Все для закалки металла

Термообработка металлов – это один из основных способов улучшения их механических и физико-химических характеристик: твердости, прочности и других.

Одним из видов термообработки является закалка. Она успешно применялась человеком кустарным способом еще с давних времен. В Средневековье этот способ термической обработки использовали, чтобы улучшить прочность и твердость металлических предметов быта: топоров, серпов, пил, ножей, а также боевого оружия в виде копий, сабель и других.

И сейчас используют такой способ улучшения характеристик металла, не только в промышленных масштабах, но и в домашних условиях, в основном для закалки металлических предметов быта.

Что такое закалка металлов и ее виды

Под закалкой понимают вид термообработки металла, состоящий из его нагрева до температуры, при достижении которой наступает изменение структуры кристаллической решетки (полиморфное превращение) и дальнейшего ускоренного охлаждения в воде или масляной среде. Целью такой термообработки является повышение твердости металла.

Все для закалки металла

Применяется также закалка, при которой температура нагрева металла не дает состояться полиморфному превращению. В этом случае фиксируется его состояние, которое свойственно металлу при температуре нагрева. Это состояние называют пересыщенным твердым раствором.

Технологию закалки с полиморфным превращением используют в основном для изделий из стальных сплавов. Цветные металлы подвергают закалке без достижения полиморфного изменения.

После такой обработки стальные сплавы становятся тверже, но при этом они приобретают повышенную хрупкость, теряя пластичность.

Чтобы снизить нежелательную хрупкость после нагрева с полиморфным изменением, применяется термообработка, называемая отпуском. Она проводится при более низкой температуре с постепенным дальнейшим охлаждением металла. Таким способом снимается напряжение металла после процесса закаливания, и уменьшается его хрупкость.

При закалке без полиморфного превращения нет проблемы с излишней хрупкостью, но твердость сплава не достигает требуемого значения, поэтому при повторной термической обработке, называемой старением, ее наоборот повышают за счет распада пересыщенного твердого раствора.

Особенности закалки стали

Закаливаются в основном нержавеющие стальные изделия и сплавы, предназначенные для их изготовления. Они имеют мартенситную структуру и характеризуются повышенной твердостью, приводящей к хрупкости изделий.

Все для закалки металла

Если провести термообработку таких изделий с нагревом до определенной температуры с последующим быстрым отпуском, то можно добиться повышения вязкости. Это позволит использовать такие изделия в различных сферах.

Виды закаливания сталей

  • В зависимости от предназначения нержавеющих изделий, можно провести закалу всего предмета или только той его части, которая должна быть рабочей и иметь повышенные прочностные характеристики.
  • Поэтому закалку нержавеющих изделий подразделяют на два способа: глобальный и локальный.
  • Видео:

Охлаждающая среда

Достижение необходимых свойств нержавеющих материалов во многом зависит от выбора способа их охлаждения.

Разные марки нержавеющих сталей подвергаются охлаждению по-разному. Если низколегированные стали охлаждают в воде или ее растворах, то для нержавеющих сплавов для этих целей применяют масляные растворы.

Все для закалки металла

Важно: При выборе среды, в которой проводят охлаждение металла после нагрева, следует учитывать, что в воде охлаждение проходит быстрее, чем в масле! Например, вода температурой 18°C способна охладить сплав на 600°C за секунду, а масло всего на 150°C.

Для того, чтобы получить высокую твердость металла, охлаждение проводят в проточной холодной воде. Также для повышения эффекта закалки для охлаждения готовят соляной раствор, добавляя в воду около 10% поваренной соли, или используют кислотную среду, в которой не менее 10% кислоты (чаще серной).

Кроме выбора охлаждающей среды немаловажным является режим и скорость охлаждения. Скорость снижения температуры должна быть не меньше 150°C за секунду.

Таким образом, за 3 секунды температура сплава должна снизиться до 300°C. Дальнейшее снижение температуры может проводиться с любой скоростью, т. к.

зафиксированная в результате быстрого охлаждения структура при низких температурах уже не разрушится.

Важно: Слишком быстрое охлаждение металла приводит к его излишней хрупкости! Это следует учитывать при самостоятельной закалке.

Различают следующие способы охлаждения:

  • С использованием одной среды, когда изделие помещают в жидкость и держат там до полного охлаждения.
  • Охлаждение в двух жидких средах: масле и воде (или солевом растворе) для нержавеющих сталей. Изделия из углеродистых сталей сначала охлаждают в воде, т. к. она является быстро охлаждающей средой, а потом в масле.
  • Струйным методом, когда деталь охлаждается струей воды. Это очень удобно, когда требуется закалить определенную область изделия.
  • Методом ступенчатого охлаждения с соблюдением температурных режимов.

Температурный режим

Правильный температурный режим проведения закалки нержавеющих изделий является важным условием их качества. Для достижения хороших характеристик их равномерно прогревают до 750-850°C, а потом быстро проводят охлаждение до температуры 400-450°C.

Важно: Нагрев металла выше точки рекристаллизации приводит к крупнозернистому строению, ухудшающему его свойства: излишней хрупкости, приводящей к растрескиванию!

Для снятия напряжения после нагрева до нужной температуры упрочнения металла, иногда используют поэтапное охлаждение изделий, постепенно снижая температуру на каждом из этапов нагрева. Такая технология позволяет полностью снять внутренние напряжения и получить прочное изделие с нужной твердостью.

Как закалить металл в домашних условиях

Пользуясь элементарными знаниями, можно провести закалку стали в домашних условиях. Нагревание металла обычно проводят с помощью костра, муфельных электропечей или горелок с использованием газа.

Закалка топора на костре и в печи

Если требуется придать дополнительную прочность бытовым инструментам, например, сделать топор более прочным, то самый простой способ его закалки можно провести в домашних условиях.

На топорах при изготовлении ставится клеймо, по которому можно узнать марку стали. Мы рассмотрим процесс закалки на примере инструментальной стали У7.

Все для закалки металла

Выполнять технологию нужно с соблюдением следующих правил:

1. Отжиг. Перед обработкой затупить острую кромку лезвия и поместить топор в горящую кирпичную печь для нагрева. За процедурой термообработки нужно внимательно следить, чтобы не допустить перегрева (допустимый нагрев 720-780°C). Более продвинутые мастера температуру узнают по цвету каления.

Все для закалки металла

А новички, температуру могут узнать с помощью магнита. Если магнит перестал приставать к металлу, значит топор нагрелся свыше 768°C (цвет красно-бордовый) и пришло время охлаждения.

Все для закалки металла

Кочергой придвинуть раскаленный топор к дверце печи, жар убрать вглубь, закрыть дверцу и задвижку, оставить нагретый металл в печи на 10 часов. Пусть топор постепенно остывает с печкой.

2. Закалка стали. Нагреть топор на костре, буржуйке или печи до темно-красного цвета — температура 800-830°C (магнит перестал магнитится, подождать ещё 2-3 минуты).

Закалка выполняется в подогретой воде (30°C) и масле. Опустить лезвие топора в воду на 3-4 см, интенсивно двигая его.

Все для закалки металла

Далее топор поместить в емкость с маслом, в случае возгорания масла нужно накрыть емкость плотной тканью. Выдерживать в масле нужно до полного остывания.

3. Отпуск лезвия топора. Отпуск уменьшает хрупкость стали и снимает внутренне напряжение. Зачистить металл наждаком, чтобы лучше различать цвета пебежалости.

Все для закалки металла

Выдержать топор в течение 1 часа в духовке, при температуре 270-320°C. После выдержки, достать и остудить на воздухе.

  1. Видео: термообработка топора в домашних условиях, три стадии: отжиг, закалка, отпуск.

Закаливание ножа

Самостоятельно для закалки металлов целесообразно использовать печи. Для предметов быта в виде ножей, топоров, сверл и других, наиболее подходящими являются муфельные печи небольшого размера. В них можно достичь температуры закалки намного выше, чем на костре и проще добиться равномерного прогрева металла.

Такую печь можно изготовить самостоятельно. В интернете можно найти множество простых вариантов ее конструкции. В таких печах можно разогреть металлическое изделие до 700-900°C.

Все для закалки металла

Рассмотрим, как закалить нож из нержавейки в домашних условиях, используя муфельную электропечь. Для охлаждения вместо воды или масла используется расплавленный сургуч (можно достать в воинской части).

Последовательность процесса закалки следующая:

  • нож (без ручки, если она деревянная) кладут в холодную печь;
  • включив закрытую печь, нагревают ее вместе с ножом до получения ярко-красного цвета лезвия (800-900°C);
  • раскаленным лезвием ножа режут сургуч до 10 раз, погружаясь в него на 1,5 см;
  • процедуру повторяют до 5 раз, нагревая лезвие ножа и остужая в сургуче;
  • остатки сургуча снимают скипидаром с помощью смоченной ткани.

Процедуру лучше делать на свежем воздухе, сургуч при плавке пахнет ужасно. Также, лезвие ножа можно греть на открытом огне.

  • Видео: другие способы закалки ножа в домашних условиях.

P.S. Зная поведение металла при нагревании и его свойства после термической обработки, а также технологию проведения закалки, можно с успехом проводить ее в домашних условиях для улучшения характеристик металлических изделий небольших размеров.

Правила закалки металла в домашних условиях

Конструирование механизмов тесно связано с изготовлением деталей из металла. Токарные, фрезерные, сварочные работы – без них в этом деле никуда.

Но есть еще один важный момент, когда нужно изменить физические свойства металла – повысить его прочность. Необходим такой процесс при создании ответственных узлов, рассчитанных на большие нагрузки.

Закалку металла в домашних условиях проводят, строго соблюдая технологический процесс.

Что подразумевают под закалкой

Если взять обычный гвоздь, зажать в тисках и попробовать согнуть его молотком, то это легко получится – гвоздь изготовлен из пластичной стали.

Но если тот же эксперимент провести со сверлом – последнее лопнет при ударе молотка.

Результат говорит о том, что сверло подвергали определенной обработке по увеличению его прочности, иначе оно не смогло бы пробуривать отверстия в плотном материале. Что же такое закалка металла?

Все для закалки металлаЗакалка стали

Читайте также:  Брызги металла это дефект

Говоря научным языком, закалкой металла называют технологический процесс, при котором кристаллическая решетка закаливаемого материала приобретает определенную структуру.

Это возможно при воздействии на изделие высокими температурами до состояния его накаливания и дальнейшее охлаждение в масляной или водной среде.

Сам процесс подразумевает множество нюансов температурного режима, длительности обработки металла.

Важно понимать, что увеличение твердости металла при закалке (полиморфном превращении) ведет к повышению его хрупкости. Поэтому проводить механические преобразования закаленных сталей (изгибание, выкручивание) можно только после предварительного нагрева их до определенной температуры.

Какие виды закалок бывают

Чтобы правильно закалить металл, нужно точно знать его марку. От этого зависит температурный режим и выбор наиболее подходящего охладителя – то есть весь способ закалки.

Если брать стали, то малоуглеродистые из них вообще не поддаются термическому преобразованию. Цветные металлы закаливаются иначе, чем черные – во внутренней структуре первых не происходит полиморфное превращение.

Для точной выдержки технологического процесса закалки разработаны специальные таблицы по каждой марке металла. В остальном, если брать конкретную деталь, то под видами закалки понимают:

Все для закалки металлаВиды термической обработки стали

  • Частичную термическую обработку, где воздействию подвергают только определенный элемент детали, например, лезвие ножа;
  • Полную термическую обработку, когда все изделие помещают в печь, раскаляют, а затем охлаждают до первоначального состояния.

По количеству охладителей, которые используют для остужения детали, бывают закалки с одним и двумя охладителями.

В первом случае процесс одноступенчатый, с применением определенной жидкости для остужения заготовки из углеродистой либо легированной стали.

Во втором процессе участвуют два охладителя, каждый из которых понижает температуру заготовки в своем режиме. Одновременно здесь происходит и отпуск металла.

В чем состоит процесс закалки

Чтобы закалить металл, необходимо выполнить такие основные этапы:

  • Нагрев до температур, позволяющих атомам кристаллической решетки быть подвижными и перестраиваться;
  • Охлаждение в определенной среде (вода, масло, воздух), позволяющее зафиксировать изменение структуры металла.

Все для закалки металлаИнструкция по закалке металла

Осуществляя нагрев заготовки, необходимо следить за состоянием ее поверхности, а именно — за изменением цвета металла.

Существует специальная шкала, где по цветовому оттенку можно приблизительно понять, до какой температуры текущего момента времени нагрета деталь. Ярко-красный оттенок говорит о том, что процесс происходит правильно.

Следует не допускать появление на поверхности пятен, свидетельствующих о перекале и излишней хрупкости этих участков.

Среда, в которой охлаждают металл, исключительно зависит от его физических свойств и непосредственно влияет на результат термообработки. При неправильном подборе охладителя или времени выдержки вся процедура может не дать никакого результата, а иногда — ухудшить физико-механические показатели заготовки.

Все для закалки металла

При каких температурах происходит закалка стали, что служит охлаждающей средой

Наиболее часто процессу закалки подвергают различные стали. Это связано с тем, что сталь является основным материалом при изготовлении механизмов и конструкций. Для каждой марки стали выведены свои оптимальные показатели, при которых происходит процесс закалки. Для марок быстрорежущих сталей можно сказать, что:

  • Сталь Р18 закаливается при температуре 1270 градусов по Цельсию, с дальнейшим охлаждением в масле;
  • Р9К5, Р9М4К8, Р6М5К5 – при 1230 градусах, с остыванием в том же охладителе;
  • Р6М5 – при 1220 градусах с охлаждением в масле;
  • Р2АМ9К5 – при 1200 градусах с тем же охладителем;
  • Р12Ф3 – 1250 градусов.

Все для закалки металла

Для марок инструментальных легированных сталей показатели следующие:

  • Х – температура в пределах 830-850 градусов, среда охлаждения – масло;
  • ХВСГФ, 9ХС – 840-860, масло;
  • ХВГ, В2Ф – 820-840, для первой – масло, для второй – вода;
  • 13Х — 760-800, вода;
  • 11ХФ – 810-830, масло;
  • Х12, Х12МФ – 960-980, масло.

Все для закалки металла

Для марок инструментальных углеродистых сталей показатели следующие:

  • У7 – температура в пределах 800-820 градусов, охлаждение в воде;
  • У8 – 780-800, вода;
  • У10 – 770-800, вода;
  • У12 – 760-790, вода.

Все для закалки металла

Способы закалки металла на дому

Чтобы осуществить закалку металла в домашних условиях, понадобится источник тепла и емкость с охлаждающей жидкостью. Источником тепла может служить открытый огонь костра, газовая горелка, электрическая печь специальной формы (муфельная печь). Ванночка или емкость должна быть глубиной, достаточной для полного погружения детали внутрь нее.

Закалка на открытом огне

Работу выполняют в следующей последовательности:

Все для закалки металлаЗначение цвета металла при закалке на открытом огне

  • Разводят костер и дожидаются большого образования горящих углей;
  • Наливают в одну емкость масло, в другую — воду;
  • По достижении пламенем ярко-малинового цвета раскладывают на углях металлические предметы, требующие закалки;
  • Используя таблицу нагрева по цветности, следят за состоянием накала металла;
  • По достижении требуемой температуры, при помощи клещей извлекают заготовки и быстрыми движениями опускают в жидкость;
  • Оптимальный режим охлаждения — с соблюдением периодичности три секунды, с постепенным увеличением интервала времени;
  • Когда металл утратил цвет, продолжают охлаждать его водой.

Закалка в муфельной печи

Муфельная печь – это электрический нагревательный прибор, напоминающий тоннель, вокруг которого расположена нихромовая электрическая спираль.

Вся конструкция обмазывается огнеупорной глиной, задний конец тоннеля закрыт наглухо, передний имеет дверцу, через которую внутрь печи можно заложить необходимые заготовки.

Желательно дверцу снабдить смотровым окошком из огнеупорного стекла (для контроля процесса нагрева заготовки).

После достижение металлом необходимой температуры весь остальной процесс охлаждения происходит согласно описанию в разделе: «Закалка на открытом огне».

Видео: Закалка стали в домашних условиях

Все для плавки и закалки металлов c помощью ТВЧ, тигельных и муфельных печей (Aliexpress) / Подборки товаров с Aliexpress и не только / iXBT Live

Подборка оборудования для плавки и закалки металлов в домашних условиях с помощью индукционных нагревательных установок, тигельных и муфельных печей. Также в подборке будут полезные аксессуары. 

Тема интересная и будет полезна широкому кругу специалистов и любителей, моделистов и хоббийщиков. С помощью подобного оборудования можно вполне достичь цели: от идеи до ее реализации в металле. 

 Доступен промокод на скидку: lexus1111all300 — скидка 300 рублей на заказы от 2400 рублей с 28.10 по 30.11.

В последнее время стали популярными малогабаритные муфельные и тигельные печи, работающие от бытовой сети однофазного напряжения переменного тока ~220В. Потребление относительно невысокое — около 2 кВт (как электрочайник или утюг).

Максимальная температура плавления 1100…1300 °С, для поддержания температуры установлен специальный контроллер PID-регулятор.

На печи SmartMelt и SmartKiln обращаю отдельное внимание — они в наличии в РФ, доставка быстрая, инструкция на русском языке.

А что касается мастер-моделей для литья, то их можно самостоятельно изготовить на FDM 3D-принтерах или на SLA UV 3D-принтерах.

Установка ZVS на 2000 Вт Установка ZVS на 2500 Вт Установка ZVS на 3000 Вт

Другой традиционный вариант нагрева металлов — это установки индукционного нагрева (ТВЧ, или по английски: ZVS). Представляют собой индуктивный контур с накачкой большими токами высокой частоты (50-100 Ампер). В центре катушки помещается заготовка для плавки или нагрева. Подходят для закалки, например, ножевых заготовок.

Из-за высокой мощности силовой контур требуется охлаждать, поэтому смотрите, чтобы в комплекте был жидкостный насос (или приобретайте отдельно). Также потребуется мощный источник питания постоянного тока (24…48 В, по 2-3 кВт). Лучше брать сразу комплектом (выгоднее).

Подобное оборудование вполне может стать началом собственного дела.

Машина для вакуумного литья KayaCast Машина для вакуумного литья EasyCast

Для литья в небольших масштабах, для ювелирки и для сувенирной продукции, лучше взять отдельную или комбинированную установку для вакуумного литья, а конкретно: вибрационную машинку с вакуумным насосом. Опционально в ней может быть встроена тигельная печка. Да, для работы с небольшими порциями металлов лучше приобрести различные тигли и термостойкие чаши, щипцы, защитные рукавицы и маску.

Таким образом, с небольшими затратами можно собрать оборудование для самостоятельного изготовления в небольших партиях, например, сувенирной продукции. Это вполне может стать началом собственного бизнеса или серьезным подспорьем в хобби. Цены относительно невысокие, часть оборудования в наличии в России, часть — продается комплектом и готова к работе сразу. 

С другими подборками оборудования, а также с тестами и обзорами гаджетов вы можете ознакомиться по ссылкам ниже и в моем профиле.

Как провести закалку стали своими руками?

Есть такая прописная истина: если нужно увеличить прочность металла или металлического изделия, то нужно провести его закалку. Логика простая — нагрели железку, запихнули в воду, услышали пшшшш и достали уже более прочный образец. Но разве этого достаточно? Давайте разбираться более глубоко!

Прогрев под закалку

Что именно произойдет в материале при закалке мы рассказывали в этой статье и там объяснили, почему свойства меняются.

Там же в х вы попросили пояснить как правильно выбрать подходящий режим закалки и были даже приведены примеры того, как люди своими руками упрочняли не совсем доделанные промышленные изделия.

Сформируем простой алгоритм процесса закалки, чтобы в случае необходимости вы действовали не на ощупь, а со знанием дела!

Что даёт закалка…? Вспомним!

На всякий случай напомним, что при процессе закалки повышаются значения таких свойств, как прочность, твёрдость и растёт ресурс работы на износ. При этом ударная вязкость, пластичность и упругость сокращаются.

Это значит, что закаленный образец будет хуже обрабатываться резанием, охотнее ломаться при ударе, но зато будет лучше работать в ряде случаев. Сверло с закаленным остриём, будет лучше сверлить твёрдые материалы, а рубанок с закаленным ножом дольше и охотнее обрабатывать деревяшки.

При сложном процессе (скажем, при ступенчатой закалке) и при правильном подборе режима возможно найти некоторый компромисс между плюсами и минусами от закалки.

Так в промышленности часто используются приемы закалки поверхностного слоя с сохранением вязкой сердцевины, что делает образец одновременно и относительно вязким, и относительно твёрдым. Это хорошо например для вала, работающего снаружи на истирание, но иногда получающего удары.

Читайте также:  Цианирование металла что это такое

Процесс закалки поэтапно

Итак, переходим к самому интересному! Не забывайте, что закалка — это сложный процесс. Мы проводим его сейчас кустарно и всё значительно упрощаем. Если вдруг нужно более глубоко вникнуть в какие-то специфические моменты, то нужно читать учебники по термической обработке материалов. Их много и не все там смогут быстр оразобраться.

С чего начать?

Прежде, чем начать обработку, нужно проанализировать что и как мы делаем.

Не забывайте, что вместе с ростом твердости вырастет и хрупкость. Это может оказаться неприемлемо для множества случаев на практике.

Ещё деталь может повести. Её линейные размеры изменятся и мы уже не сможем говорить о точности в сопряжении и не соберем тот механизм, где деталь была установлена.

Также закаленная железка будет хуже обрабатываться резанием и точением. Ещё она может вся растрескаться. Всех этих проблем можно избежать, если правильно подобрать режим закалки. Но по неопытности можно и промазать. Если вы всё это усвоили, то идём дальше.

Нужно понимать, с чем мы работаем

Для начала нам нужно узнать, из чего сделана та деталька, которую мы хотим упрочнить. Не обязательно попасть в марку стали на все 100%. Достаточно примерно понимать с чем мы работаем.

Как минимум, не перепутать высокоуглеродистую сталь с низкоуглеродистой. Не пытаться закаливать чугун как сталь и уж тем более не применять для алюминия режимы закалки для стали. Ведь для всех этих вариантов режим не будет одинаковым.

Как выбрать температуру нагрева под закалку

Про выбор температуры написан не один трактат. Сейчас мы всё это изложить кратко не сможем, но мы сформулируем основные принципы для домашнего мастера по принципу лайфхаков. Остановимся пока только на сталях без цветных металлов.

Самый простой способ попасть в температуру — греть в зону аустенита. Или взять 0,6-0,8 от температуры плавления выбранного материала, что довольно грубо и часто вредит. Лучше действовать иначе.

Температура выбирается по соответствующей диаграмме состояния или по таблице в справочнике. В случае стальных сплавов помогает диаграмма железо-углерод.

Нам нужно нагреть сталь выше температуры Асi.

Для каждой стали она будет определяться, исходя из содержания в стали углерода. В этой точке полностью формируется аустенит.

Точки Ас1 и Ас3

Оптимальной температурой нагрева можно считать температуру, превышающую критическую точку на 30–50°С (смотрим рисунок выше). При таком нагреве исходная структура полностью превращается в аустенит, а после охлаждения со скоростью больше критической образуется структура мартенсита и достигается поставленная цель. Но есть тут ловушка Джокера 🙂 !

Обратите внимание на диапазонОбратите внимание на диапазон

Для заэвтектоидных сталей (где углерода больше, чем 0,8%) оптимально выбирать для нагрева под закалку не зону аустенита, а зону аустенит + цементит.

Закалка будет неполная, но сделай мы ей полной — у аустенита будет огромное зерно. При закалке структура получится весьма хрупкой. Большое зерно работает как рычаг. Поэтому, остаточный цементит тут куда менее опасен, чем большое зерно.

Поэтому, оптимальный интервал обычно изображается как на рисунке выше.

Время и способы прогрева

В идеальном случае деталюшку нужно выдерживать в термической печи до полного её прокаливания при выбранной температуре.

Время полного прогрева детали тоже можно посчитать. Условно удобно принимать время прогрева для углеродистых сталей 1 мм образца за 1 минуту выдержки, для легированных сталей — 1,5-2 мм в минуту.

Неполный прогрев детали приведет к тому, что на поверхности при закалке сформируется одна структура, а внутри будет совсем другая. Это и хорошо, и плохо. Но для нас сейчас это плохо.

Обратите внимание, что время выхода печки на режим мы не считаем. Если печь разгоняется с 20 градусов до 900 градусов за пять часов — мы не суммируем это время к общему времени выдержки детали при заданной температуре.

В реальной же практике часто прогревать какой-нибудь гвоздь, который достал гнуться, приходится простой горелкой. В этом случае показатель может служить красное каление и термопара, которой будем измерять температуру поверхности.

Не забываем, что красное каление — это не 100% показатель достижения нужной температуры. Опытный кузнец действительно на глаз отличит нужный цвет, но нам лучше взять термопару.

Правда точность всё равно пострадает, но в пределах плюс минус слон подойдет.

Прогрев детальки

Ещё греть детали можно в углях костра. Достаточно их раскочегарить и угли вполне могут выдать около 800-900 градусов и прогреть небольшую детальку. Играет роль время года, качество дров и правильность организации очага.

Охлаждение после прокаливания

То, куда пихают горячий образец, именуется закалочными средами. Они подразделяются на агрессивные и не очень. Закаливать можно в масло, воду, солёную воду, растворы различных солей и даже просто на воздухе. При этом среда может дополнительно подогреваться.

Процесс изображается нехитрым графиком.

График режима термической обработки. Ось ординат — температура, ось абсцисс — время.График режима термической обработки. Ось ординат — температура, ось абсцисс — время.

При использовании разных закалочных сред меняется скорость охлаждения и его интенсивность. Выше интенсивность — более агрессивная среда, более угловатая структура. Такой образец прочнее, но может потрескаться поверхность и деталь поведет. Она станет кривая.

Некоторые среды образуют на поверхности детали при охлаждении паровую рубашку. На поверхности появляется пузырь и под ним не происходит охлаждения с общей для системы скоростью. В этих точках твердость поверхности будет ниже, а структура получится неравномерная.

Мы будем закаливать в воду. Это самый простой вариант. Советую вам использовать теплую воду (около 50 градусов по Цельсию) для исключения резких воздействий и не перегревать исходный образец при прокаливании.

Обязательно дождитесь полного остывания образца в воде. Не по принципу, что не шипит — можно достать, а по логике, что нужно равномерное и полное охлаждение. Деталь при этом должна находиться на на поверхности, а на глубине и по центру емкости. Это позволит создать равномерное температурное поле при охлаждении.

Очень полезно иметь несколько одинаковых деталюшек, на одной из которых можно будет отточить термическую обработку. Чтобы не оказалось, что появятся трещины и прочие артефакты.

Если деталь сразу потрескалась — охлаждение очень интенсивное. Тут нужно подогреть воду ещё сильнее или проводить закалку ступенчато.

Например, достать детальку через две минуты охлаждения на пару секунд и потом вновь опустить в емкость с охлаждающей средой.

Примеры режимов

В общем-то, на этом всё. Зная эту нехитрую технологию можно решить большинство хозяйственно-бытовых задач. Если вам интересно, то я обязательно напишу ещё и про закалку цветных металлов.

Не забывайте про технику безопасности! Обязательно защищайте глаза специальными ударопрочными очками или маской. Детали иногда разрывает в клочья и это нужно помнить. Зрелище отличное, но напоминает анекдот про телескоп, в который можно посмотреть на солнце только два раза.

————

Обязательно оцените статью лайком, напишите комментарий и подпишитесь на проект! Это очень важно для развития канала.

————-

Советую также прочитать на нашем канале:

  • Почему поезд едет сначала назад, а потом вперёд?
  • Наука до сих пор не знает из чего состоит вещество. Что уже известно?
  • Что такое прочность?

——

Смотрите нас на YouTube и присоединяйтесь к телеге!

Закалка металла в домашних условиях: закаливаем сталь правильно

Если знать, как закалить металл правильно, то даже в домашних условиях можно повысить твердость изделий из него в два-три раза. Причины, по которым возникает необходимость в этом, могут быть самыми разными. Такая технологическая операция, в частности, требуется в том случае, если металлу надо придать твердость, достаточную для того, чтобы он мог резать стекло.

Закалка металла в домашних условиях

Чаще всего закалить надо режущий инструмент, причем выполняется термическая обработка не только в том случае, если надо увеличить его твердость, но также и тогда, когда данную характеристику требуется уменьшить. Когда твердость инструмента слишком мала, его режущая часть будет заминаться в процессе эксплуатации, если же она высока, то металл будет крошиться под воздействием механических нагрузок.

Немногие знают, что существует простой способ, позволяющий проверить, насколько хорошо закален инструмент из стали, не только в производственных или домашних условиях, но и в магазине, при покупке. Для того чтобы выполнить такую проверку, вам потребуется обычный напильник.

Им проводят по режущей части приобретаемого инструмента.

Если тот закалили плохо, то напильник будет как будто прилипать к его рабочей части, а в противоположном случае – легко отходить от тестируемого инструмента, при этом рука, в которой находится напильник, не будет чувствовать на поверхности изделия никаких неровностей.

Зависимость твердости стали от режима термобоработки

Читайте также:  Металл который дороже калифорния

Если все же так вышло, что в вашем распоряжении оказался инструмент, качество закалки которого вас не устраивает, переживать по этому поводу не стоит.

Решается такая проблема достаточно легко: закалить металл можно даже в домашних условиях, не используя для этого сложного оборудования и специальных приспособлений. Однако следует знать, что закалке не поддаются малоуглеродистые стали.

В то же время твердость углеродистых и инструментальных стальных сплавов достаточно просто повысить даже в домашних условиях.

Технологические нюансы закалки

Закалка, которая является одним из типов термической обработки металлов, выполняется в два этапа. Сначала металл нагревают до высокой температуры, а затем охлаждают. Различные металлы и даже стали, относящиеся к разным категориям, отличаются друг от друга своей структурой, поэтому режимы выполнения термической обработки у них не совпадают.

Режимы термообработки некоторых цветных сплавов

Термическая обработка металла (закалка, отпуск и др.) может потребоваться для:

  • его упрочнения и повышения твердости;
  • улучшения его пластичности, что необходимо при обработке методом пластической деформации.

Закаливают сталь многие специализированные компании, но стоимость этих услуг достаточно высока и зависит от веса детали, которую требуется подвергнуть термической обработке. Именно поэтому целесообразно заняться этим самостоятельно, тем более что сделать это можно даже в домашних условиях.

Если вы решили закалить металл своими силами, очень важно правильно осуществлять такую процедуру, как нагрев. Этот процесс не должен сопровождаться появлением на поверхности изделия черных или синих пятен.

О том, что нагрев происходит правильно, свидетельствует ярко-красный цвет металла.

Хорошо демонстрирует данный процесс видео, которое поможет вам получить представление о том, до какой степени нагревать металл, подвергаемый термической обработке.

В качестве источника тепла для нагрева до требуемой температуры металлического изделия, которое требуется закалить, можно использовать:

  • специальную печь, работающую на электричестве;
  • паяльную лампу;
  • открытый костер, который можно развести во дворе своего дома или на даче.

Закалка ножа на открытых углях

Выбор источника тепла зависит от того, до какой температуры надо нагреть металл, подвергаемый термической обработке.

Выбор метода охлаждения зависит не только от материала, но также от того, каких результатов нужно добиться. Если, например, закалить надо не все изделие, а только его отдельный участок, то охлаждение также осуществляется точечно, для чего может использоваться струя холодной воды.

Технологическая схема, по которой закаливают металл, может предусматривать мгновенное, постепенное или многоступенчатое охлаждение.

Быстрое охлаждение, для которого используется охладитель одного типа, оптимально подходит для того, чтобы закаливать стали, относящиеся к категории углеродистых или легированных. Для выполнения такого охлаждения нужна одна емкость, в качестве которой может использоваться ведро, бочка или даже обычная ванна (все зависит от габаритов обрабатываемого предмета).

Охлаждение заготовки ножа в масле

В том случае, если закалить надо стали других категорий или если кроме закалки требуется выполнить отпуск, применяется двухступенчатая схема охлаждения.

При такой схеме нагретое до требуемой температуры изделие сначала охлаждают водой, а затем помещают в минеральное или синтетическое масло, в котором и происходит дальнейшее охлаждение.

Ни в коем случае нельзя использовать сразу масляную охлаждающую среду, так как масло может воспламениться.

Для того чтобы правильно подобрать режимы закалки различных марок сталей, следует ориентироваться на специальные таблицы.

Режимы термообработки быстрорежущих сталей

Режимы термической обработки легированных инструментальных сталей

Режимы термической обработки углеродистых инструментальных сталей

Как закалить сталь на открытом огне

Как уже говорилось выше, закалить сталь можно и в домашних условиях, используя для нагрева открытый костер. Начинать такой процесс, естественно, следует с разведения костра, в котором должно образоваться много раскаленных углей. Вам также потребуются две емкости. В одну из них надо налить минеральное или синтетическое масло, а в другую – обычную холодную воду.

Для того чтобы извлекать раскаленное железо из костра, вам понадобятся кузнечные клещи, которые можно заменить любым другим инструментом подобного назначения. После того как все подготовительные работы выполнены, а в костре образовалось достаточное количество раскаленных углей, на них можно уложить предметы, которые требуется закалить.

По цвету образовавшихся углей можно судить о температуре их нагрева. Так, более раскаленными являются угли, поверхность которых имеет ярко-белый цвет.

Важно следить и за цветом пламени костра, который свидетельствует о температурном режиме в его внутренней части. Лучше всего, если пламя костра будет окрашено в малиновый, а не белый цвет.

В последнем случае, свидетельствующем о слишком высокой температуре пламени, есть риск не только перегреть, но даже сжечь металл, который надо закалить.

За цветом нагреваемого металла также необходимо внимательно следить. В частности, нельзя допустить, чтобы на режущих кромках обрабатываемого инструмента появлялись черные пятна. Посинение металла свидетельствует о том, что он сильно размягчился и стал слишком пластичным. Доводить до такого состояния его нельзя.

После того как изделие прокалится до требуемой степени, можно приступать к следующему этапу – охлаждению.

В первую очередь, его опускают в емкость с маслом, причем делают это часто (с периодичностью в 3 секунды) и как можно более резко. Постепенно промежутки между этими погружениями увеличивают.

Как только раскаленная сталь утратит яркость своего цвета, можно приступать к ее охлаждению в воде.

При охлаждении водой металла, на поверхности которого остались капельки раскаленного масла, следует соблюдать осторожность, так как они могут вспыхнуть. После каждого погружения воду необходимо взбалтывать, чтобы она постоянно оставалась прохладной. Получить более наглядное представление о правилах выполнения такой операции поможет обучающее видео.

Есть определенные тонкости при охлаждении закаливаемых сверл. Так, их нельзя опускать в емкость с охлаждающей жидкостью плашмя.

Если поступить таким образом, то нижняя часть сверла или любого другого металлического предмета, имеющего вытянутую форму, резко охладится первой, что приведет к ее сжатию.

Именно поэтому погружать такие изделия в охлаждающую жидкость необходимо со стороны более широкого конца.

Для термической обработки особых сортов стали и плавки цветных металлов возможностей открытого костра не хватит, так как он не сможет обеспечить нагрев металла до температуры 700–9000.

Для таких целей необходимо использовать специальные печи, которые могут быть муфельными или электрическими.

Если изготовить в домашних условиях электрическую печь достаточно сложно и затратно, то с нагревательным оборудованием муфельного типа это вполне осуществимо.

Самостоятельное изготовление камеры для закаливания металла

Муфельная печь, которую вполне возможно сделать самостоятельно в домашних условиях, позволяет закалить различные марки стали. Основным компонентом, который потребуется для изготовления этого нагревательного устройства, является огнеупорная глина. Слой такой глины, которой будет покрыта внутренняя часть печи, должен составлять не более 1 см.

Схема камеры для закалки металла: 1 — нихромовая проволока; 2 — внутренняя часть камеры; 3 — наружная часть камеры; 4 — задняя стенка с выводами спирали

Для того чтобы придать будущей печи требуемую конфигурацию и желаемые габариты, лучше всего изготовить форму из картона, пропитанного парафином, на которую и будет наноситься огнеупорная глина.

Глина, замешанная с водой до густой однородной массы, наносится на изнаночную сторону картонной формы, от которой она сама отстанет после полного высыхания.

Металлические изделия, нагреваемые в таком устройстве, помещаются в него через специальную дверцу, которая тоже изготавливается из огнеупорной глины.

Камеру и дверцу устройства после просушки на открытом воздухе дополнительно просушивают при температуре 100°. После этого их подвергают обжигу в печи, температуру в камере которой постепенно доводят до 900°. Когда они остынут после обжига, их необходимо аккуратно соединить друг с другом, используя слесарные инструменты и наждачную шкурку.

Глиняный нагреватель с замурованной нихромовой спиралью

На поверхность полностью сформированной камеры наматывают нихромовую проволоку, диаметр которой должен составлять 0,75 мм. Первый и последний слой такой намотки необходимо скрутить между собой.

Наматывая проволоку на камеру, следует оставлять между ее витками определенное расстояние, которое тоже надо заполнить огнеупорной глиной, чтобы исключить возможность короткого замыкания.

После того как слой глины, нанесенный для обеспечения изоляции между витками нихромовой проволоки, засохнет, на поверхность камеры наносится еще один слой глины, толщина которого должна составлять примерно 12 см.

Готовая камера после полного высыхания помещается в корпус из металла, а зазоры между ними засыпаются асбестовой крошкой. Для того чтобы обеспечить доступ к внутренней камере, на металлический корпус печи навешиваются дверцы, отделанные изнутри керамической плиткой. Все имеющиеся зазоры между конструктивными элементами заделываются при помощи огнеупорной глины и асбестовой крошки.

Готовая самодельная камера

Концы нихромовой обмотки камеры, к которым необходимо подвести электрическое питание, выводятся с задней стороны ее металлического каркаса.

Чтобы контролировать процессы, происходящие во внутренней части муфельной печи, а также замерять температуру в ней при помощи термопары, в ее передней части необходимо выполнить два отверстия, диаметры которых должны составлять 1 и 2 см соответственно.

С лицевой части каркаса такие отверстия будут закрываться специальными стальными шторками. Самодельная конструкция, изготовление которой описано выше, позволяет в домашних условиях закаливать слесарные и режущие инструменты, рабочие элементы штампового оборудования и др.

Самостоятельное изготовление такой печи (как и закалочного оборудования другого типа) позволяет не только получить в свое распоряжение устройство, полностью соответствующее вашим потребностям, но и хорошо сэкономить, так как серийные модели стоит достаточно дорого.

Ссылка на основную публикацию
Adblock
detector