Как закалялась сталь – закалка стали во всех нюансах! Как закалить металл в домашних условиях
Инструкция по закалке металла в домашних условиях
В упрощенном виде процесс закаливания металла заключается в повышении температуры образца до больших значений, а потом его охлаждении. Но не все так просто. И это объясняется тем, что различные виды металлов отличаются своей структурой, и соответственно, специфическими свойствами. Поэтому для их закалки и применяются определенные методики (и температуры). О них, а также специфики проведения соответствующих операций мы и поговорим.
Прежде всего, стоит отметить, что термическая обработка (закалка) металлических изделий (или заготовок) производится в двух случаях.
Во-первых, при необходимости повысить прочность материала (в несколько раз). С этим в быту сталкиваются практически все. Например, для «усиления» режущих кромок кухонной утвари (ножи, топорики для рубки мяса) или инструмента (стамески, зубила и тому подобное).
Во-вторых, для придания металлу некоторой пластичности, что значительно облегчает дальнейшую работу с материалом («горячая» ковка). Об этом хорошо известно тем, кто занимается кузнечным делом. Рассмотрим все этапы технологии закаливания металлических изделий в домашних условиях.
Нагрев
Главное условие качественной закалки – его равномерность, без темных пятен на образце (синих или черных). Металл не должен нагреваться до «белого каления». Признак оптимального разогрева – приобретение им ярко-малинового (красного) цвета. Источником тепла может быть что угодно – кузнечный горн, лампа паяльная, эл/плитка, газовая горелка, открытый огонь. Его выбор зависит от той температуры, которой необходимо достичь для данного сорта стали.
Охлаждение
Существует несколько методик проведения данной технологической операции. Оно может быть как резким, так и постепенным, ступенчатым. Специфика определяется видом металла.
Струйная закалка
Используется, если необходимо подвергнуть обработке не весь образец, а отдельный участок поверхности. На него и направляется струя холодной воды.
С одним «охладителем»
Понятно, что предварительно устанавливается подходящая емкость (ведро, бочка, ванна). Как правило, применяется для заготовок из легированной или углеродистой стали.
С двумя
В качестве «охладителя» используются среды с разной способностью понижать температуру материала. Поэтому процесс является двухступенчатым, так при этом обеспечивается и «отпуск» металла. Например, сначала охлаждение производится в воде, а потом – в масле (например, машинном или минеральном), так как от высокой температуры оно может воспламениться.
Есть и другие способы, но они, как правило, используются мастерами, которые работают на профессиональном уровне и хорошо разбираются в металлах. Например, закалка изотермическая. Нет смысла на них останавливаться подробно, так как сначала придется объяснять, что такое стали мартенситные и аустенитные.
Режимы закалки и отпуска стали
В чем охлаждать?
Мы уже упомянули, что чаще всего это делается при помощи холодной воды и масла. Но это не единственно возможные «охладители». Дело в том, что при такой закалке некоторые сорта стали становятся хрупкими. Поэтому на практике используются и другие среды, способные интенсивно понижать температуру металла.
Например, жидкий сургуч. Он более подходит для работы с плоскими заготовками, которые после доведения их температуры до требуемого значения в него полностью погружаются, причем последовательно, несколько раз подряд, пока масса сургуча полностью не отвердеет.
Мастера в качестве «охладителей» используют и такие вещества, как щелочи, растворы с сильной концентрацией соли и ряд других, даже расплавленный свинец.
Как проверить качество закалки? Есть довольно простой способ – при помощи обыкновенного напильника.
- Если он при обработке заготовки буквально «отскакивает» от нее, то получилось «стекло». Такой металл является перекаленным и будет легко крошиться.
- А вот «прилипание» инструмента свидетельствует о том, что металл получился мягким («пластилин»), недостаточно закаленным, и прочность изготовленной из него детали вызывает большие сомнения.
Практические рекомендации
- Все металлические изделия, с которыми мы сталкиваемся на практике, по своему составу неоднородны. Существует несколько разновидностей стали, и не все их можно подвергать термическому воздействию. К примеру, малоуглеродистая не закаляется.
- Если в быту необходимо придать прочности столовому ножу или топору, то не обязательны особые познания в области металлургии. Но начинающему кузнецу стоит напомнить, что перед тем, как приступить к термической обработке заготовки, необходимо разобраться, какой это материал (сорт стали). В этом вам поможет соответствующая справочная таблица, в которой для каждого из них указаны и продолжительность термического воздействия, и температура, и оптимальная методика охлаждения.
ismith.ru
Как закалить металл в домашних условиях: закалка и отпуск стали
Закаливать металл научились давно — такая процедура существенно укрепляет изделия из него. Сейчас в основном применяется промышленная с помощью термических печей, но даже бытовая закалка стали в домашних условиях способна лишить металлический предмет нежелательной мягкости и тягучести.
Имеется и обратная сторона — излишнее закаливание наделяет металл чрезмерной хрупкостью, но её так же можно устранить собственными силами, подвергнув изделие отпуску.
Закалка нужной степени не даст металлу легко гнуться, и в то же время не позволит ему крошиться. Как правильно термически обработать стальное изделие, чтобы этого добиться самостоятельно — тема нашего обзора способов закалки.
Что происходит с металлом при закалке
Закалка по сути — это раскаливание докрасна либо добела, в зависимости от материала, уже готового изделия, или же его частей, с последующим быстрым охлаждением — одиночным или же поэтапным, с целью повысить степень его прочности.
Ответ на вопрос — почему закаливание усиливает прочность материалов, был точно дан лишь после изучения кристаллического строения их решётки. До этого мастера без достоверного понимания механизма, что представляет собой закалка металла, опытным путём пришли к выводам о том, что она повышает твёрдость по сравнению с сырым материалом.
- При раскаливании металлов и сплавов выше критической точки происходит разрушение их первоначальной кристаллической структуры.
- Металл становится мягким, а кристаллы — подвижными и мелкозернистыми.
- После погружения в закалочную среду (резкое охлаждение), зёрна сохраняют мелкозернистую структуру, а связь между ними укрепляется.
Закалённый материал приобретает более плотную и поэтому прочную структуру, однако одновременно присоединяется хрупкость. Поэтому часто закаляют лишь наконечники, кромки режущей поверхности и иные рабочие части изделий, оставляя саму сердцевину пластичной, чтобы не терялась износостойкость и выдерживались нагрузки.
Как проверить металл на твёрдость
Для того, чтобы решить, нуждается ли конкретный материал в термической обработке, нужно выяснить степень его твёрдости. И только потом подбирать подходящий способ, как закалить металл в домашних условиях, чтобы получить желаемый баланс твёрдость/пластичность.
В сущности твёрдость металла — это степень его сопротивляемости на воздействие более прочного предмета.
Существуют лабораторные и промышленные методы, эталонные таблицы, но самой популярной и простой остаётся методика Роквелла, где с помощью вдавливания наконечника из алмаза либо шарика из высокопрочной стали на приборе проверяется степень углубления и соотносится со шкалой.
Но если точные цифры показателя по шкале твёрдости Роквелла не нужны, то можно на глазок прикинуть её для металла в домашних условиях. Для этого придётся вооружиться надфилем, если нужно проверить плоскую либо округлую поверхность, или же куском стекла, если требуется испытать острую кромку.
- Мягкий металл (не проходивший закалку сырец) почти без усилий берётся надфилем и не режет стекло, лишь слегка царапая.
- Относительно твёрдый металл (умеренная закалка) берётся надфилем тяжело, со значительными усилиями, на стекле оставляет чёткую уверенную борозду.
- Прочный металл (сильная закалка) надфиль уже отказывается брать, зато стекло поддаётся ему без усилий, сопровождая резку характерным хрустом.
Определившись с изначальной степенью твёрдости, можно подбирать способы для самостоятельной закалки стальных и металлических предметов, чтобы достичь желаемой прочности. Применив эти нехитрые тесты по окончании процесса, аналогично можно проверить полученную после закалки твёрдость, убедившись, что результат удовлетворителен.
Какими бывают разновидности бытовой закалки
В зависимости от стоящей задачи и изначальной марки стали, проводят самостоятельную закалку различными методами, заставляя металл становиться настолько прочным, насколько это необходимо. Эти разновидности процесса отличаются режимами охлаждения, наиболее подходящими под конкретный металл. Если применить некорректный режим охлаждения, то результат получится неудовлетворительным, а изделие — испорченным.
- Закалка в единичной охладительной среде — наиболее излюбленный из-за простоты метод, однако его не стоит применять для металла с высоким (от 0,8%) содержанием углерода. Иначе, по причине появления внутренних напряжений в структуре, возникнут чрезмерная хрупкость и трещины, а само изделие может деформироваться. Поэтому такая методика годится лишь для низкоуглеродистого металла.
- Прерывистая, в 2 этапа, закалка с охлаждением в 2 разных средах — воде, а затем в масле либо на воздухе. Именно такая разновидность пригодна для высокоуглеродистого материала или же легированных сталей, потому что не приводит к появлению деформаций и трещин. По причине сложности метода, к нему стоит прибегать, чтобы закалить крупные изделия.
- Ступенчатая поэтапная закалка, когда после накаливания изделие помещают в горячую солевую ванну на несколько минут, обеспечивает ровное охлаждение по всему сечению, что предотвращает термическое напряжение, ведущее к трещинам и ломкости изделия. Далее металл остывает на воздухе. Такой способ лучше применять для тонких изделий с высоким содержанием углерода в материале.
- Поверхностная (частичная) закалка наделяет металлические изделия поверхностной прочностью и износостойкостью, при этом сохраняется пластичность сердцевины. Такой метод применим для деталей, на поверхность которых приходится значительная нагрузка.
- Закалка с последующим отпуском позволяет закалить изделие для придания ему твёрдости лишь на заданную глубину, а более глубокий слой оставить пластичным. Таким методом повышают прочность ударного инструмента.
К сведению! Не страшно, если получилась излишняя хрупкость — её можно устранить с помощью процедуры отпуска.
Какие закалочные среды подойдут под самостоятельную закалку
Выбор среды, где будет осуществляться процесс самостоятельной закалки, — столь же важный этап, как и собственно нагрев, поскольку в разных средах по-разному происходят реакции кристаллизации и полиморфных превращений.
В быту для закалочного охлаждения подходят для применения вода, масло, растворы солей и полимеров, воздух.
- Вода достаточно быстро способна охладить раскалённый материал, что при повышенном содержании углерода может повлечь некоторые недостатки — деформацию, хрупкость, растрескивание. Поэтому в воде закаляются низкоуглеродистые материалы, либо изделия при частичном закаливании.
- Минеральное масло намного медленнее, а поэтому равномернее, охлаждает раскалённую сталь, что минимизирует появление неравномерности структуры и её напряжения, и, соответственно, дефектов вследствие закалки. Обычно маслом охлаждается легированная сталь либо материал с высоким процентом углерода.
- Водные растворы хлорида либо гидроксида натрия, с концентрацией в районе 10%, гораздо равномернее охладят разогретое изделие, чем просто вода. Это позволит добиться одинаковой структурной трансформации по всему сечению металла. Больше подходит для закалочной обработки изделий из низколегированных и высокоуглеродистых сталей.
- Полимерные растворы (силикат, моющие средства) снижают скорость остывания материала, а поэтому уменьшаются дефекты и деформация изделия.
Для охлаждения вода берётся с температурой от 20º до 80ºС, масло — с температурой от 20º до 200ºС, солевые растворы — с температурой от 20ºС и до максимума.
Способы, как с помощью закалки самому повысить твёрдость металла
Чтобы произвести закалку либо отпуск, металл следует сильно нагреть — минимум до малинового цвета. Для этих целей оптимально подойдёт термопечь, а при её отсутствии — открытое пламя костра, газовой горелки, паяльной лампы, или же ток под высоким напряжением. Готовясь провести закаливание, нужно предварительно учесть многие моменты.
- Чем выше изначальная твёрдость материала, тем сильнее его требуется накалять.
- Чем больше у материала углерода в составе, тем медленнее должно производиться остывание.
- Если стоит задача закалить предмет целиком, то ему потребуется равномерный нагрев по всей поверхности.
- Не нужно перегревать изделие, лучше избегать появления синих или чёрных вкраплений на раскалённой поверхности.
- Заранее готовятся щипцы и тара с охладителем (охладителями, если их несколько).
Полную, тотальную закалку лучше производить на пламени костра из углей — они долго держат высокий жар, а кострище позволит целиком поместить туда габаритную деталь и равномерно её разогреть.
Частичное закаливание, например режущей кромки, можно произвести с помощью паяльной лампы, ею же легко закаляются мелкие детали — болты, свёрла, гвозди.
Как только материал разогреется до необходимой точки, его тут же вынимают и перекладывают в охладитель (ванну, тару, сосуд).
С помощью подачи высокого тока на пластину с углеродом можно значительно повысить прочность наконечника металлического изделия, когда оно сделано из металла без углерода или с его низким процентом.
Важно! При работе с маслами будьте осторожны — они могут легко воспламеняться!
Процедуру закалки, если материал так и не приобрёл нужной прочности, можно повторять — но для этого всякий раз его придётся больше нагревать. Если же деталь получилась излишне хрупкой, то применяют отпуск.
Как самому убрать излишнюю твёрдость металла с помощью отпуска
Посредством отпуска уходит чрезмерная твёрдость и ломкость материала, приобретенная при закалке. Отпуск по сути — это тот же нагрев до критической точки и медленное охлаждение на воздухе, когда структурная решетка вновь изменяется.
- Отпуск при низких температурах требует несильного нагрева до 250ºС. Он убирает структурное напряжение и сохраняет высокую прочность. Подходит для режущего и колющего инструментария из углеродистого материала, а также для низколегированной стали.
- Отпуск при средних температурах уже требует интенсивного накала в интервале от 350ºС до 500ºС. Он позволяет добиться таких превращений атомов, когда структура становится однородно мелкозернистой, а посему — упругой и износостойкой. Такому отпуску подвергают детали под динамичной нагрузкой — рессоры, спирали.
- Отпуск при высоких температурах требует сильного накала в интервале от 500ºС до 700ºС. Тогда происходит структурный сдвиг, возвращающий излишне закалённой детали вязкость и пластичность с сохранением высочайшей прочности. Такого отпуска требуют детали для ударных нагрузок.
Резюмируя, следует уточнить картину процесса при отпуске. В первом случае в металле будет наблюдаться слабый распад, во втором — распад произойдет, а перестройка структуры не начнётся, в третьем — произойдёт перестройка структуры либо кристаллического строения зёрен.
pohod.info
Закалка стали в домашних условиях: описание процесса, закалка металла
Довольно часто возникает необходимость на порядок повысить прочность инструмента или изделия, сделанного из металла. Бывает и наоборот, нужно сделать металл мягким, для упрощения его дальнейшей обработки. И в первом, и во втором случае желаемое достигается, благодаря термической обработке, которая подразумевает под собой сначала нагрев материала до нужной температуры, а после охлаждения определенным образом. Другими словами закалка стали делится на несколько этапов: закаливание, отпуск, отжиг. Закаливание используется как раз для повышения твердости металла. Нужно помнить, что малоуглеродистые стали закалить нельзя. Что же касается углеродистых и инструментальных, то здесь есть отличный шанс увеличить твердость при закаливании в три — четыре раза. Данный процесс проделывают, когда хотят, чтобы металлический элемент с легкостью мог резать стекло, как это делает алмаз.
Часто чувствуешь необходимость в дополнительной закалке металлического инструмента, очутившись на природе. Почему? К сожалению, современные производители топоров выполняют свою работу недобросовестно, от чего лезвие стального изделия закалено не до конца (легко заминается) или же перекалено (попросту выпрашивается). И каково оно, когда хочется скорее приготовить шашлык с картошкой, а топор ни к чёрту.
Досада! Как бы ни было обидно, но проверить степень закалки металлического изделия в магазине не удастся. Хотя существует один способ. Нужно провести напильником по режущей кромке. Если он начнёт сильно приставать и липнуть к материалу, то скорей всего, проблема в недокале изделия. Это можно заметить по кромке, которая будет чересчур мягкой и не удержит заточку. В том случае, когда напильник отскакивает от стали, будто гладит её, а ваша рука при нажатии не будет чувствовать никаких неровностей – проблема в перекале изделия. Кромка инструмента выкрашивается, а при малейшем усилии может запросто сломаться. Думаю, вы согласитесь, что первый и второй случай заметно осложняют работу и приносят неудобство. Жаль, что вышеприведенную проверку в магазине провести нельзя. Продавец не разрешит вам портить напильником не купленный инструмент. Ситуация в тупике. Не выбрасывать же изделие плохой закалки, когда оно уже куплено! Оно стоит немалых денег. Да и ежедневные жалобы на производственный брак делу не помогут. Выход есть – закалка стали. Сделать это можно и в домашних условиях.
Очень простой и полезный процесс, для которого понадобятся: костер с большим количеством раскаленного угля и две глубокие емкости. В первую необходимо залить машинное масло (дизельное, моторное, авто или отработочное), а во вторую поместить очищенную воду (желательно, колодезную). Заранее побеспокойтесь о том, чем вы будете держать раскаленную деталь. В идеале подойдут кузнечные клещи, но на каждой даче их не найдешь, плюс стоят они не дешево. Если таковых у вас нет, то найдите им достойную замену. Итак, готовность стопроцентная, поехали! Кладём инструмент в глубину костра, прямиком на угли. Учтите, что чем угольки белее, тем их температура сильнее. Положили – контролируйте процесс. Место закаливания металла должно быть только ярко малинового цвета, ни в коем случаем не белого! Это грозит перегревом и сгоранием металлического изделия. Обратите внимание на то, что распределение цвета проходило равномерно по всей поверхности. Никаких темных участков на закаливаемой кромке быть не должно. Нельзя также допускать «синюшности» металла. Это приведёт к чрезмерному размягчению, излишней пластичности, которая абсолютно нежелательна. Важно не переусердствовать, накалив топор добела. Вы должны улучшить состояние кромки. Когда инструмент созрел в высоком температурном режиме, его можно вытаскивать из костра. Раскаленную сталь необходимо окунуть в емкость с маслом.
Чередуйте опускания и высовывания каждые три секунды, постепенно увеличивая время. Учтите, что закалка стали не потерпит медлительности. Все должно быть сделано резко и быстро. Погружайте деталь в масло до тех пор, пока цвет не потеряет свою яркость. После этого инструмент нужно поместить в воду, которую придется помешивать. Соблюдайте осторожность, так как остатки масла на топоре, оказавшись в водной среде, могут вспыхнуть.
Вот такая несложная и эффективная закалка стали своими руками. Если делать все правильно и поэтапно, то хороший результат гарантирован.
Уважаемые читатели, комментируйте статью, задавайте вопросы, подписывайтесь на новые публикации - нам интересно ваше мнение :)
Статьи, которые Вам будут интересны:
nashakrepost.ru
Как закалить металл в домашних условиях
Термическая обработка металла является одним из основных методов повышения его параметров: твердость, прочность. Наиболее распространенная и применяемая процедура – закалка металла. Она уже на протяжении многих веков стоит на вооружении человечества. Сейчас эта процедура с успехом осуществляется не только на промышленных предприятиях, но и умельцами в быту для улучшения изделий из металла. Если обладать знаниями о том, как закалить металл в домашних условиях, то твердость предмета можно увеличить до нескольких раз. Причин для проведения этой операции может быть много. К примеру, к подобной технологической операции прибегают, когда необходимо придавать такую прочность, например, ножу, чтобы им можно было разрезать стекло.
Чаще всего закалке подвергают режущие инструменты. Стоит отметить, что термообработка им проводится не только, когда требуется повышение твердости, но и когда необходимо уменьшить эту характеристику. При слишком маленькой твердости режущей частью станет сложно пользоваться, она станет заминаться. При очень высокой – станет крошиться под нагрузкой.
Когда возникла потребность увеличения прочности изделия, то не нужно расстраиваться – закалка стали в домашних условиях сможет помочь. Вам не потребуется особое оборудование и специальный инструмент. Но стоит понимать, что этой процедуре не поддадутся стали с малым процентным содержанием углерода (малоуглеродистые). Инструментальная и углеродистая стали обрабатываются с легкостью.
Что такое закалка?
Технология подразумевает осуществление термической обработки железа. Он включает в себя нагрев до определенных температурных значений, при которых происходят изменения в структуре кристаллической решетки, а затем скорое охлаждение в жидкой среде (воде, масле). Цель – увеличение твердости.
Существует процедура, при которой температура нагрева не доводится до момента трансформации кристаллической решетки. В такой ситуации происходит фиксация состояния, характерное нагретому металлу. Такой эффект называется перенасыщенным твердым раствором.
Закалка с изменением решетки применяется для стали и ее сплавов. Для цветных металлов предусмотрена процедура без полиморфных изменений.
По завершении подобной процедуры стальной сплав будет иметь большую твердость, но появляется увеличенная хрупкость. Теряются свойства пластичности.
Для снижения излишней хрупкости после нагревания с изменениями кристаллической структуры используется другой процесс – отпуск. Он осуществляется меньшей температурой с последующим постепенным охлаждением заготовки. За счет этого в металле происходит снижение напряжений и понижается хрупкость.
Особенности технологического процесса
Закалка производится в 2 стадии. В первой заготовка нагревается до необходимой температуры, а во 2 – охлаждают. Различные типы металлов и сталей различаются друг от друга структурой. Из-за этого процесс термообработки отличается.
Провести закалку предлагают многие организации, но цена услуг будет не маленькой. Она станет зависеть от массы обрабатываемой заготовки. По этой причине стоит проводить соответствующую термообработку металла в домашних условиях.
Когда вы будете выполнять операцию своими силами, то чрезвычайно важно правильно проводить нагревание. При нагреве на поверхности детали не должны выявляться черные или голубые пятна. Правильный процесс нагрева сопровождается ярко-красной расцветкой металла. Разобраться с процедурой поможет видео, показывающее как проводить нагрев.
Для нагрева материала до необходимой температуры может использоваться:
- Специальную электрическую печь;
- Паяльную лампу;
- Открытый огонь от костра.
Выбирать источник нагрева следует исходя из того, до какого температурного значения следует нагревать заготовку.
Способ охлаждения следует подбирать также из особенностей металла, а также от желаемого конечного результата. К примеру, при необходимости закалки не всей заготовки, а лишь отдельной части, то охлаждать тоже необходимо точечно. Для этого подойдет струя воды.
Технология закалки может включать в себя охлаждение мгновенного, постепенного или многоступенчатого типа.
Процесс быстрого охлаждения предусматривает применение охлаждающей жидкости одного типа. Он подходит для закалки углеродистой или легированной стали. Чтобы охладить подобным образом потребуется одна подходящая емкость.
Когда требуется закалка другого типа стали или потребуется проводить отпуск, то используются двухступенчатые методы охлаждения. В таком случае нагретая заготовка на первом этапе помещается в резервуар с водой, а затем переносится в масло – минеральное или синтетическое, в котором осуществляется последующий процесс охлаждения. Но категорически запрещается сразу помещать нагретую деталь в масло, т. к. оно способно воспламеняться.
Для верного подбора режимов закалки разных типов сталей необходимо использовать соответствующие таблицы.
Для быстрорежущих сталей
Для легированных инструментальных сталей
Для углеродистых инструментальных сталей
Среда охлаждения
Достигнутый результат закалки во многом будет зависеть от схемы охлаждения. Различные стали, как было сказано выше, охлаждаются различными типами. Так, для низколегированных сталей используется вода или растворы, а для нержавеющих – масло и соответствующие растворы.
Важным моментом является то, что выбор среды для охлаждения должен учитывать то, что вода охлаждает деталь быстрее, чем масло. К примеру, вода 18°С может провести охлаждение сплава с температурой 600°С за 1 секунду. Масло же способно снизить температуру лишь на 150°С.
Для получения высокой твердости металла, процесс охлаждения осуществляется под потоком холодной воды. Еще чтобы увеличить эффект закалки можно приготовить соляные растворы. В воду добавляется примерно 10% соли. Также используется кислотные жидкости, содержащие минимум 10% кислоты, в основном серной.
Помимо охлаждающих жидкостей, важным моментом будет режим и скорость охлаждения. Температура обязана понижаться не менее 150°С/сек. Так, за три секунды температурное значение должно понизиться до 300°С. В последующем охлаждать можно при любой скорости, т.к. полученная структура в процессе скорого охлаждения в дальнейшем разрушаться не будет.
Обращаем внимание, что чрезмерно быстрый процесс охлаждения приведет к повышенной хрупкости. Этот момент необходимо учитывать во время самостоятельной закалки.
Можно выделить следующие методы для охлаждения:
- Использование единственной среды. Заготовка помещается в жидкость и полностью там охлаждается;
- В 2 средах. Используется масло и вода (солевые растворы). Углеродистые стали для начала охлаждаются с помощью воды, а после – в масле;
- Струйный метод. Заготовки охлаждаются под струей воды. Удобный способ для закалки отдельных участков;
- Ступенчатый способ с выдержкой температурных режимов.
Закалка стали на открытом огне
Как было сказано выше, закалить металл возможно дома, применяя для этого открытое пламя костра. Начинается все, конечно, с создания костра и подготовки большого объема раскаленных углей. Еще вам понадобятся 2 емкости. В первую наливается холодная вода, а в другую – масло (синтетика/минеральное).
Для извлечения раскаленного металла потребуются клещи или аналогичный инструмент. После того как инструмент подготовлен и образовано достаточное количество угля, можно укладывать заготовки.
Расцветка находящихся в костре углей способна сигнализировать об их температуре. Наиболее горячими являются обладающие ярко-белым оттенком. Необходимо наблюдать и за цветом огня в костре. Он также сигнализирует о степени нагрева внутренней части. Оптимальной ситуацией является окрас пламени малиновых тонов, а не белых. Последний случай говорит о чрезмерно высокой температуре костра. Имеется риск перегрева.
Каким становится цвет прогреваемого железа тоже следует наблюдать с внимательностью. Не стоит допускать, чтобы на режущей кромке образовывались темные пятна. Если металл посинел, то это значит, что он чрезмерно стал мягким и пластичным. Достигать этого состояния не стоит.
После завершения прокалки до необходимого уровня, можно начинать последующую стадию охлаждения. Для начала заготовка помещается в резервуар с маслом. Делается это в несколько заходов с интервалом в три секунды, с максимальной резкостью. Промежуток между опусканием потихоньку необходимо увеличивать. После утраты сталью яркости возможно начинать процесс охлаждения в воде.
Когда деталь охлаждается в воде требуется осторожность. На ее поверхности могут оставаться масляные капли, которые могут воспламениться. Также после погружения детали вода должна перемешиваться – для сохранения прохлады. Наглядно изучить процесс возможно на видео.
Для термообработки отдельных сортов стали и цветных металлов температуры открытого пламени костра не будет хватать, т.к. не сможет прогревать железо до 9000 градусов. Для этого необходимо использование особых печей – муфельных или электрических. Изготовление дома электрического вариант – непростое мероприятие, а муфельное оборудование создать можно.
Камера для закалки своими руками
Если изготовить муфельную печь в домашних условиях, то она позволит закалять особые сорта стали. Главным элементом, который понадобится для сборки – огнеупорная глина. Ею нужно будет покрыть внутреннюю часть печки. Толщина покрытия должна быть до 1 см.
Для создания необходимой формы и габаритов рекомендуется заранее подготовить картонную форму, которая пропитана парафином. На ней станет размещаться глина. Она разводится с водой. Далее густой однородной массой обмазывается изнаночная сторона картонной заготовки. Картон самостоятельно будет отставать по высыханию. Металлическая заготовка будет помещаться внутрь в отверстие, закрываемое дверцей (также из глины).
Камера и дверца должны сначала просушиться на открытом воздухе, а затем дополнительно – с температурой в 100°С. Затем обжигаются в печке с постепенным подъемом температуры до 900°С. По завершении обжига и остывания элементы соединяются.
Готовая камера обматывается нихромовой проволокой. Ее диаметр – 0,75 мм. Первый и последние слои скручиваются между собой. При наматывании необходимо оставлять зазоры между витками. Они также должны заполняться глиной для исключения замыканий. После высыхания глины с изоляцией и проволокой поверхность вновь покрывается глиной. Толщина составляет около 12 см.
Когда поверхностный слой высохнет, камера должна поместиться в металлический корпус. Зазор между металлом и глиняной камерой заполняет асбестовая крошка. Для обеспечения доступа к внутреннему пространству корпус из металла также должен обладать дверью, отделанной внутри плиткой из керамики. Любые остающиеся зазоры необходимо заделывать глиной и крошкой.
Нихромовая проволока выводится с тыльной стороны каркаса. К ней будет подводиться электрическое напряжение. Для контроля за температурой и процессами внутри на лицевой части можно сделать пару отверстий по 1-2 см.
Подобное самодельное изделие позволит вам своими силами закалять любые инструменты из стали, требующей повышенной температуры (до 950°С). Вес его будет составлять примерно 10 кг. К тому же оно позволит существенно сэкономить на серийных моделях, которые довольно дорогостоящие.
oxmetall.ru
виды закалки, их особенности и инструкция
Как закалить нож в домашних условиях? Такой вопрос возникает у многих домашних умельцев. Закалка металла — это один из видов термообработки, которая позволяет деформировать и изменять состояние вещества.
Таким способом улучшения свойств оружия пользовались еще с давних времен. К примеру, в Средневековье закалку использовали для повышения прочности и твердости различных предметов: начиная от обычных ножей и заканчивая топорами и серпами.
Благодаря развитию технологий, сейчас данная термообработка доступна не только на промышленных предприятиях, где есть специальное оборудование, но и в домашних условиях. Об этом мы подробно поговорим в данной статье.
Особенности закалки стали
Как уже говорилось ранее, закалка является одним из видов термообработки металлов. Она подразумевает нагрев температуры тела до такой степени, что становится доступным изменение его кристаллической решетки. После такой обработки нож или другой объект из металла становится несколько тверже и прочнее, плюс к этому полностью теряется его пластичность до следующей закалки.
Также существует понятие отпуска. Это другой вид термообработки, с помощью которого понижается напряжение металла, которое он приобретает в процессе закалки.
Стоит знать, что закалка производится исключительно над нержавеющими стальными телами, а также сплавами, из которых они изготавливаются. Благодаря своей структуре изделие обладает высоким показателем твердости, который влияет на его хрупкость. При правильной термообработке, а также последующем быстром отпуске можно снизить хрупкость объекта и позволить его использование во множестве сфер.
Правильное охлаждение (отпуск)
Для того чтобы добиться необходимых свойств металла, нужно с ответственностью подойти к выбору охлаждающей среды, в которой данный процесс будет протекать.
Перечень охлаждающих сред, которые подойдут для нашего дела, выглядит следующим образом:
- Одна среда с жидкостью. Лучше всего подойдет холодная вода. Тело помещается внутрь и находится там до своего полного охлаждения.
- Две среды с разными жидкостями. Как и в первом случае, в первую среду помещается вода, и изделие первым делом отправляется туда. После первостепенного охлаждения оно помещается в масло или солевой раствор.
- Далее идет стандартное струевое охлаждение. Здесь ничего сложного и особенного: изделие просто размещается под струю холодной воды до охлаждения. Отлично подойдет для случаев, когда необходимо нагреть какой-то отдельный элемент всего изделия.
- Метод специального ступенчатого охлаждения, в котором используется несколько различных температурных режимов.
Правильный температурный режим
Перед началом процесса закалки стали в домашних условиях необходимо разобраться в температурном режиме, который обязательно нужно соблюдать для достижения качественного результата. Изделие необходимо равномерно нагреть до температуры порядка 700−850 градусов Цельсия, после чего быстро отпустить до 400−500 одним из вышеописанных способов.
Как закалить металл в домашних условиях
Существует большое количество способов, подразумевающих различную технику и другие приспособления. Однако в данной статье мы рассмотрим два наиболее популярных, которые лучше всего подойдут для домашних условий: в печи или духовке и на костре.
Принципиального различия между данными способами не существует. Главное — поместить нож или другое изделие в печь или костер и следить за его температурой.
Первым делом происходит отжиг, то есть главный шаг термообработки. Важно следить за температурой стали и не допустить перегрева. Если нет специального прибора, которым можно измерить ее текущий показатель, можно оценивать его по цвету каления:
- Оранжевый — от 950 до 1000 градусов;
- Красно-оранжевый — от 900 до 950;
- Красный — от 800 до 900;
- Темновато-красный — от 750 до 800 градусов;
- Красно-бордовый — от 700 до 750;
- Бордовый — от 650 до 700;
- Коричнево-красный — от 550 до 650;
- Красновато-коричневый — от 500 до 550 градусов.
Также проверить готовность закалки можно с помощью обычного магнита. Если он перестал «липнуть» к металлу, то его температура составляет порядка 760 градусов, и необходимо как можно быстрее переходить к охлаждению.
Для более удобного отпуска также можно сверяться по цвету изделия, таким образом:
- Серый — 350 градусов;
- Голубой — 300−350 градусов;
- Синий — 300 градусов;
- Фиолетовый — 280 градусов;
- Красно-коричневый — 260 градусов;
- Желто-коричневый — 250 градусов;
- Соломенно-желтый — 240 градусов;
- Светло-желтый — 200−240 градусов.
Итак, как видите, довольно просто произвести закалку изделия из стали в домашних условиях. Однако всегда нужно помнить о мерах безопасности, а также иметь в виду инструкцию, описанную в данной статье.
tokar.guru
Закалка стали на производстве и в домашних условиях +Видео
Закалка стали – один из наиболее важных процессов в термообработке металла, от которого напрямую зависит качество продукции. Плохая закалка может привести к излишней мягкости металла, перекаленная деталь, в свою очередь, становится очень хрупкой. Разберемся, от чего зависит правильная закалка.
1 Виды закалки – через что проходит металл
Еще древние мастера, работавшие в кузнях, замечали, как тепловое воздействие в разной степени влияет на металл, меняя его структуру и свойства. С помощью термообработки можно улучшить механические характеристики детали, сделать ее более долговечной и даже уменьшить вес за счет увеличения прочности! Термообработка позволяет даже изготавливать качественные детали из более дешевых сплавов, улучшая их характеристики до нужной отметки. Закалка стали – процесс термообработки, в результате которого сталь нагревается до критической температуры и быстро охлаждается. Цель такой обработки – повышение твердости и прочности детали с уменьшением ее пластичности.
Рекомендуем ознакомиться
Для каждого вида закалки металла существует отдельный режим, определяющий исход процесса. Нужно учесть температуру нагрева, вычислить точное время и скорость нагрева, продолжительность выдержки детали при максимальном значении температуры, скорость охлаждения. На атомном уровне при достижении критической температуры перестраивается атомная решетка. Для разных марок стали существует своя критическая температура, в зависимости от уровня содержания углерода и примесей. Закалка делает металл твердым, но в то же время хрупким. Поверхность изделия теряет углероды и покрывается окалиной, поэтому очень важно учитывать припуск для дальнейшей обработки, иначе деталь в процессе закалки можно испортить.
Охлаждение детали должно проходить быстро, чтобы атомная структура не преобразовалась в промежуточные. При этом слишком быстрое охлаждение может привести к растрескиванию стали или короблению. Во избежание брака скорость охлаждения при достижении порога в 200 °С замедляют. Углеродистая сталь и изделия из нее прогреваются в камерных печах. Печь для закалки прогревается в среднем на 800 °С, хотя некоторые марки стали закаляются и при более высоких температурных режимах (1250–1300 °С). Эти марки не подвержены растрескиванию, поэтому в предварительном подогреве они не нуждаются. Сложные детали, которые имеют резкие переходы или тонкие грани, предварительно подогревают в отдельных печах или соляных ваннах. Температура подогрева – до 500 °С.
Очень важно обеспечить равномерный нагрев всего изделия. Часто это сделать невозможно за один подход, поэтому могут быть проделаны две выдержки. Если прогреваются несколько изделий, время увеличивается, если одно – то уменьшается. Например, одну дисковую фрезу (24 мм) будут прогревать 10–13 минут, тогда как десяток таких изделий, помещенных в печь вместе, нужно выдержать все 15–18 минут.
2 Защита изделия от окалины и обезуглероживания
Изделия из стали могут закаливаться уже после финишной обработки, поэтому выгорание углерода и образование слоя окалины в таких случаях неприемлемо. В таком случае поверхность изделия оберегают с помощью специальных защитных газов, которые подаются в полость электропечи во время закаливания. Таким приемом возможно воспользоваться только в случае использования загерметизированных печей и достижения стабильной температуры закалки стали, иначе это становится небезопасным, поскольку генераторы защитного газа работают на углеводородных источниках, таких как метан и аммиак.
От обезуглероживания древесный уголь не защищает, а вот чугунная стружка и отработанный карбюризатор с этой задачей справятся. Применяют их в тех случаях, когда нет возможности создать защитную атмосферу. Изделия упаковывают в тару с этими компонентами и обмазывают глиной, чтобы внутрь не попадал воздух. Если металл закаляют в соляных ваннах, то ванны следует во избежание обезуглероживания раскислять не менее двух раз в течение рабочей смены борной кислотой или бурой солью, также помогает древесный уголь. В последнем случае материалом заполняют так называемый стакан, в стенках которого множество отверстий. Стакан закрывают крышкой и опускают на дно соляной ванны. При этом появляется большое количество пламени, но со временем оно затухает. В течение смены достаточно трижды раскислять ванну таким способом, чтобы избежать обезуглероживания изделий.
Удачный итог раскисления соляной ванны проверить достаточно просто. Для этого в ванну на 5–7 минут погружают обычное лезвие, после чего закаляют в воде. Если оно ломается, а не гнется под механическим воздействием, то соляную ванную удалось качественно раскислить.
3 Охлаждение металла – опасности и предосторожности!
В качестве основы для охлаждающих жидкостей используют воду. Это должна быть чистая вода без примесей соли или мыла, поскольку даже их небольшое содержание может изменить скорость охлаждения. Закалочный бак недопустимо использовать в посторонних целях, как недопустимо и охлаждать изделие под проточной водой. Оптимальной температурой охлаждающей жидкости считается 30 °С.
Водяная закалка имеет ряд недостатков. Главный минус – образование трещин и коробление металла, поэтому таким способом пользуются только при изготовлении цементированных изделий или изделий несложной формы, которые будут проходить финишную обработку.
Изделия более сложной формы из конструкционной стали охлаждаются в растворе каустической соды (50 %), который подогревают до 60 °С.
Детали, закаленные в таком растворе, имеют характерный светлый оттенок. Закалочная ванна на основе каустической соды обязательно должна быть оборудована вытяжкой, поскольку пары, образующиеся при контакте раскаленного металла и каустика, вредны для человеческого организма.
Минеральные масла – наиболее подходящая охлаждающая среда для изделий из легированной стали, как и для тонких изделий из углеродистой стали. Преимущество таких ванн состоит в том, что независимо от температуры среды скорость охлаждения не меняется. Что при температуре 30 °С, что при температуре 100 °С она будет одинакова. Главное, не допустить попадания воды в такую среду, поскольку эту приводит к растрескиванию поверхности изделия. Избежать этого можно, нагрев масло до температуры выше температуры кипения воды. Однако при использовании масляной ванны следует помнить и о недостатках данного способа. В частности, при закалке выделяются вредные газы, на изделии образуется налет, а сама среда имеет склонность к возгоранию. К тому же, со временем масло теряет закаливающие способности. Конечно же, при работе важно не забывать о безопасности – для погружения детали в охлаждающий раствор используют специальные щипцы с очень длинными ручками, руки защищают перчатки из очень толстой огнеупорной ткани или кожи, а лицо закрывает маска из закаленного стекла. Плечи, шею и грудь скрывают за кожанной или толстотканной одеждой.
Некоторые стали охлаждают потоком воздуха, который подается компрессором. Главное – не допустить попадания влаги в поток, иначе это может вызвать образование трещин. Существует и ступенчатая закалка, которая выполняется поэтапно: сначала деталь нагревается в горячем масле, затем в расплавленных солях. Еще один вид закалки – прерывистая, – используется для охлаждения сложных углеродистых сталей и деталей, производимых из этого материала. Сначала раскаленную сталь погружают в воду пока деталь не охладится до 200 °С. Длится это всего несколько секунд, если передержать изделие, оно покроется трещинами. Из воды в масло деталь стараются перенести как можно быстрее.
4 Закалка и отпуск стали в домашних условиях – на все руки мастер!
Отпуск стали – обязательное мероприятие для снятия внутренних напряжений металла. В результате несколько ухудшается твердость, но повышается пластичность. Отпуск проводится как в печах, так и в масляных и щелочных ваннах. Суть отпуска – в постепенном уменьшении температурного режима и выдерживании детали в определенной температурной среде.
Для разных марок стали существуют свои температурные режимы. Например, быстрорежущая сталь отпускается при 540 °С, тогда как изделия с твердостью HRC 59–60 отпускаются всего при 150 °С. В первом случае твердость даже повышается, во втором незначительно понижается, но изделие приобретает существенную пластичность.
Закалять и проводить отпуск можно и в домашних условиях. Для этого вполне достаточно подручных средств – электроплит, печей. Температура закалки стали не обязательно должна достигать нескольких сот градусов – даже горячий песок способен уменьшить внутреннее давление металла. Изделие перед закалкой обязательно следует очистить от посторонних материалов, например, масла или грязи. Затем нагреть докрасна, проследив, чтобы деталь нагрелась равномерно. Прогревать деталь нужно в несколько подходов, а затем охладить ее в масле и поместить в духовку, где довести температуру воздуха до 200 °С, а затем постепенно уменьшать ее до 80 °С. Длится такая процедура около часа. Охлаждают сталь как правило на воздухе, однако хромоникелевые марки следует охлаждать в масляных ваннах, поскольку они при длительном охлаждении приобретают хрупкость.
tutmet.ru
| Как закалить металл в домашних условиях. Как закалить топор. Как закалить топор своими руками. Закалка топора. Довольно часто возникает необходимость на порядок повысить прочность инструмента или изделия, сделанного из металла. Бывает и наоборот, нужно сделать металл мягким, для упрощения его дальнейшей обработки. И в первом, и во втором случае желаемое достигается, благодаря термической обработке, которая подразумевает под собой сначала нагрев материала до нужной температуры, а после охлаждения определенным образом. Другими словами закалка стали делится на несколько этапов: закаливание, отпуск, отжиг. Закаливание используется как раз для повышения твердости металла. Нужно помнить, что малоуглеродистые стали закалить нельзя. Что же касается углеродистых и инструментальных, то здесь есть отличный шанс увеличить твердость при закаливании в три — четыре раза. Данный процесс проделывают, когда хотят, чтобы металлический элемент с легкостью мог резать стекло, как это делает алмаз.Часто чувствуешь необходимость в дополнительной закалке металлического инструмента, очутившись на природе. Почему? К сожалению, современные производители топоров выполняют свою работу недобросовестно, от чего лезвие стального изделия закалено не до конца (легко заминается) или же перекалено (попросту выпрашивается). И каково оно, когда хочется скорее приготовить шашлык с картошкой, а топор ни к чёрту.Проверить степень закалки металлического изделия в магазине не удастся. Хотя существует один способ. Нужно провести напильником по режущей кромке. Если он начнёт сильно приставать и липнуть к материалу, то скорей всего, проблема в недокале изделия. Это можно заметить по кромке, которая будет чересчур мягкой и не удержит заточку. В том случае, когда напильник отскакивает от стали, будто гладит её, а ваша рука при нажатии не будет чувствовать никаких неровностей – проблема в перекале изделия. Кромка инструмента выкрашивается, а при малейшем усилии может запросто сломаться. Думаю, вы согласитесь, что первый и второй случай заметно осложняют работу и приносят неудобство. Жаль, что вышеприведенную проверку в магазине провести нельзя. Продавец не разрешит вам портить напильником не купленный инструмент. Ситуация в тупике. Не выбрасывать же изделие плохой закалки, когда оно уже куплено! Оно стоит немалых денег. Да и ежедневные жалобы на производственный брак делу не помогут. Выход есть – закалка стали. Сделать это можно и в домашних условиях.Очень простой и полезный процесс, для которого понадобятся: костер с большим количеством раскаленного угля и две глубокие емкости. В первую необходимо залить машинное масло (дизельное, моторное, авто или отработочное), а во вторую поместить очищенную воду (желательно, колодезную). Заранее побеспокойтесь о том, чем вы будете держать раскаленную деталь. В идеале подойдут кузнечные клещи, но на каждой даче их не найдешь, плюс стоят они не дешево. Если таковых у вас нет, то найдите им достойную замену. Итак, готовность стопроцентная, поехали! Кладём инструмент в глубину костра, прямиком на угли. Учтите, что чем угольки белее, тем их температура сильнее. Положили – контролируйте процесс. Место закаливания металла должно быть только ярко малинового цвета, ни в коем случаем не белого! Это грозит перегревом и сгоранием металлического изделия. Обратите внимание на то, что распределение цвета проходило равномерно по всей поверхности. Никаких темных участков на закаливаемой кромке быть не должно. Нельзя также допускать «синюшности» металла. Это приведёт к чрезмерному размягчению, излишней пластичности, которая абсолютно нежелательна. Важно не переусердствовать, накалив топор добела. Вы должны улучшить состояние кромки. Когда инструмент созрел в высоком температурном режиме, его можно вытаскивать из костра. Раскаленную сталь необходимо окунуть в емкость с маслом.Чередуйте опускания и высовывания каждые три секунды, постепенно увеличивая время. Учтите, что закалка стали не потерпит медлительности. Все должно быть сделано резко и быстро. Погружайте деталь в масло до тех пор, пока цвет не потеряет свою яркость. После этого инструмент нужно поместить в воду, которую придется помешивать. Соблюдайте осторожность, так как остатки масла на топоре, оказавшись в водной среде, могут вспыхнуть.Вот такая несложная и эффективная закалка стали своими руками. Если делать все правильно и поэтапно, то хороший результат гарантирован.Как закалить топор. Если важно сохранить геометрию рабочей части и при этом отличные рабочие качества топора — предлагаю вариант, который в свое время применил для своих топоров и иногда по просьбам переделываю родственникам и знакомым их инструмент. Конечно — не без «хирургического вмешательства», но оно себя оправдывает сторицей. Как-то разгребая кучи хлама на чердаке оставленого в наследство дедом дома нашел 4 новеньких заводской покраски советских топора — на клейме — 1986 год. К двум из них были преобретены топорища, изготовлены клинья — топоры были собраны и готовы к работе. При первом же испытании — рубке дров фруктовых пород — первый топор разлетелся в дребезги как стекло, на втором отлетела угловая часть полотна после третьего удара — сие зрелище немало позабавило приглашенных на шашлык друзей.После того случая вспомнил я, как еще работая в депо, старые плотники только получившие новенькие топоры на складе, тут же шли с ними к кузнецу. Тот отсекал полотно где-то на две трети высоты, протягивал кусок рессоры на клин, проковывал, придавая форму отсеченной части. Подготавливались кромки, приваривалась новое полотно из автомобильной рессоры. Затем следовала черновая слесарка, отжиг, закалка, низкий отпуск и чистовая. Получив переделаные топоры, внешне не отличавшиеся от исходных, плотники пощелкивая пальцем по РК и слушая мелодичный звон, говорили «Во, теперь веща, таким можна работать, и гвоздь если чего — не помеха».Я переделал свои разбитые топоры таким же макаром — вот уже пять лет они работают без переточки. Несколько раз топоры попадали на массивные гвозди, разсекая их без особого ущерба для РК, оставляя едва заметные вмятины. Такой инстумент прослужит не одному поколению.Топоры делают из пружинной стали касательно советских топоров ГОСТом регламентировались следующие марки стали для изготовления топоров: 8ХФ, 9ХФ, 9ХС, ХВГ по ГОСТ 5950; 35ХГСА по ГОСТ 4543; 60Г по ГОСТ 14959 или У7А, У8, У8А, У8ГА, У9, У9А по ГОСТ 1435. Так что данный список не без рессорно-пружинной стали. Просто основная масса советских топоров шла из марок У7 — У8, и как видно из моего предыдущего поста часто с грубыми нарушениями режима термообработки. А из пружинной стали делают топоры и сейчас, в инете можно найти, в частности иж сталь,твердость лезвия — 57 HRC. |
psychology-msk.ru
