом. Известно множество ее разновидностей, которые обладают своими достоинствами и недостатками. Например, нержавеющие сорта стали, которые характеризуются повышенным содержанием углерода и наличием дополнительных примесей, отличаются хорошими режущими свойствами и стойкостью кромки лезвия. Многие производители предпочитают использовать высокоуглеродистую сталь в качестве основного ножевого материала. Особой популярностью пользуется сорт 420 НС.
Стали с низким содержанием углерода отличаются высокой пластичностью и твердостью. Вместе с тем материал будет обладать низкой устойчивостью к износу и коррозии.
Ведущие производители в качестве базового сырья используют следующие сорта стали:
- Ламинированная. Представляет собой сварной композитный материал. Сердцевину изготавливают из твердой высокоуглеродистой стали, которую снаружи покрывают более вязким и визуально привлекательным веществом. Например, дамаском.
- Гомогенная. Противоположность многокомпонентным материалам. Это сталь с высокой однородностью, для производства которой применяют порошковые технологии.
Любителям самостоятельной работы можно посоветовать использовать в качестве заготовки обычный напильник. Можно применять отработанный инструмент со сточенной поверхностью – это совершенно не повлияет на качество будущего изделия. В качестве основного материала советских напильников использовалась твердая нелегированная углеродистая сталь У10, которая является отличным сырьем для изготовления ножа.
Требования к камере для закаливания
Камеру для закалки ножа можно изготовить из подручных материалов без особых вложений. Самая простая конструкция с хорошими функциональными качествами состоит из нескольких мягких кирпичей и пропановой горелки.
В качестве горючего материала можно использовать кислородно-ацетиленовую смесь. Она способна разогреть заготовку до 2800 °C, что практически в четыре раза превышает аналогичный показатель пропана. Некоторой сноровки требует регулировка интенсивности пламени. Единственный недостаток смеси – очень высокая стоимость.
Главное в горне – выбор кирпичей из нужного материала. Они должны быть изготовлены из огнеупорной глины. Это залог длительной работы всей конструкции. Если вы планируете закалять ножи большой длины, можно сделать горн на полтора или два кирпича.
При выборе горелки на пропане следует обращать внимание на наличие регулирующего клапана. Это позволит подбирать оптимальный температурный режим, исходя из размеров и типа ножа.
Отверстие для нагревательной камеры можно выполнить обычным сверлом. Огнеупорные материалы не отличаются высокой твердостью, так что эта процедура не отнимает много времени. Кроме того, необходимо выполнить боковое отверстие для пламени горелки. Следует помнить, что сопло должно располагаться на расстоянии 2–3 см от края кирпича.
С помощью такой конструкции можно быстро и удобно нагревать ножи небольшого размера. Альтернативные источники тепла будут рассмотрены ниже.
Процесс закалки ножа в домашних условиях
Рассматриваемая процедура не особо сложная, поэтому научиться закаливать ножи в домашних условиях сможет даже человек без опыта подобных работ.
Для проведения термообработки понадобятся:
- две емкости, в одной из которых вода, а в другой – масло;
- источник тепла;
- клещи или инструмент с аналогичными функциями;
- заготовка.
Нож можно закалить даже на обычном костре. Заготовку кладут на раскаленные угли, где она нагревается до нужной температуры. При этом необходимо обратить внимание на пламя. Белый цвет указывает на высокую температуру. В этом случае высок риск перегрева заготовки. Как показывает опыт, оптимальный цвет для выполнения обработки – малиновый. В процессе нагрева наблюдайте за лезвием: на его поверхности не должны появляться черные или синие пятна. Это свидетельствует о том, что процесс протекает с нарушениями технологии.
После того как нож приобретет равномерный темно-красный оттенок, его достают из огня с помощью клещей и опускают в масло. Это действие необходимо повторить 3–4 раза. Длительность первого погружения не должна превышать 3 секунд. По мере остывания лезвия интервал постепенно увеличивают. Данную процедуру следует выполнять четко и быстро, без лишних движений.
Последний этап – опускание заготовки в воду. Соблюдайте осторожность: при контакте с жидкостью частицы масла могут загореться или начать брызгаться.
Выбор источника тепла
Закалка ножа – ответственная процедура, успех которой во многом зависит от выбора источника тепла. Как было написано выше, открытый огонь или горн из мягких кирпичей неплохо справляется со своими функциями. Сейчас мы рассмотрим еще одну рабочую конструкцию, которая также заслуживает внимания.
Речь идет о муфельной печи. Она позволит нагреть нож до необходимой температуры по заданному графику. Для сборки конструкции понадобится глина, обладающая огнеупорными свойствами. Из нее делают камеру нагрева и стенки печи. Приблизительные размеры приспособления:
- длина – 200–220 мм;
- ширина – 100–120 мм;
- высота – 70–80 мм;
- толщина стенок – 10 мм.
В первую очередь следует сделать каркас из картона с парафиновой пропиткой, которая предотвратит прилипание глины к стенкам. Печь и дверцу лепят отдельно. В процессе выполнения работ нужно учесть возможность усадки материала. Кроме того, важно, чтобы в стыках отсутствовали полости.
Заготовки должны сохнуть в естественных условиях. Для удаления остатков влаги их прокаливают в печи при температуре 90–100 ºC. Окончательный обжиг выполняют при 900 ºC. Охлаждение должно протекать медленно. Для этого заготовки оставляют в печи до полного остывания.
Термоэлемент проще всего изготовить из нихромовой проволоки, сечением 0,75 мм и длиной 18 м. Обмотка должна быть ровной, без соприкосновений витков между собой.
Во избежание межвиткового замыкания следует промазать обмотку сырой глиной.
В завершение рекомендуют выполнить в корпусе два отверстия. Первое необходимо для установки термопары, а второе – для визуального контроля над закалкой ножа.
Температура нагрева
От соблюдения температурного режима зависит качество обработки ножа. Недостаточный нагрев ведет к неполной закалке. В результате не образуется мартенситной структуры или остаются участки феррита в зависимости от типа стали. Это приводит к снижению твердости ножа.
Аналогичный результат возможен в случае «подстуживания» заготовки. Это значит, что деталь нагрели до заданной температуры, однако в процессе переноса изделия из печи в закалочный бак прошло много времени. Такое случается при закалке ножей небольшого размера, особенно при значительной удаленности емкости с жидкостью.
Перегрев заготовки ведет к деформации изделия или появлению трещин. Для справки приведем рабочую температуру закалки отдельных сортов стали:
- низкоуглеродистая – 730–945 ºC;
- легированная – 850–1150 ºC;
- высокоуглеродистая – 678–851 ºC.
Охлаждение и графитовая закалка
При значительной толщине режущей кромки ножа можно прибегнуть к методу закалки графитом. Этот способ также подходит для повышения качества самоделок, изготовленных из подручных инструментов. Суть метода заключается в закалке ножа через графитовую стружку.
Охлаждение заготовки – важный этап обработки. Особенности процедуры зависят от типа ножа. Например, низколегированную сталь охлаждают в воде. Для ножей из нержавейки используют минеральное масло со специальными присадками.
Процедура отпуска
После термической обработки в структуре ножа накапливаются внутренние напряжения. Они негативно влияют на эксплуатационные качества, снижая прочность, твердость и упругость. Для устранения внутренних напряжений выполняют отпуск металла. Эта процедура начинается с нагрева ножа до пластичности материала.
Основное отличие от закалки заключается в методе охлаждения. Процедура протекает в естественных условиях, без резких перепадов температуры.
Для достижения наилучших результатов рекомендуют выполнять отпуск в муфельной печи. В ней процедура охлаждения будет протекать плавно.
Для проверки качества обработки рекомендуем использовать обычный напильник. При недостаточной обработке изделие будет липнуть к нему, а кромка лезвия согнется. В этом случае можно попробовать спасти изделие путем повторного отжига и закалки.
Некоторые считают, что наилучший эффект достигается при использовании сургуча и скипидара.
А вы пробовали выполнять закалку ножа самостоятельно? Какой метод обработки вы считаете наилучшим? Напишите ваше мнение в блоке комментариев.
Даже если лезвие ножа изготовлено из высококачественной стали, оно все равно будет непрочным без предварительной закалки. Такой клинок может сломаться уже при небольшом нажиме, да и заточить его будет проблематично. Многих пользователей не зря интересует вопрос, как закалить нож в домашних условиях, ведь именно после термообработки физико-механические свойства металла существенно улучшаются. В процедуре нет ничего сложного, однако, если выполнить ее неверно, режущая часть инструмента будет быстро тупиться, что сделает эксплуатацию малоэффективной.
Особенности работы со сталью
Основной целью закалки металла является изменение его структуры и перестроение атомной решетки. При повышении температуры выше пиковой отметки, называемой точкой Кюри, сталь обретает особую прочность и износостойкость. Последующее быстрое охлаждение позволяет снизить хрупкость металла, возникающую вследствие внутреннего напряжения, и повысить его пластичность. Сломать хорошо закаленную сталь будет уже непросто – трещины на ней появятся лишь при сгибании под углом свыше 45°. Однако нарушение технологии закалки может привести к переходу атомной решетки в промежуточное состояние. При этом прочность материала, напротив, снизится.
Правильная закалка ножа в домашних условиях не так уж сложна. Главное – точно соблюдать время, температуру нагрева и охлаждения. При отсутствии специального оборудования не каждый вид стали получится закалить. Для этой цели подходят лишь металлы с высоким содержанием углерода. Узнать, какой вид стали использовался для изготовления лезвия, можно по маркировке – клейму на клинке.
Проще всего работать с изделиями из конструкционной разновидности марок 45, 50, жаропрочной 40´13 или инструментальной. Причем, чем выше содержание углерода, тем прочнее будет лезвие, однако обрабатывать (затачивать) его будет сложнее. Клинки из стали высокоуглеродистых марок и легирующих сплавов закаливают при довольно высоких температурах в специальных камерах. Малоуглеродистые стали, содержащие в маркировке цифры 10, 20 и 25, и чугун данной процедуре не подвергают.
В качестве охладителя используются жидкая среда, машинное масло (отработка) или вода. Слишком быстрое снижение температуры нежелательно – оно может привести к появлению трещин. Поэтому важно соблюдать точное время не только закалки, но и дальнейшего охлаждения.
Чтобы определить, насколько качественно закалена сталь, следует провести напильником по режущему краю клинка. Инструмент должен идти ровно, без усилий, легко отходить от поверхности, не прилипая к металлу.
Способы закаливания
Для прокаливания простейших клинков из конструкционной стали можно использовать обычный костер. Поднять температуру выше требуемых 900 °С при обработке высокоуглеродистых сплавов на открытом огне невозможно. Для этой цели потребуется специальная муфельная печь (камера), изготовить ее можно своими руками.
В камере
При желании заняться самостоятельным изготовлением ножей, лучше использовать для этих целей печь из огнеупорной глины с обмоткой из нихрома. Термообработка будет проходить в идеальных условиях, при достаточно высокой температуре по заданному графику. Размер такой конструкции – 200х100х77 мм.
Вначале делается заготовка из картона, который покрывается парафином. Далее используется глина – ее наносят на бумагу слоем достаточной толщины таким образом, чтобы не осталось щелей. Особенно тщательно промазывают стыки. Дверку изготавливают отдельно.
Глина наберет необходимую прочность после тщательной просушки и дальнейшего прокаливания в духовом шкафу при 90-110 °С. Окончательный обжиг производится в печи на открытом огне при 900 °С. Остужать конструкцию следует медленно, поэтому раньше времени ее открывать не следует. После полного остывания глиняной камеры к ней крепят дверцы: делают это так, чтобы они распахивались горизонтально.
Хорошо просохшую заготовку обматывают проволокой из нихрома, которая будет служить нагревательным элементом. Ее понадобится около 18 метров. Витки должны идти плотно. Во избежание межвиткового замыкания проволоку следует предварительно обмазать влажной глиной. Нельзя забывать о проделывании в печи 2 отверстий. Одно необходимо для вставки термопары, измерительного прибора, с помощью которого можно будет контролировать процесс нагрева. Второе отверстие понадобится для контроля за процессом.
Схема: 1 — нихромовая проволока; 2 — внутренняя часть камеры; 3 — наружная часть камеры; 4 — задняя стенка с выводами спирали Делаем глиняный кожух Готовый вариант камеры
На открытом огне
Закалить лезвие клинка, изготовленного из металла марок 45 и 50, можно на обычном костре или с помощью газовой горелки. Для проведения работ понадобятся топливо для костра (угли), а также пара больших емкостей. В одной будет находиться машинное масло, во второй – вода. Для удержания горячего лезвия используют кузнечные клещи.
Так как длительное наблюдение за открытым огнем может повлиять на зрение, глаза следует защитить специальными очками. Не помешает также надеть спецодежду из хлопка – синтетика при попадании искры способна быстро воспламениться.
Как провести процедуру самостоятельно
Для этого не обязательно иметь какой-либо опыт – достаточно точно следовать инструкции, которая подскажет, как закалить ножи в домашних условиях своими силами. Процедура может применяться для любого типа лезвий – топора, ножниц, прочего режущего инструмента.
Источник нагрева
На открытом воздухе часть тепла, исходящая от костра, улетучивается – полученной температуры, особенно при термообработке высокоуглеродистой стали, может оказаться недостаточно. В этих случаях лучше использовать муфельную печь, резак, паяльную лампу, кузнечный горн, даже обычную электро или газовую плиту. При изготовлении партии ножей время закалки лучше определить экспериментально с помощью теста. Для этого несколько пластин из металла нагревают: одну по максимуму, другую – чуть меньше.
Топливом выступают угли, которые разогревают максимально до белого цвета. Оттенок пламени при этом – желто-оранжевый или малиновый. Огонь должен распределяться равномерно по всей площади костра. После термообработки раскаленный предмет трижды опускается на несколько секунд в масло. Последний этап – погружение в емкость с водой. Жидкость следует предварительно хорошо перемешать (взболтать).
Паяльная лампа Печь Горн Газовая плита
Температурный режим
Существует несколько способов закалки стали с разной температурой нагрева, временем выдержки и скоростью охлаждения. Для каждой марки металла нужен определенный температурный режим:
- для ножей из низкоуглеродистой стали диапазон температур должен составлять 757-950 °С;
- клинки из высокоуглеродистых марок закаливают при 680-850 °С;
- легирующим сплавам потребуется разогрев до 850-1150 °С.
В производственных условиях для определения степени нагрева используют прибор для бесконтактного измерения – пирометр, в быту применяют обычный магнит. При значительном повышении температуры магнитные свойства металла снижаются: если стальная заготовка к нему не притягивается – температура оптимальна.
Опытные мастера способны определить качество закалки по цвету стали: чем он светлее, тем сильнее нагрев. Перекаливать металл не следует, иначе он почернеет и отчистить его будет невозможно. Затачиваемая часть клинка нагревается 3 раза до почти фиолетового цвета, то есть до температуры 285 °С. Режущую же часть обрабатывают на огне только раз, но нагревают сильнее, до появления желто-оранжевого оттенка, то есть до 950-1000 °С.
Красный цвет свидетельствует о нагреве до 720-950 °С. Малиновый или светло-вишневый оттенки стали означают, что температура разогрева соответствует 800-850 °С. Появление в пламени бордового цвета свидетельствует о том, что лезвие накалилось недостаточно, лишь до 650-720 °С, коричневого – температура не выше 530-580 °С.
Светлая радужка может образоваться и вследствие появления слоя окислителя. В этом случае ситуация обратная: чем светлее этот тончайший верхний слой, тем ниже температура.
Охлаждение и отпуск
В зависимости от метода термообработки и типа клинков используют разные способы охлаждения, к примеру, в минеральном масле (отработке) или обычной воде с добавлением соли. Варианты:
- если закаляемые лезвия нагревают докрасна, их остужают в масле, окуная в него трижды, чтобы каждое последующее охлаждение было продолжительнее предыдущего; последний этап – погружение в предварительно размешанную воду;
- для ножей с двухсторонними лезвиями, для придания им большей остроты и упругости, клинки, напротив, вначале опускают в воду на пару секунд, а затем в отработку;
- чтобы середина лезвия была максимально упругой, можно вначале прогреть ее металлическим прутком, затем на пару часов погрузить нож в кипяток, далее – в ледяную воду.
Следует учесть, что в масле (отработке) металл остывает в 2 раза быстрее. Для определения скорости охлаждения материала в разных растворах можно обратиться к сводной таблице.
| Используемая среда | Скорость охлаждения, °С |
| Вода, нагретая до 27 °С | 450 |
| Масло комнатной температуры | 150 |
| Ледяная вода | 600 |
| Машинное масло, прогретое до 20 °С | 150 |
Прошедшая закалку и охлаждение сталь все еще слишком хрупкая. Для дальнейшего увеличения характеристик пластичности и вязкости ее следует вновь прогреть в течение часа, но лишь до 150-200 °С (данную процедуру и называют отпуском). Для легированного металла температура должна быть в пределах 270-320 °С, для быстрорежущего – еще выше. Чтобы клинок при быстром охлаждении не прогнулся, его необходимо опускать в жидкость строго вертикально, режущая кромка должна быть внизу, а лезвие при этом – оставаться неподвижным.
Охлаждение в масле Отпуск
Определение качества работы
Качество работы правильно закаленного ножа определяется следующими параметрами:
- лезвие должно сохранять прочность при соприкосновении с другими материалами;
- твердость металла обеспечивает и качество заточки – ее должно хватать надолго;
- срок службы ножа определяет также его износостойкость, то есть длительность использования без потери режущих свойств. Хороший инструмент при регулярной заточке способен прослужить до 10 лет.
Не менее важным показателем является пластичность. Материал должен достаточно легко гнуться, а при разгибании без проблем принимать прежнюю форму. Только при соблюдении вышеперечисленных требований клинок прослужит долго.
Срок использования ножа определяется качеством заточки Клинок должен оставаться твердым во время использования
Видео
Основы закалки нержавеющей стали: выбор температурных режимов, основные этапы и важные особенности. Необходимое оборудование, материалы и инструмент. Как закалить нержавейку в домашних условиях.
Закалка нержавеющей стали отличается от закалки нелегированных сталей более высокой температурой, временем выдержки, а также скоростью разогрева и охлаждения. Это вызвано тем, что легирующие компоненты изменяют критическую (аустенитную) точку нагрева и снижают теплопроводность металла.
Для того чтобы закалить коррозионностойкую сталь (нержавейку), ее необходимо нагреть до температуры не менее тысячи градусов, а затем охладить в масляной среде. Известно, что для успешной закалки обычной стали нужно, чтобы содержание в ней углерода было не менее 0.4 %.
Это не относится к нержавейке, т. к. легирующие добавки дают возможность закалить ее при более низком содержании углерода. У народных умельцев, изготавливающих ножи и режущий инструмент, самой популярной является отечественная нержавейка марки 40X13 (и ее аналоги), которая содержит 0.35÷0.45 % углерода и около 12÷14 % хрома.
Она доступна, хорошо обрабатывается, и ее можно закалять практически в любых условиях. Для того чтобы закалить свои изделия из нержавейки, домашние мастера, как правило, используют самодельное оборудование, подручные средства и недорогие материалы, а температурные режимы подбирают «на глазок».
Основные этапы процессы каления
Для закалки нержавейки желательно знать ее точную марку, или, по крайней мере, к какому из типов по углероду она относится (больше или меньше 0.4 %). Это очень важно, поскольку для того, чтобы правильно закалить изделие, после самой закалки его необходимо еще и отпустить.
Марку фабричной нержавейки можно узнать у продавца заготовки, который также может посоветовать, как лучше ее закалить. Если же в качестве исходного материала используется какая-нибудь старая вещь, то на помощь придет интернет с таблицами изделий и марками сталей, из которых они изготовлены.
В общем случае полный цикл термообработки детали из нержавейки включает в себя следующие этапы:
- Подготовка оборудования, инструмента и материалов. Сюда входит проверка топлива (уголь или газ), которого должно хватить на весь цикл разогрева. Ведь для того чтобы качественно закалить нержавейку, ее следует нагревать плавно и без перерывов.
- Разогрев горна или печки. Если для того, чтобы закалить деталь, используется газопламенный нагрев, выполняется установка заготовки из нержавейки и включение газовой горелки.
- Размещение заготовки. Нередко требуется закалить только какую-то часть будущего изделия, поэтому его следует разместить так, чтобы эта часть находилась в зоне максимальной температуры.
- Нагревание до требуемой температуры. Изделие удерживают в высокотемпературной зоне, контролируя его нагрев по цвету. Для того чтобы закалить хромистую нержавейку, ее необходимо нагреть до 1050 ºC. Это соответствует цвету, который в таблицах определяют как оранжевый или темно-желтый.
- Охлаждение. После того как нагретый металл приобрел требуемый цвет, деталь охлаждают, опуская в емкость с минеральным маслом. Оно может воспламениться, поэтому рядом с емкостью следует держать кусок плотной ткани.
- Очистка. После охлаждения в масле нержавейку следует тщательно очистить. При сильном загрязнении можно использовать растворитель.
- Отпуск. Чтобы закалить свою деталь «по науке», после нагревания и охлаждения ее следует отпустить. Для сталей с содержанием углерода 0.4 % и более температура отпуска составляет 200÷250 ºC (см. табл. ниже), поэтому их достаточно на пару часов поместить в обычную кухонную духовку. При меньшем содержании углерода температура отпуска значительно выше, до 700÷750 ºC, и он выполняется с постепенным остужением на воздухе или в сухом песке.
Особое внимание следует обратить на спецодежду и все необходимое для соблюдения пожарной безопасности, особенно в процессе охлаждения детали в масле.
Что потребуется для работы
Для закалки нержавеющей стали в первую очередь нужно решить вопрос с источником нагрева. В бытовых условиях закалить нержавейку можно, нагревая ее с помощью горна, камерной печи или открытого пламени.
Если требуется качественно закалить длинномерное изделие, то лучше использовать первые два варианта, т. к. в этом случае прогревается одновременно весь объем нержавейки. При газопламенной закалке нагревание происходит путем перемещения узкой зоны нагрева вдоль изделия, поэтому качество может быть ниже.
Но этот способ хорошо подходит для разовых работ. Если же необходимо закалить большое количество изделий из нержавейки или такую работу предполагается выполнять постоянно, то лучше потратить некоторое время и усилия на изготовление небольшой камерной печи (см. фото ниже) или соорудить импровизированный кузнечный горн.
С помощью такой печки можно разогреть до нужной температуры и закалить изделия не только из нержавейки, но и из жаропрочных сталей. В качестве огнеупорного материала здесь использован шамотный кирпич типа ШБ, а нагрев выполняется пламенем газовой горелки, направленным во внутреннюю камеру.
Если же нет желания делать стационарное термическое оборудование, но при этом возникла потребность закалить деталь из нержавейки длиной до 30÷40 см, то вполне можно обойтись простейшим кузнечным горном, согнутым из листа стали (см. фото ниже).
В качестве топлива здесь используется обычный древесный уголь для шашлыков, а наддув осуществляется снизу с помощью строительного фена.
Для того чтобы качественно закалить заготовку из нержавейки с медленным остыванием, потребуется несколько литров минерального масла в жестяной емкости. Подойдет любое автомобильное или индустриальное масло, даже моторная отработка.
Главным инструментом при термообработке являются обычные или зажимные клещи. Кроме того, потребуются плотные негорючие перчатки или рукавицы и такая же спецодежда или кузнечный передник. Все работы следует выполнять либо на открытом воздухе, либо в хорошо проветриваемом помещении, вдали от горючих материалов.
Технология домашнего каления нержавейки
На самом деле закалить заготовку для будущего изделия из нержавейки (ножа или инструмента) не так уж и сложно. Для этого достаточно разобраться с температурными режимами и следовать всем рекомендациям. Однако термообработка относится к производству повышенной опасности.
Поэтому для закалки нержавеющей стали в домашних условиях прежде всего нужно определиться с организацией места проведения работ. Чтобы качественно закалить нержавейку и при этом не нанести ущерба помещению и собственному здоровью, необходимо соблюдать некоторые условия.
Во-первых, все источники нагрева должны быть безопасны, устойчивы и надежно защищены от случайного контакта с нагретыми элементами. Во-вторых, закалочные жидкости должны находиться в надежных емкостях и располагаться в стороне от нагревательного оборудования.
Если требуется закалить длинномерное изделие из нержавейки, следует использовать емкости, позволяющие полностью погрузить его в закалочную жидкость с одного раза. В-третьих, место работ должно быть достаточно просторным для перемещений и проветриваемым от дыма и газов.
Выбор температурного режима
Чтобы правильно закалить свою деталь из нержавейки, в первую очередь необходимо соблюдать требования температурных режимов для стали, из которой она изготовлена. Практически все хромистые коррозионностойкие стали при закалке разогреваются немногим выше тысячи градусов.
Для нержавейки это является точкой устойчивого формирования аустенита — твердого раствора углерода в железе. Закалить нержавеющую сталь — это значит быстро охладить такую структуру, не дав ее атомам вернуться в исходное (до нагрева) состояние.
Поэтому важны как температура разогрева и время выдержки в нагретом состоянии, так и скорость охлаждения, которая для нержавейки не должна быть слишком большой. Замедление процесса остывания достигается охлаждением изделия в масле, которое имеет низкую теплопроводность.
Если закалить деталь в воде, то она будет очень хрупкой и почти наверняка покроется микротрещинами. Продвинутые народные умельцы измеряют температуру нагрева с помощью термодатчиков, а в бытовых условиях ее определяют по цвету металла. Точные температурные режимы для каждой марки нержавейки можно найти в технологических справочниках.
Процесс каления пошагово
Чтобы закалить небольшое изделие из нержавейки в домашних условиях без использования печей или горнов, достаточно нагреть его горелкой или на газовой плите, определяя температуру по цвету металла. После этого оно остужается в масле, очищается и подвергается отпуску, для которого вполне подойдет духовка газовой плиты.
Если требуется закалить заготовку из нержавейки в изотермическом режиме (на производстве это делается поддержанием нагрева в соляном расплаве), то можно поместить ее после разогрева на газу в сухой песок. В этом случае температура остывания контролируется по цвету побежалости.
Чтобы правильно закалить нержавейку, нужно знать ее марку. Нередко встречается утверждение, что тип нержавейки достаточно точно определяется по цвету искр на точильном камне. А что вы думаете по этому поводу? Поделитесь, пожалуйста, своим мнением в комментариях.
Расскажем о трех способах закалки металла в домашних условиях, охлаждении и контроле качества. Как правильно провести закалку стали в масле и на открытом огне. Какое масло выбрать. Особенности закалки алюминия и меди.
Как можно закалить металл в домашних условиях, наверное, знает каждый мастер, работающий со слесарным или столярным инструментом. Считается, что для этого достаточно разогреть изделие докрасна, а затем охладить его в емкости с водой
Однако в домашней мастерской этим способом можно получить только твердый и хрупкий металл, который вполне подходит для стамесок и ножей, но непригоден для молотков, кернеров или зубил. Режимы термообработки зависят от марки стали и требуемых параметров изделия после закалки, а к ним относятся не только твердость, но и прочность, износостойкость, пластичность и вязкость.
В домашних мастерских, как правило, отсутствуют измерительные приборы, с помощью которых можно узнать температуру детали. Поэтому для того, чтобы закалить деталь, границы нагрева и отпуска приходится распознавать по цвету металла или его побежалости.
Кроме того, перед тем как закалить какое-либо изделие, мастер должен определить (хотя бы приблизительно) марку стали или сплава, из которого оно изготовлено.
Со временем накапливаются и знания, и навыки, но начинающему термисту даже для того, чтобы в домашних условиях успешно закалить сверло, резец или какой-нибудь крепеж, сначала придется пополнить свой теоретический багаж, пообщаться с опытными специалистами и сделать несколько пробных закалок.
Способы бытовой закалки металла
Чтобы закалить изделие из металла в домашних условиях, в первую очередь следует определиться со способом его разогрева до необходимой температуры, а также подобрать емкости для охлаждающих жидкостей.
Кроме того, необходимо выбрать домашнее помещение или место во дворе, где можно заниматься закалкой с соблюдением всех требований техники безопасности. Для нагревания можно использовать источники с открытым пламенем. Но таким способом удастся разогреть и закалить только небольшие по объему детали.
К тому же открытое пламя вызывает окисление и обезуглероживание, которые негативно влияют на поверхностный слой металла. Температуру нагрева домашние мастера, как правило, определяют по цвету нагретой заготовки.
На рисунке ниже приведена цветовая таблица, без которой невозможно правильно закалить изделие из углеродистой стали. Для легированных сталей температурный диапазон обычно сдвинут в сторону увеличения на 20÷50 °C.
Для того чтобы закалить изделие из стали с полным и равномерным прогревом, лучше всего воспользоваться такими источниками тепла, как кузнечные горны и закрытые печи. Это оборудование несложно изготовить самому в домашней мастерской, а эксплуатировать его можно как в помещении, так и на открытом воздухе.
Для наддува в кузнечном горне обычно используют промышленный фен, а в качестве топлива подойдет древесный уголь, который продается в любом супермаркете. Небольшую закрытую печь легко изготовить из пары десятков шамотных кирпичей. При этом в зависимости от метода закалки металла в ней можно не только закалить, но и провести отпуск с прогревом всего объема изделия.
Проще всего с емкостями для охлаждения и зажимным инструментом. Для закалочной жидкости подойдет любой негорючий сосуд достаточного размера, а удерживать и перемещать деталь можно щипцами или крючьями с ручками подходящей длины. На видео ниже показано, как в домашних условиях можно закалить топор с использованием самодельного горна и двух емкостей с разными охлаждающими средами.
Закалка на открытом огне
Самый простой способ закалить небольшую деталь в домашних условиях — это нагреть ее на открытом пламени до нужной температуры, руководствуясь при этом цветовыми таблицами.
В качестве источника нагрева в таких случаях можно использовать газовую горелку, паяльную лампу или даже конфорку домашней газовой плиты. Главный недостаток такой закалки — это сложность равномерного прогрева изделия по всему объему, т. к. пламя создает высокую температуру на узком, ограниченном участке.
Этот способ подойдет, когда необходимо закалить торец удлиненного изделия, например режущую часть сверла или лезвие стамески, или же небольшую деталь размером в несколько сантиметров.
Еще одна проблема, с которой может столкнуться домашний мастер, решивший закалить углеродистую сталь открытым пламенем, — это сильное окисление и выгорание углерода в поверхностном слое железа, которые приводят к деградации его структуры.
Распространенные среды для самостоятельного каления
Для закалки сталей в домашних условиях обычно используют следующие охлаждающие среды: воздух, воду и водные растворы, минеральное масло. В качестве водных растворов обычно используют 10-15%-й хлористого натрия (поваренной соли), а минеральное масло в домашних мастерских — это чаще всего обычная моторная отработка.
Чтобы закалить отдельные части изделия с разной твердостью, используют закалку с последовательным охлаждением в двух средах. Каждая из этих закалочных сред характеризуется своей скоростью охлаждения, от которой напрямую зависит структура обрабатываемого металла.
К примеру, воздух охлаждает сталь со скоростью 5÷10 °C в секунду, масло — 140÷150 °C, а вода (в зависимости от температуры) — 700÷1400 °C.
Чтобы правильно и без проблем закалить свое изделие, необходимо знать марку металла, из которого оно изготовлено, т. к. от этого зависит как температура нагрева, так и способ охлаждения. Народные умельцы для своих изделий в качестве исходных материалов чаще всего используют б/у изделия из быстрорежущих и инструментальных сталей, которые можно закалить в домашней мастерской.
Ниже в таблице приведены рекомендуемые температурные режимы и среды охлаждения для различных сталей.
Закалка металла в масле
Масло довольно плохо проводит тепло, что способствует более медленному формированию структурных элементов стали. Поэтому, если ее закалить в масляной среде, она наравне с твердостью приобретет прочность и упругость.
На производстве для закалки обычно используют индустриальное масло И-20 или современные закалочные масла типа «Термойл», «Термо» или «Волтекс». В домашних мастерских народные умельцы пользуются тем, что имеется в наличии. Чаще всего это новое или отработанное моторное масло.
Чтобы безопасно закалить деталь в таком масле в домашних условиях, нужно помнить, что у него по сравнению с промышленными закалочными жидкостями гораздо более низкая температура вспышки, и при погружении в него раскаленного металла оно на короткий срок загорается с выделением едкого дыма.
Поэтому закалочная емкость, применяемая в домашней мастерской, должна иметь минимальную открытую поверхность и использоваться только на открытом воздухе или в проветриваемом помещении. Помимо обычных ведер и жестяных банок, одна из самых распространенных конструкций такой емкости, которой пользуются домашние мастера — это удлиненный отрезок трубы подходящего диаметра с приваренным днищем.
Изготовление камеры для закаливания металла
Основным материалом для изготовления корпусов домашних печей для закалки стали являются твердые огнеупоры в виде блоков различных размеров и шамотная глина.
В такой печи достигается температура свыше 1200 °C, поэтому в ней можно закалить изделия не только из углеродистой или инструментальной, но и из высоколегированной стали. При изготовлении домашних печей из шамотной глины сначала делают картонный каркас по форме и размеру рабочей камеры, который затем покрывают слоем шамота.
Поверх его наматывают нагревательную спираль, а затем накладывают основной теплоизолирующий слой. При такой конструкции область нагрева изолирована от нагревательного элемента, что важно, когда необходимо закалить сталь, чувствительную к окислам и выгоранию углерода.
Самой же распространенной конструкцией домашних закалочных печей являются установки, тепловые корпуса которых выполнены из шамотного кирпича или аналогичных ему огнеупоров. Рабочая температура у таких материалов более 1400 °C, поэтому в подобных печах можно закалить практически любой вид стали и многие тугоплавкие сплавы.
Конструктивно такая домашняя печь похожа на обычную печь на дровах, только имеет гораздо меньшие размеры. Нагрев металла в ней осуществляется с помощью электрической спирали, уложенной в пазы по периметру внутреннего пространства.
Если необходимо качественно закалить сталь, ее необходимо нагреть до точно заданной температуры, поэтому большинство таких домашних самоделок оснащено терморегуляторами (их свободно можно приобрести на «Алиэкспресс»).
На видео ниже показано устройство такой домашней печи с торцевой загрузкой и терморегулятором, который позволяет закалить сталь с точным соблюдением температурных режимов. Ее тепловой корпус изготовлен из муллитокремнеземистых огнеупорных плит ШПТ-450.
Подробное описание конструкции и рекомендации по созданию печи с верхней загрузкой, в которой можно закалить изделия длиной до 54 см, можно посмотреть в следующем видео. Здесь тепловой корпус печи изготовлен из шамотного кирпича (типа ШБ) и также используется терморегулятор. Кроме верхней загрузки, особенностью этого устройства является спираль из кантала, который служит во много раз дольше традиционного нихрома и фехраля.
Как самостоятельно провести отпуск
Отпуск стали проводят для снижения ее хрупкости и повышения пластичности, что происходит во время ее нагрева до невысокой (по сравнению с закалкой) температуры с последующим медленным охлаждением.
Для большинства сталей (углеродистых и низколегированных), которые можно закалить в домашней мастерской, отпуск проводится при температурах в интервале от 150 до 250 °C (см. таблицу выше). В отличие от закалки такой нагрев не требует специального оборудования, поэтому многие домашние мастера используют для этих целей духовки бытовых плит с терморегуляторами.
Определить температуру нагрева при отпуске можно по цвету побежалости — разноцветной оксидной пленки, возникающей на поверхности стали при нагреве (см. рис. ниже). Если закалить сталь «на мартенсит», т. е. с быстрым охлаждением в воде, то получится очень твердая, но хрупкая структура. Поэтому отпуск является обязательной процедурой при термической обработке режущего инструмента.
Проверка качества закалки
Для того чтобы определить, удалось ли закалить изделие из стали до нужной твердости, у домашнего мастера не так уж и много способов. Традиционный — это попробовать поцарапать металл надфилем (не алмазным), который обычно имеет твердость 55÷60 HRC.
Если на поверхности остаются бороздки, то это значит, что закалить сталь до нужного значения не получилось и ее твердость ниже этой величины. Если же надфиль скользит по поверхности закаленного металла, то его твердость в норме.
Еще один способ проверки качества домашней закалки — это царапание закаленной сталью поверхности бутылочного стекла (см. фото ниже). Кроме твердости, в домашних условиях при наличии определенных навыков можно проверить и структуру металла. Для этого необходимо закалить несколько образцов одинаковой стали в разных режимах, а затем на глаз сравнить структуру и размер зерна.
Особенности закалки алюминия
Необходимость закалить какое-либо изделие из алюминия в домашних условиях возникает достаточно редко, т. к. вся готовая продукция из литейных и деформируемых сплавов обычно проходят требуемую термообработку и в процессе эксплуатации практически не теряет своей твердости и жесткости.
Такая потребность у домашнего мастера может возникнуть после сварки между собой деталей из алюминиевых сплавов, т. к. в этом случае они очень часто теряют жесткость в области, прилегающей к сварному шву. Но в домашних условиях закалить алюминий очень сложно, т. к. для этого нужно точно знать тип сплава и выдерживать термические параметры с точностью как минимум ±5 °C.
Охлаждение тоже требует определенных навыков, т. к. при неточном соблюдении технологии изделие может повести. Если же все-таки хочется освоить этот вид термообработки для использования в домашних условиях, то в первую очередь необходимо обзавестись печью с точным терморегулятором, а также быть готовым к тому, что каждый раз придется закаливать поочередно несколько образцов для подбора нужных параметров термического процесса.
Особенности закалки меди
Технологии термообработки стали и меди имеют принципиальные отличия. Нагрев меди до красного каления (свыше 600 °C) и быстрое охлаждение в воде приводит к ее отпусканию (т. е. она становится мягкой).
Закалить медь в домашних условиях сложнее, чем отпустить, т. к. для этого ее нужно нагреть всего до 400 °C, при которых она не имеет свечения. После нагрева до указанной температуры медное изделие медленно остужается на воздухе, после чего оно приобретает твердость, как после нагартовки.
Если все-таки есть насущная потребность закалить какое-то количество медных деталей в условиях домашней мастерской, придется обзавестись пирометром для контроля температуры нагрева.
Мы описали два способа проверки качества закалки в домашних условиях. А какие знаете вы? Поделитесь, пожалуйста, информацией в комментариях к этой статье.
Читайте также: