закалка нержавеющей стали для чего
Основные нюансы при закалке нержавейки
Основы закалки нержавеющей стали: выбор температурных режимов, основные этапы и важные особенности. Необходимое оборудование, материалы и инструмент. Как закалить нержавейку в домашних условиях.
Закалка нержавеющей стали отличается от закалки нелегированных сталей более высокой температурой, временем выдержки, а также скоростью разогрева и охлаждения. Это вызвано тем, что легирующие компоненты изменяют критическую (аустенитную) точку нагрева и снижают теплопроводность металла.
Для того чтобы закалить коррозионностойкую сталь (нержавейку), ее необходимо нагреть до температуры не менее тысячи градусов, а затем охладить в масляной среде. Известно, что для успешной закалки обычной стали нужно, чтобы содержание в ней углерода было не менее 0.4 %.
Это не относится к нержавейке, т. к. легирующие добавки дают возможность закалить ее при более низком содержании углерода. У народных умельцев, изготавливающих ножи и режущий инструмент, самой популярной является отечественная нержавейка марки 40X13 (и ее аналоги), которая содержит 0.35÷0.45 % углерода и около 12÷14 % хрома.
Она доступна, хорошо обрабатывается, и ее можно закалять практически в любых условиях. Для того чтобы закалить свои изделия из нержавейки, домашние мастера, как правило, используют самодельное оборудование, подручные средства и недорогие материалы, а температурные режимы подбирают «на глазок».
Основные этапы процессы каления
Для закалки нержавейки желательно знать ее точную марку, или, по крайней мере, к какому из типов по углероду она относится (больше или меньше 0.4 %). Это очень важно, поскольку для того, чтобы правильно закалить изделие, после самой закалки его необходимо еще и отпустить.
Марку фабричной нержавейки можно узнать у продавца заготовки, который также может посоветовать, как лучше ее закалить. Если же в качестве исходного материала используется какая-нибудь старая вещь, то на помощь придет интернет с таблицами изделий и марками сталей, из которых они изготовлены.
В общем случае полный цикл термообработки детали из нержавейки включает в себя следующие этапы:
Особое внимание следует обратить на спецодежду и все необходимое для соблюдения пожарной безопасности, особенно в процессе охлаждения детали в масле.
Что потребуется для работы
Если требуется качественно закалить длинномерное изделие, то лучше использовать первые два варианта, т. к. в этом случае прогревается одновременно весь объем нержавейки. При газопламенной закалке нагревание происходит путем перемещения узкой зоны нагрева вдоль изделия, поэтому качество может быть ниже.
Но этот способ хорошо подходит для разовых работ. Если же необходимо закалить большое количество изделий из нержавейки или такую работу предполагается выполнять постоянно, то лучше потратить некоторое время и усилия на изготовление небольшой камерной печи (см. фото ниже) или соорудить импровизированный кузнечный горн.
С помощью такой печки можно разогреть до нужной температуры и закалить изделия не только из нержавейки, но и из жаропрочных сталей. В качестве огнеупорного материала здесь использован шамотный кирпич типа ШБ, а нагрев выполняется пламенем газовой горелки, направленным во внутреннюю камеру.
Если же нет желания делать стационарное термическое оборудование, но при этом возникла потребность закалить деталь из нержавейки длиной до 30÷40 см, то вполне можно обойтись простейшим кузнечным горном, согнутым из листа стали (см. фото ниже).
В качестве топлива здесь используется обычный древесный уголь для шашлыков, а наддув осуществляется снизу с помощью строительного фена.
Для того чтобы качественно закалить заготовку из нержавейки с медленным остыванием, потребуется несколько литров минерального масла в жестяной емкости. Подойдет любое автомобильное или индустриальное масло, даже моторная отработка.
Главным инструментом при термообработке являются обычные или зажимные клещи. Кроме того, потребуются плотные негорючие перчатки или рукавицы и такая же спецодежда или кузнечный передник. Все работы следует выполнять либо на открытом воздухе, либо в хорошо проветриваемом помещении, вдали от горючих материалов.
Технология домашнего каления нержавейки
На самом деле закалить заготовку для будущего изделия из нержавейки (ножа или инструмента) не так уж и сложно. Для этого достаточно разобраться с температурными режимами и следовать всем рекомендациям. Однако термообработка относится к производству повышенной опасности.
Поэтому для закалки нержавеющей стали в домашних условиях прежде всего нужно определиться с организацией места проведения работ. Чтобы качественно закалить нержавейку и при этом не нанести ущерба помещению и собственному здоровью, необходимо соблюдать некоторые условия.
Во-первых, все источники нагрева должны быть безопасны, устойчивы и надежно защищены от случайного контакта с нагретыми элементами. Во-вторых, закалочные жидкости должны находиться в надежных емкостях и располагаться в стороне от нагревательного оборудования.
Если требуется закалить длинномерное изделие из нержавейки, следует использовать емкости, позволяющие полностью погрузить его в закалочную жидкость с одного раза. В-третьих, место работ должно быть достаточно просторным для перемещений и проветриваемым от дыма и газов.
Выбор температурного режима
Для нержавейки это является точкой устойчивого формирования аустенита — твердого раствора углерода в железе. Закалить нержавеющую сталь — это значит быстро охладить такую структуру, не дав ее атомам вернуться в исходное (до нагрева) состояние.
Поэтому важны как температура разогрева и время выдержки в нагретом состоянии, так и скорость охлаждения, которая для нержавейки не должна быть слишком большой. Замедление процесса остывания достигается охлаждением изделия в масле, которое имеет низкую теплопроводность.
Если закалить деталь в воде, то она будет очень хрупкой и почти наверняка покроется микротрещинами. Продвинутые народные умельцы измеряют температуру нагрева с помощью термодатчиков, а в бытовых условиях ее определяют по цвету металла. Точные температурные режимы для каждой марки нержавейки можно найти в технологических справочниках.
Процесс каления пошагово
Чтобы закалить небольшое изделие из нержавейки в домашних условиях без использования печей или горнов, достаточно нагреть его горелкой или на газовой плите, определяя температуру по цвету металла. После этого оно остужается в масле, очищается и подвергается отпуску, для которого вполне подойдет духовка газовой плиты.
Если требуется закалить заготовку из нержавейки в изотермическом режиме (на производстве это делается поддержанием нагрева в соляном расплаве), то можно поместить ее после разогрева на газу в сухой песок. В этом случае температура остывания контролируется по цвету побежалости.
Чтобы правильно закалить нержавейку, нужно знать ее марку. Нередко встречается утверждение, что тип нержавейки достаточно точно определяется по цвету искр на точильном камне. А что вы думаете по этому поводу? Поделитесь, пожалуйста, своим мнением в комментариях.
Закалка нержавеющей стали
Не существует однозначного ответа на вопрос: «Можно ли закалить нержавеющую сталь?» Сплавы с низким содержанием углерода подвергаются закалке только после предварительного насыщения поверхностного слоя углеродом (цементации). Нержавеющие среднеуглеродистые стали закаливаются, но при несколько иных режимах, по сравнению с углеродистыми нелегированными.
Различия в закалке нержавеющей и углеродистой стали
Все легирующие элементы, входящие в состав коррозионностойкой стали, условно делят на две группы:
Внимание! Карбидообразующие элементы – хром, молибден, вольфрам, ванадий, титан – подавляют рост аустенитного зерна. Поэтому содержащие их стали не подвержены перегреву, их обычно нагревают до более высоких температур, по сравнению с углеродистыми.
По отношению к нелегированным углеродистым нержавеющие стали требуют:
Как закалить низкоуглеродистую нержавейку с предварительной цементацией?
Результаты, которых позволяет достичь цементация в сочетании с закалкой и отпуском:
Твердая цементация нержавеющих сталей осуществляется путем укладки изделия в ящики с карбюризатором, в качестве которого применяется измельченный графит или другой материал, далее следуют закалка и низкий отпуск. Твердый карбюризатор используют в домашних условиях или мелкосерийном производстве. Для массового изготовления металлопродукции востребована цементация в газовой среде. Варианты – жидкостная и вакуумная цементация.
Как закалить нержавеющую сталь с промежуточным насыщением поверхностного слоя углеродом?
Обязательная заключительная операция – низкий отпуск, осуществляемый при температурах 160-180°C, благодаря которому мартенсит закалки в поверхностном слое трансформируется в мартенсит отпуска.
Особенности закалки нержавейки в домашних условиях
Под закалкой понимают термическую обработку металла, в ходе которой осуществляется вначале сильный нагрев, а затем резкое охлаждение в жидкости. В ходе данной технологической процедуры происходит снижение пластичности и эластичности изделия, но увеличивается её прочность. Как же правильно произвести закалку предметов из нержавейки в домашних условиях?
Для чего нужна закалка стали?
Нержавеющая сталь имеет игольчатую внутреннюю структуру, именуемую мартенситом, благодаря чему данные сплавы отличаются повышенной прочностью и высоким охрупчиванием. При термической обработке такой стали происходит повышение коэффициента вязкости, что раздвигает рамки их применения.
Особенности процесса
При закалке стали требуется непрерывное наблюдение за:
В качестве такой жидкости чаще применяют обычную воду либо машинное масло. Изменение цвета при закалке металла контролируется по специальной цветовой схеме.
Как закаливать сталь в домашних условиях?
Сельские жители часто прибегают к самостоятельной закалке металла, таким образом увеличивая эксплуатационный срок бытовых предметов: плуговых лемех, столярных и слесарных инструментов, охотничьих ножей, топоров. Городскому жителю обрабатывать нержавейку тяжелее — требуется специальная мастерская.
Необходимые инструменты
Для того чтобы закаливать сталь в домашних условиях необходимо вооружиться:
Для создания охлаждающей среды потребуется любая ёмкость, соответствующая по размерам.
Способы закаливания
Закалить нержавейку можно разными способами. Прежде всего, изделие хорошо разогревается. Для этого применяют:
Последний вариант станет самым лучшим, костёр сможет обеспечить гораздо более высокую температуру.
В качестве охлаждающей среды чаще всего используют:
При охлаждении маслом деталь окунается в него дважды с коротким интервалом в пару секунд. Первое погружение занимает 3-4 секунды, а второе – 5-6 секунд. Сразу после этой процедуры сталь погружается в воду до полного остывания.
При втором методе охлаждения деталь несколько раз погружается в сургуч. Если нержавейка больше не проникает в жидкую среду, процесс охлаждения считается завершённым. Довольно очистить поверхность скипидаром.
Как выбрать температурный режим?
Выбор режима температуры играет большую роль при закалке стали. Перегрев чреват утратой присущей прочности, это происходит из-за количественного уменьшения углерода в структуре металла.
В некоторых случаях после завершения процесса закаливания нержавейки появляются остаточные напряжения, они снимаются с помощью дальнейшей механической обработки. Эту проблему можно предотвратить, если охлаждать закаливаемое изделие поэтапно, с размеренным понижением температурных условий. Данная поэтапная методика закалки применяется при изготовлении детали, обладающей очень высокими показателями прочности.
Как постепенно понижать температуру охлаждающей среды? Для этого подготавливают несколько ёмкостей с разными жидкостями: солевым раствором, щелочным раствором, минеральным маслом, синтетическим маслом. Подобный способ позволяет устранить полностью внутреннее напряжение, которое негативно влияет на полезные свойства стали. Небольшой минус методики – дороговизна реализации.
Мастер-класс по закаливанию кухонного ножа
Мастер-класс по закаливанию топора
Иногда производитель нарушает технологию термообработки стали, и топор получается очень мягким, быстро начинает тупиться и образовывать вмятины, или хрупким, тогда лезвие покрывается трещинами и теряет цвет. Исправить ситуацию можно.
На заметку
После извлечения накаленной стали из печи (горелки) она будет эластичной и мягкой, поэтому велика вероятность её повреждения. Чтобы избежать неприятных последствий, погружать в охлаждающую среду нужно плавно и аккуратно.
При выборе изделий из стали обратите внимание на зарубежных производителей, в их инструментах процентная доля содержания нержавеющего металла превышает российские ГОСТы.
Долгое и сильное нагревание металла делает процесс закалки более глубоким, как следствие, — твёрдое и упругое лезвие. Оно после этого будет менее крепким и постепенно утрачивает режущие качества.
Одну и ту же нержавейку не следует закаливать много раз: металл начинает уставать и растрачивает необходимые качества.
Закалка стали в первый раз – ответственное мероприятие, требующее непрерывного контроля. Изделие при нагреве вынимается каждые 3-4 секунды, это позволяет строго наблюдать за цветом металла. В случае перегрева сталь обретает белый оттенок, в случае недогрева – тёмно-синий.
Чтобы осуществить закалку нержавеющей стали в домашних условиях, нужно обязательно вооружиться газовой горелкой, электрической печью, паяльной лампой или разжечь костёр. К тому же процесс невозможно осуществить без охлаждающей жидкости (воды, сургуча или машинного масла). Понадобятся клещи с длинной рукояткой и специальные рукавицы. Самостоятельная закалка нержавейки требует постоянного контроля за цветовыми изменениями материала.
Видео по теме: Твердость нержавейки и немного о спусках
Отжиг нержавеющей стали 12х18н10т
Различия в закалке нержавеющей и углеродистой стали
Все легирующие элементы, входящие в состав коррозионностойкой стали, условно делят на две группы:
Внимание! Карбидообразующие элементы – хром, молибден, вольфрам, ванадий, титан – подавляют рост аустенитного зерна. Поэтому содержащие их стали не подвержены перегреву, их обычно нагревают до более высоких температур, по сравнению с углеродистыми.
По отношению к нелегированным углеродистым нержавеющие стали требуют:
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.
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.
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.
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.
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:
Читать также: Температура масла винтового компрессора
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 низкоуглеродистую нержавейку с предварительной цементацией?
Результаты, которых позволяет достичь цементация в сочетании с закалкой и отпуском:
Твердая цементация нержавеющих сталей осуществляется путем укладки изделия в ящики с карбюризатором, в качестве которого применяется измельченный графит или другой материал, далее следуют закалка и низкий отпуск. Твердый карбюризатор используют в домашних условиях или мелкосерийном производстве. Для массового изготовления металлопродукции востребована цементация в газовой среде. Варианты – жидкостная и вакуумная цементация.
Способ термообработки нержавеющих сталей
Изобретение относится к металлургии, в частности к способам скоростной закалки нержавеющих сталей. Способ позволяет повышать прочностные, пластические свойства и ударную вязкость сталей. Сталь 30 13 отжигают при 750С с охлаждением в печи до 500С, затем на воздухе. Высокотемпературную закалку осуществляют с нагревом в соляной ванне до 1200С со скоростью 20С/с и охлаждают в масле, затем проводят низкотемпературный отпуск при 200С 1 ч. 1 табл.
Изобретение относится к металлургии, в частности к способам закалки нержавеющих сталей.
СПОСОБ ТЕРМООБРАБОТКИ НЕРЖАВЕЮЩИХ СТАЛЕЙ, включающий отпуск, высокотемпературный нагрев, охлаждение и низкотемпературный отпуск, отличающийся тем, что высокотемпературный нагрев ведут со скоростью 20 — 30 град/c до 1200 — 1300oС.
Как закалить нержавейку в домашних условиях: видео, советы, нюансы
При работе с металлом люди часто задаются вопросом, как закалить нержавейку. Существует несколько способов. Закаливание металла представляет собой трудоемкую процедуру. Она необходима для того, чтобы изделия были крепкими.
В настоящее время используется промышленная закалка металла. Она производится в специальных термических печах. Многие интересуются, как закалить нержавейку в домашних условиях. Это сложно осуществить без специального оборудования. Дома можно сделать нержавейку более жесткой и убрать мягкость. В сегодняшней статье мы рассмотрим, как этого добиться.
Инструкция, как закалить сталь в домашних условиях
Мы не будем объяснять, что такое закалка металлов, применяя научные термины и слова-обороты, ведь наша статья для людей, которые интересуются, как закалить сталь в домашних условиях.
А, следовательно, вся посвященная данному вопросу информация должна быть максимально доступна к пониманию и применению на практике.
Итак, говоря нормальным языком, закалка – это повышение прочности металла за счет его нагревания до высоких температур с последующим охлаждением в жидкой или воздушной среде.
Нужно отметить, что повышая таким образом порочность и твердость металла, мы одновременно существенно снижаем такие характеристики, как гибкость и пластичность. Исходя из этого, следует внимательно подходить к выбору предметов для закаливания. Так как придавая ему одни, безусловно важные, качества, его можно лишить других, не менее важных.
В основном, по вполне понятным причинам, закалкой изделий из металла пользуются жители сельской местности. Причина заключается в том, что таким образом многие рачительные хозяева пытаются (и им это удается), повысить срок эксплуатации предметов бытового, и не только, назначения.
В качестве примеров можно назвать плуговые лемехи (фермеры), столярный и слесарный инструмент, охотничьи ножи, топоры и многое другое. В городских условиях процесс закаливания и обработка закаленной стали возможны в условиях специальной мастерской.
Что значительно удорожает данное мероприятие.
Методика работ
Как правило, целью повышения качеств стали по прочности является:
Исходя из этого, применяются два метода закалки:
Особенности процесса
К технологическим особенностям, связанным с повышением твердости закаленной стали, относятся такие моменты, как постоянный контроль за следующими показателями:
В качестве жидкости для охлаждения используется вода или же машинное масло. Для контроля за изменением цвета поверхности заготовки при ее нагревании применяются специальные цветовые таблицы.
Читайте также Можно ли варить нержавейку углекислотой
Фото таблицы с указанием температуры нагрева детали на ее цвет.
Фото таблицы с указанием:
По умолчанию, говоря о закаливаемой стали, мы имеем в виду нержавеющие стали с мартенситной внутренней структурой.
Специальное оборудование и инструмент
В качестве инструментов при проведении закалки в домашних условиях понадобятся:
Если вы решили заняться закалкой металлов в домашних условиях, то лучшим решением будет сооружение передвижного, компактного горна.
Фото конструкции горна детализированное.
В качестве ванны для охлаждающей жидкости можно использовать любую подходящую по размерам и материалу емкость.
Практический пример закалки лезвия кухонного ножа в домашних условиях
Последовательность выполняемых операций:
Практические советы
Не все марки стали подвергаются закалке (к примеру, сталь малоуглеродистая). Поэтому желательно предварительно выяснить, к какой группе относится предмет, предполагаемый к закаливанию.
Следует помнить, что при нарушении технологического процесса (неоднородный нагрев, перекаливание и т.д.) закалка может не только не улучшить качественные характеристики подвергшегося термической обработке инструмента, но и привести к его безвозвратной порче.
По большому счету, работа с закаливанием металла не является чем-то очень сложным и требует лишь высокой степени внимания и концентрации. В любом случае, следует изначально подготовиться к ней, изучив подобные данной статье текстовые и видеоматериалы.
Основные процессы
Обычно домашнему закаливанию подвергаются самодельные клинки, выполненные из стали или имеющихся в наличии подручных средств, утративших свою актуальность (напильники, клапаны и прочее).
Важно понимать, что только лезвие, прошедшее правильный процесс закаливания, будет максимально прочным и износоустойчивым.
Подбор температуры
Для определения степени нагрева клинка используется специальный измерительный прибор, именуемый пирометром. Но даже если у начинающего мастера нет такого вспомогательного приспособления, это вовсе не повод для того, чтобы отказываться от идеи закалить металл для ножа, ведь степень нагрева можно определить и с помощью обычного магнита.
Так, согласно физическим законам, стальное лезвие перестает притягивать магнит, если накалить его до так называемой точки Кюри — пиковой отметки, когда происходит качественное закаливание металла. Если же пренебречь этим правилом и передержать лезвие на огне, то оно станет чересчур хрупким и шансы его сломать или наколоть при использовании в быту будут гораздо выше.
Технология и особенности домашнего каления
Кроме того, настоятельно рекомендуется проводить предварительный обжиг металлического клинка, помещая его в специальную печь (муфельную). Такое накаливание рекомендуется проводить максимально долго при соблюдении наиболее низкого температурного режима, который обеспечит равномерное прогревание стали и убережет ее от появления поверхностных сколов и трещин при дальнейшей обработке.
Начинать процедуру закаливания следует только после того, как пламя приобретет насыщенный малиновый оттенок. Если же использовать белый огонь, то существует риск перегрева из-за того, что температура такого пламени является самой высокой. При этом необходимо следить за тем, чтобы на поверхности металлического изделия не образовывалось черных или синих очагов (не путать с побежалостью, представляющую собой тонкий окисный слой с характерными радужными переливами).
Проведение процедуры
Сам процесс закалки настолько прост, что при желании справиться с ним сможет даже самый неопытный мастер, использующий собственный дом в качестве мини-мастерской. А проводится он следующими двумя способами:
Определить температуру нагрева стали можно и по ее внешнему виду непосредственно во время процедуры закаливания. Так, существует 4 основные группы оттенков закаленной стали, по которым можно понять, до какой температуры она прогрелась:
То есть чем светлее становится железо, тем более горячим оно является в этот момент и наоборот. При обработке гладкой стальной поверхности посредством ее нагревания начинает образовываться тонкий радужный слой окисления, именуемый среди специалистов побежалостью. По цвету этого слоя также можно определить температурный режим в сплаве, правда, в этом случае светлые оттенки будут свидетельствовать о более низкой температуре в нем.
Меняется цвет побежалости в определенной последовательности начиная со светло-соломенного, коричневого и лилового и заканчивая тёмно-синим, голубым и графитовым серым. Вместе с этим процессом претерпевает определенные изменения и температурный режим, варьирующийся в интервале от 220 до 350 градусов.
Немного иначе будут обстоять дела при закаливании хромистой стали, которая имеет более высокий температурный режим (от 300 до 700 градусов) при сохранении той же цветовой гаммы и последовательности изменения оттенков побежалости.
Охлаждение и графитовая закалка
Важнейшую роль в вопросе закаливания клинков играет процесс охлаждения, правильное проведение которого обеспечивает прочность и упругость обрабатываемого металлического изделия. Для этих целей используется вода и минеральное масло, погружение нагретого металла в которые сопровождается его остыванием с разной скоростью. Так, в воде скорость остывания стали составляет около 1 миллиметра в секунду, в то время как при погружении клинка в масло этот показатель возрастает в два раза.
Не менее эффективно показала себя закалка ножа графитом, которая идеально подходит для обработки самодельных ножей с толстым лезвием. Такая методика, базирующаяся на калении клинков через слой графитовой стружки, чаще всего применяется для усовершенствования самодельных ножей, изготовленных из вышедших из строя рессор, балок, паяльников и другого подспорья, утратившего собственную актуальность.
Инструкция, как закалить сталь в домашних условиях
Мы не будем объяснять, что такое закалка металлов, применяя научные термины и слова-обороты, ведь наша статья для людей, которые интересуются, как закалить сталь в домашних условиях.
А, следовательно, вся посвященная данному вопросу информация должна быть максимально доступна к пониманию и применению на практике.
Итак, говоря нормальным языком, закалка – это повышение прочности металла за счет его нагревания до высоких температур с последующим охлаждением в жидкой или воздушной среде.
Нужно отметить, что повышая таким образом порочность и твердость металла, мы одновременно существенно снижаем такие характеристики, как гибкость и пластичность. Исходя из этого, следует внимательно подходить к выбору предметов для закаливания. Так как придавая ему одни, безусловно важные, качества, его можно лишить других, не менее важных.
В основном, по вполне понятным причинам, закалкой изделий из металла пользуются жители сельской местности. Причина заключается в том, что таким образом многие рачительные хозяева пытаются (и им это удается), повысить срок эксплуатации предметов бытового, и не только, назначения.
В качестве примеров можно назвать плуговые лемехи (фермеры), столярный и слесарный инструмент, охотничьи ножи, топоры и многое другое. В городских условиях процесс закаливания и обработка закаленной стали возможны в условиях специальной мастерской.
Что значительно удорожает данное мероприятие.
Методика работ
Как правило, целью повышения качеств стали по прочности является:
Исходя из этого, применяются два метода закалки:
Особенности процесса
К технологическим особенностям, связанным с повышением твердости закаленной стали, относятся такие моменты, как постоянный контроль за следующими показателями:
В качестве жидкости для охлаждения используется вода или же машинное масло. Для контроля за изменением цвета поверхности заготовки при ее нагревании применяются специальные цветовые таблицы.
Читайте также Можно ли варить нержавейку углекислотой
Фото таблицы с указанием температуры нагрева детали на ее цвет.
Фото таблицы с указанием:
По умолчанию, говоря о закаливаемой стали, мы имеем в виду нержавеющие стали с мартенситной внутренней структурой.
Специальное оборудование и инструмент
В качестве инструментов при проведении закалки в домашних условиях понадобятся:
Если вы решили заняться закалкой металлов в домашних условиях, то лучшим решением будет сооружение передвижного, компактного горна.
Фото конструкции горна детализированное.
В качестве ванны для охлаждающей жидкости можно использовать любую подходящую по размерам и материалу емкость.
Практический пример закалки лезвия кухонного ножа в домашних условиях
Последовательность выполняемых операций:
Практические советы
Не все марки стали подвергаются закалке (к примеру, сталь малоуглеродистая). Поэтому желательно предварительно выяснить, к какой группе относится предмет, предполагаемый к закаливанию.
Следует помнить, что при нарушении технологического процесса (неоднородный нагрев, перекаливание и т.д.) закалка может не только не улучшить качественные характеристики подвергшегося термической обработке инструмента, но и привести к его безвозвратной порче.
По большому счету, работа с закаливанием металла не является чем-то очень сложным и требует лишь высокой степени внимания и концентрации. В любом случае, следует изначально подготовиться к ней, изучив подобные данной статье текстовые и видеоматериалы.
Зачем это нужно?
Перед тем как закалять нержавейку, необходимо понять, для чего необходима данная процедура. Если правильно закалить сталь, то она не будет легко сгибаться. После термической обработки изделие не будет крошиться.
Существует два варианта: закаливают изделие целиком, либо только его часть. Первый вариант называют глобальной закалкой металла, а второй – локальной.
Технология домашнего каления нержавейки
На самом деле закалить заготовку для будущего изделия из нержавейки (ножа или инструмента) не так уж и сложно. Для этого достаточно разобраться с температурными режимами и следовать всем рекомендациям. Однако термообработка относится к производству повышенной опасности. Поэтому для закалки нержавеющей стали в домашних условиях прежде всего нужно определиться с организацией места проведения работ. Чтобы качественно закалить нержавейку и при этом не нанести ущерба помещению и собственному здоровью, необходимо соблюдать некоторые условия. Во-первых, все источники нагрева должны быть безопасны, устойчивы и надежно защищены от случайного контакта с нагретыми элементами. Во-вторых, закалочные жидкости должны находиться в надежных емкостях и располагаться в стороне от нагревательного оборудования. Если требуется закалить длинномерное изделие из нержавейки, следует использовать емкости, позволяющие полностью погрузить его в закалочную жидкость с одного раза. В-третьих, место работ должно быть достаточно просторным для перемещений и проветриваемым от дыма и газов.
Выбор температурного режима
Чтобы правильно закалить свою деталь из нержавейки, в первую очередь необходимо соблюдать требования температурных режимов для стали, из которой она изготовлена. Практически все хромистые коррозионностойкие стали при закалке разогреваются немногим выше тысячи градусов. Для нержавейки это является точкой устойчивого формирования аустенита — твердого раствора углерода в железе. Закалить нержавеющую сталь — это значит быстро охладить такую структуру, не дав ее атомам вернуться в исходное (до нагрева) состояние. Поэтому важны как температура разогрева и время выдержки в нагретом состоянии, так и скорость охлаждения, которая для нержавейки не должна быть слишком большой. Замедление процесса остывания достигается охлаждением изделия в масле, которое имеет низкую теплопроводность. Если закалить деталь в воде, то она будет очень хрупкой и почти наверняка покроется микротрещинами. Продвинутые народные умельцы измеряют температуру нагрева с помощью термодатчиков, а в бытовых условиях ее определяют по цвету металла. Точные температурные режимы для каждой марки нержавейки можно найти в технологических справочниках.
Процесс каления пошагово
Чтобы закалить небольшое изделие из нержавейки в домашних условиях без использования печей или горнов, достаточно нагреть его горелкой или на газовой плите, определяя температуру по цвету металла. После этого оно остужается в масле, очищается и подвергается отпуску, для которого вполне подойдет духовка газовой плиты. Если требуется закалить заготовку из нержавейки в изотермическом режиме (на производстве это делается поддержанием нагрева в соляном расплаве), то можно поместить ее после разогрева на газу в сухой песок. В этом случае температура остывания контролируется по цвету побежалости.
На заметку
После извлечения накаленной стали из печи (горелки) она будет эластичной и мягкой, поэтому велика вероятность её повреждения. Чтобы избежать неприятных последствий, погружать в охлаждающую среду нужно плавно и аккуратно.
При выборе изделий из стали обратите внимание на зарубежных производителей, в их инструментах процентная доля содержания нержавеющего металла превышает российские ГОСТы.
Долгое и сильное нагревание металла делает процесс закалки более глубоким, как следствие, — твёрдое и упругое лезвие. Оно после этого будет менее крепким и постепенно утрачивает режущие качества.
Режимы отжига углеродистых сталей
Одну и ту же нержавейку не следует закаливать много раз: металл начинает уставать и растрачивает необходимые качества.
Закалка стали в первый раз – ответственное мероприятие, требующее непрерывного контроля. Изделие при нагреве вынимается каждые 3-4 секунды, это позволяет строго наблюдать за цветом металла. В случае перегрева сталь обретает белый оттенок, в случае недогрева – тёмно-синий.
Чтобы осуществить закалку нержавеющей стали в домашних условиях, нужно обязательно вооружиться газовой горелкой, электрической печью, паяльной лампой или разжечь костёр. К тому же процесс невозможно осуществить без охлаждающей жидкости (воды, сургуча или машинного масла). Понадобятся клещи с длинной рукояткой и специальные рукавицы. Самостоятельная закалка нержавейки требует постоянного контроля за цветовыми изменениями материала.
Видео по теме: Твердость нержавейки и немного о спусках
Шлифовка с механическим полированием
После повреждающей обработки металла (резки, сварки, сверления, чистки жесткими роторными щетками, ударов), образуются дефекты различной величины:
Эти разрушения поверхности снижают стойкость к износу, отражающую способность, противодействие сложным нагрузкам. Для устранения шероховатостей, придания блеска такому твердому материалу, каким является нержавейка, придется выполнить 4 – 5 операций. С помощью электрической шлифмашины и сменных абразивных кругов проводится шлифование. Войлочным/фетровым кругом, после грубой чистки, начинают полировать изделие. Удобство обработки сложных деталей из нержавеющей стали дает бесконечная лента.
При грубом шлифовании нержавеющей стали зернистость абразива 30-40, чистовая обработка 16 – 25, полирование микропорошками с зернистостью М7 – М14, доведение до состояния зеркала – промышленные готовые составы (полироли).
Механическое воздействие мягкого круга с нанесенной пастой снимает очень незначительное количество металла. Глянцевое выравнивание происходит за счет перераспределения структуры верхнего слоя нержавейки, а не срезания его. Под воздействием воздуха, активных компонентов пасты, нагрева от трения разрушаются старые окисные пленки и, тут же, при остывании, создаются новые.
После механического полирования не создается идеальной гладкости и, соответственно, блеска в неудобных для доступа местах. В таком случае заканчивают полировать вручную. Наведение на нержавеющей стали зеркального глянца руками – операция трудоемкая, долговременная, но выполнимая. Начинают создание зеркала шлифовкой пастами, заканчивают жидкими полиролями.
Механический способ полировки нержавейки
Подвергать процессу необходимо всю видимую плоскость – частичная местная обработка будет заметна. Устранить видимые различия применением полироля не получиться.
Общая последовательность работ
После работы нужно убрать с лезвия остатки сургуча. Далее поверхность протереть скипидаром.
Речь не о красоте, а о форме клинка, которую необходимо выбрать и сделать эскиз на старте подготовительных работ. Основных форм профилей клинков немного: кинжал, прямой обух, профили с повышенной или пониженной линей обуха, финка или «боуи, козья ножка, «танто».
Что потребуется для работы
Для закалки нержавеющей стали в первую очередь нужно решить вопрос с источником нагрева. В бытовых условиях закалить нержавейку можно, нагревая ее с помощью горна, камерной печи или открытого пламени. Если требуется качественно закалить длинномерное изделие, то лучше использовать первые два варианта, т. к. в этом случае прогревается одновременно весь объем нержавейки. При газопламенной закалке нагревание происходит путем перемещения узкой зоны нагрева вдоль изделия, поэтому качество может быть ниже. Но этот способ хорошо подходит для разовых работ. Если же необходимо закалить большое количество изделий из нержавейки или такую работу предполагается выполнять постоянно, то лучше потратить некоторое время и усилия на изготовление небольшой камерной печи (см. фото ниже) или соорудить импровизированный кузнечный горн.
С помощью такой печки можно разогреть до нужной температуры и закалить изделия не только из нержавейки, но и из жаропрочных сталей. В качестве огнеупорного материала здесь использован шамотный кирпич типа ШБ, а нагрев выполняется пламенем газовой горелки, направленным во внутреннюю камеру. Если же нет желания делать стационарное термическое оборудование, но при этом возникла потребность закалить деталь из нержавейки длиной до 30÷40 см, то вполне можно обойтись простейшим кузнечным горном, согнутым из листа стали (см. фото ниже).
В качестве топлива здесь используется обычный древесный уголь для шашлыков, а наддув осуществляется снизу с помощью строительного фена.
Для того чтобы качественно закалить заготовку из нержавейки с медленным остыванием, потребуется несколько литров минерального масла в жестяной емкости. Подойдет любое автомобильное или индустриальное масло, даже моторная отработка. Главным инструментом при термообработке являются обычные или зажимные клещи. Кроме того, потребуются плотные негорючие перчатки или рукавицы и такая же спецодежда или кузнечный передник. Все работы следует выполнять либо на открытом воздухе, либо в хорошо проветриваемом помещении, вдали от горючих материалов.
Выбор температурного режима
Наиболее важная задача, которую следует решить, приступая к закалке изделия, изготовленного из нержавеющей стали, – это правильный выбор температурного режима. Если изделие из нержавеющей стали в процессе выполнения закалки перегреть, то можно столкнуться с тем, что оно утратит свою первоначальную прочность, что объясняется уменьшением количества углерода в его внутренней структуре.
Режимы термообработки хромистых сталей и получаемые механические свойства
Очень часто при закалке нержавеющих сталей в них возникают остаточные напряжения, которые можно снять путем последующей механической обработки (прокат и др.). Избежать таких проблем еще на стадии выполнения термической обработки можно, если осуществлять охлаждение закаливаемых деталей в несколько этапов, с постепенным снижением температуры на каждом из них. Такую методику охлаждения часто используют в тех случаях, когда в результате закалки необходимо получить изделие, отличающееся особенно высокой прочностью.
Суть метода поэтапного охлаждения закаливаемого изделия, изготовленного из нержавеющей стали, заключается в том, что его после нагревания последовательно опускают в ванны, содержащие различные охлаждающие среды: растворы солей, щелочей, минеральные или синтетические масла. Наиболее значимое преимущество подобной методики заключается в том, что при ее использовании в структуре металла полностью устраняются все внутренние напряжения, оказывающие отрицательное влияние на его качество. Из недостатков данного метода следует отметить высокую стоимость его реализации, что ограничивает сферу его применения.
Оснащение мастерской для производства изделий
В мастерской домашнего мастера, желающего заняться изготовлением изделий из дамасской стали, нужно иметь:
Заточка клинка на гриндере:
Кроме основного набора станков и приспособлений, многие мастера дополнительно используют деревообрабатывающее оборудование. Оно помогает изготавливать ручки из прочных пород древесины. Небольшие токарные станки помогают создавать сложную фурнитуру, которая украшает готовые предметы.
Самодельный миниатюрный гриндер, стачивание спусков:
В мастерских, производящих качественные ножи, имеются вальцы. На них разогретые заготовки прокатывают с целью получения пластины определённой толщины. Дамасская сталь своими руками получается после многократной ковки и проката через вальцы.
Наличие кривошипного молота помогает проковывать заготовку серией многочисленных ударов. Пневматический или гидравлический пресс используют для объемного обжатия металла. Одним движением придается нужная геометрия.
Метод проверки металла на твердость
Что это такое? Под твердостью металла обычно понимают его устойчивость к нагрузкам от прочных предметов. Существует специальная методика Роквелла. Она заключается во вдавливании шарика из стали. В качестве инденторов применяются прочные шарики и алмазные конусы с углом при вершине 120° со скругленным острым концом.
Из-за своей простоты этот способ является одним из наиболее распространенных методов испытания материалов.
Как определить степень твердости металла без специальных приспособлений?
В домашних условиях можно без прибора определить степень твердости изделия. Для этого следует запастись надфилем. С его помощью можно определить твердость плоской поверхности. Данный метод работает также с округлыми поверхностями. Если кромка изделия очень острая, для проверки прочности берется кусок стекла.
Если металл мягкий, то он не будет резать стекло (максимум оставит пару царапин). Когда металл твердый, то его сложно взять и надфилем. После некоторых усилий он может оставить на стекле заметный след.
Если металл подвергался сильной закалке, то его практически невозможно взять надфилем. Изделие легко режет стекло. В процессе можно услышать специфический хруст.
Какие выделяют виды домашней закалки?
Перед тем как закалить нержавейку, следует выяснить, какие существуют методы, доступные для работы дома. Многое зависит от правильно поставленной задачи. Важно учитывать, какая марка стали у нержавейки. Существуют различные режимы закалки металла:
Что нужно знать для проведения процедуры закаливания нержавейки в домашних условиях?
Перед проведением данной операции дома следует узнать некоторые правила:
Закалка металла и для чего она нужна?
Нужно отметить, что повышая таким образом порочность и твердость металла, мы одновременно существенно снижаем такие характеристики, как гибкость и пластичность. Исходя из этого, следует внимательно подходить к выбору предметов для закаливания. Так как придавая ему одни, безусловно важные, качества, его можно лишить других, не менее важных.
В основном, по вполне понятным причинам, закалкой изделий из металла пользуются жители сельской местности. Причина заключается в том, что таким образом многие рачительные хозяева пытаются (и им это удается), повысить срок эксплуатации предметов бытового, и не только, назначения. В качестве примеров можно назвать плуговые лемехи (фермеры), столярный и слесарный инструмент, охотничьи ножи, топоры и многое другое. В городских условиях процесс закаливания и обработка закаленной стали возможны в условиях специальной мастерской. Что значительно удорожает данное мероприятие.
Методика работ
Как правило, целью повышения качеств стали по прочности является:
Исходя из этого, применяются два метода закалки:
Специальное оборудование и инструмент
В качестве инструментов при проведении закалки в домашних условиях понадобятся:
Если вы решили заняться закалкой металлов в домашних условиях, то лучшим решением будет сооружение передвижного, компактного горна.
Фото конструкции горна детализированное.
В качестве ванны для охлаждающей жидкости можно использовать любую подходящую по размерам и материалу емкость.
Практический пример закалки лезвия кухонного ножа в домашних условиях
Последовательность выполняемых операций:
Практические советы
Не все марки стали подвергаются закалке (к примеру, сталь малоуглеродистая). Поэтому желательно предварительно выяснить, к какой группе относится предмет, предполагаемый к закаливанию.
Следует помнить, что при нарушении технологического процесса (неоднородный нагрев, перекаливание и т.д.) закалка может не только не улучшить качественные характеристики подвергшегося термической обработке инструмента, но и привести к его безвозвратной порче.
По большому счету, работа с закаливанием металла не является чем-то очень сложным и требует лишь высокой степени внимания и концентрации. В любом случае, следует изначально подготовиться к ней, изучив подобные данной статье текстовые и видеоматериалы.