Закалка металла в домашних условиях: закаливаем сталь правильно

Введение в технологию металлов

Сталь, с которой приходится сталкиваться чаще всего, представляет сплав железа с углеродом.

Наибольшее распространение получили конструкционные стали обыкновенного качества. В них содержится незначительное количество углерода (менее 0,8 %), поэтому любые попытки закалить изделия из подобного материала обречены на неудачу. Небольшое количество углерода не образует зерна цементита (карбида железа, Fe₃C). Именно этот ингредиент отвечает за получение твердости закаленной стали.

Кроме конструкционных, на металлургических предприятиях производят стали заданных свойств, в том числе и углеродистые сплавы. У них содержание углерода находится в пределах 0,8…2,14 %. При большем содержании второго компонента приходится иметь дело с чугунами. Это тоже черный металл, но свойства отличаются кардинально.

Проверка получения аустенита при нагревании с помощью магнита:

При выпуске изделий из металла пользуются пластичными материалами. Из них методом прессования добиваются получения специальных оригинальных форм. Например, детали корпуса автомобилей штампуются в холодном состоянии на специальных штампах. Этот инструмент состоит из матрицы и пуансона. Листовая заготовка проходит обжатие между составляющими (матрицей и пуансоном), получают конечную форму.

Для инструмента нужна твердость, поэтому при изготовлении выбирают материал, который можно закалить, чтобы в дальнейшем не происходило его деформации в процессе использования для штампования деталей.

Закаленные изделия из качественных легированных сталей:

Кроме углеродистых сталей, на практике используют сплавы с марганцем, хромом, молибденом, титаном и другими элементами. Наличие их в составе в определенном количестве характеризуется определенной маркой.  Компоненты, улучшающие свойства сплава называют легирующими. Они заметно изменяют свойства:

1. Повышают поверхностную прочность.
2. Увеличивают твердость деталей на стадии заготовок.
3. Могут закаляться при закаливании.
4. Не ржавеют при нахождении в агрессивной среде.

Для маркировки легированных сталей используется свой метод, в нем определенные металлы сплава обозначены своими буквами. Цифры после букв указывают на содержание определенного компонента в десятых долях процента. Если имеет только буква, а за ней не следуют никакие цифры, значит, ингредиент может достигать до 1 % в составе сплава. Например, ХВГ характеризуется наличием в ней:

• около 1 % углерода;
• 0,8…1,2 % хрома (Х), этот компонент придает нержавеющие свойства;
• 0,9…1,1 % вольфрама (В), этот ингредиент увеличивает твердость и позволяет закалять изделия;
• 0,8…1,4 % марганца (Г, так договорились металлурги). Mn в составе стали придает пружинные свойства.

Внимание! ХВГ – это одна из лучших сталей для изготовления ножей. Отличается нержавеющими свойствами

При закалке можно добиться высокого значения твердости. На инструментальных заводах из этого материала изготавливают фрезы, прошивки и протяжки.

Введение в металловедение

В технологии термической обработки сталей предусматривается ряд способов теплового воздействия. В результате меняется размер зерна. От этого меняется твердость.

В составе стали имеются:

1. Феррит – это основная составляющая. Зерна металла под микроскопом легко увидеть. Они обычно на шлифах представлены в виде белого или светло-серого цвета.
2. Перлит – это эвтектоидное механическое соединение железа и углерода. Для этой составляющей отмечают высокую твердость и прочность.
3. Цементит – предельное соединение железа с углеродом Fe₃C. Одна чистый цементит довольно хрупкое вещество.
4. Графит – одна из форм углерода. В металлах он может быть представлен в виде шарообразных включений. Его присутствие отмечают в дамасских сталях, которые получают методом ковки.
5. Аустенит – одна из форм сплава. Она возникает при температуре 727 ⁰С и выше. Данная составляющая представляет псевдоожиженный металл. Для него характерна высокая пластичность, податливость. Появление аустенита при нагревании определяется по отсутствию магнитных свойств.

Принята классификация соединения – железо-цементит в следующих значениях:

• 0,0…2,18 % углерода – это стали;
• 2,14…6,67 % углерода – чугуны.

У сталей есть и еще различия:

• 0,0…0,8 – низкоуглеродистые стали;
• 0,8…2,14 – углеродистые стали.

Диаграмма Fe – Fe₃C. В зависимости от температуры и концентрации железа и углерода образуются разные виды соединений. Они определяют механические свойства металла:

Станок 1м63н

Важно! Токарный станок 1М63Н производится только на Рязанском Станкозаводе. Официальное представительство завода: ООО Представительство Рязанского станкозавода

Все другие фирмы торгуют старыми станками или реализуют подделки. Будьте осторожны !

Станок 1М63 (1М63н) предназначен для выполнения разнообразных токарных работ, включая точение конусов и нарезание резьб: метрических, дюймовых, модульных, питчевых. Высокая мощность привода и жесткость станка, широкий диапазон частоты вращения шпинделя и подач позволяют полностью использовать возможности прогрессивных инструментов при обработке различных материалов.

купить токарный станок 1М63 »

Раскаленное железо: пытки во благо

«То, что не излечивается лекарствами, излечивается ножом; то, что не излечивается ножом, излечивается раскаленным железом; то, что не излечивается раскаленным железом, следует считать неизлечимым».

Это высказывание принадлежит «отцу медицины» Гиппократу, который действительно активно использовал раскаленное железо в своей врачебной практике. Например, с его помощью он устранял у пациентов геморроидальные узлы. В задний проход вводился раскаленный железный прут. Под воздействием высочайшей температуры геморроидальные узлы разрушались, а кровеносные сосуды «запаивались», что исключало риск «послеоперационных кровотечений». Теперь-то понятно, откуда бандиты 90-ых взяли идею с паяльником!

Не все пациенты доживали до конца процедуры. А тем, которым это удавалось, тоже не приходилось завидовать. Их еще долго впоследствии мучили боли, и при дефекации они наверняка не раз вспоминали Гиппократа «добрым ласковым словом». Также древнегреческий врач применял раскаленное железо для лечения пациентов с гнойным плевритом: с его помощью он вскрывал грудную клетку.

Древнеримский философ Авл Корнелий Цельс не отставал в изобретательности от Гиппократа. В своем трактате «О медицине» он рекомендовал использовать каленое железо при стоматологических заболеваниях, болезнях ушей, патологиях нижних конечностей.

В Средневековье и эпоху Возрождения пациентам тоже приходилось несладко. Тогда считалось что огнестрельные раны сильно загрязнены порохом, и «вытравить» его оттуда может только каленое железо. Несомненно, это не способствовало формированию позитивного настроя у пациентов: увидев лекаря, вооруженного железякой, человек впадал в панику. Чуть позднее в этих же целях стали использовать кипящее масло – тоже не самый гуманный способ врачевания ран, но, по крайней мере, он не вызывал у бойцов настолько сильного эмоционального потрясения, как железо.

Справка. В 1545 году французский хирург Амбруаз Паре случайно изобрел альтернативу этому варварскому методу. У него под рукой не оказалось масла. И тогда он наложил на раны бойцов повязки с целебной мазью. Оказалось, что этот метод гораздо эффективнее «пыток» кипящим маслом!

Несмотря на появление альтернативных и менее «зверских» способов, раскаленное железо использовалось в медицине до 19 века. Упоминание об его применении в медицинских целях можно встретить в «Руководстве к оперативной хирургии» врача Христиана Саломона, выпущенном в 1890 году.

Классификация каления стали

Ступенчатая закалка

Ступенчатое закаливание проходит в два этапа. На первом изделие помещается в среду с температурой, превышающей на несколько десятков градусов точку начала возникновения мартенсита. После того, как температура выравнивается по всему объему металла, деталь медленно охлаждается, в результате чего в нем равномерно формируется мартенситная структура.

Изотермическая закалка

При изотермическом закаливании изделие также выдерживается в закалочной ванне при температуре, превышающей точку мартенсита, но несколько дольше. В результате этого аустенит трансформируется в бейнит — одну из разновидностей троостита. Такая сталь сочетает в себе повышенную прочность с пластичностью и вязкостью. Кроме того, после изотермической закалки в изделии снижаются остаточные напряжения.

Светлая закалка

Светлая закалка применяется для стальных изделий, поверхности которых при термообработке не должны подвергаться окислению. При такой термообработке сталь нагревается в вакуумных печах (см. фото ниже) или в инертных газовых средах (азот, аргон и пр.), а охлаждается в неокисляющих жидкостях или расплавах. Этим способом закаливают изделия, которые не должны подвергаться дальнейшей шлифовке, а также детали, критичные к содержанию углерода в поверхностном слое.

Термообработка: как лучше закалить железо в домашних условиях

Это процесс нагрева с дальнейшим охлаждением для изменения свойств. Помещаем в печь обычный сплав, а достаем – закаленный, который менее восприимчив к внешним деформациям. Для чего это нужно? При первичной обработке, например при штамповке, резке или литье, внутри сплава появляются внутренние напряжения, которые очень негативно воздействуют на прочностные характеристики и увеличивают хрупкость. Есть четыре типа термообработки:

• Отжиг. Необходим для образования феррита и перлита. Заключается в нагреве в печи до 680-740 градусов, когда уже пройдет порог рекристаллизации. В результате распадаются старые молекулярные связи и образуются новые. Затем следует некоторая выдержка при температурном режиме 400-500, в конце – остывание, медленное, вместе с нагревательным элементом и просто открытыми дверьми.
• Нормализация – аналогичная процедуре для снятия внутреннего напряжения, но нагрев – выше, а охлаждение гораздо быстрее.
• Закалка. Основной происходящий процесс – изменение зернистости, что приводит к нужным результатам. Остывание очень быстрое, часто в воде или масле.
• Отпуск. Бывает в нескольких режимах. О нем поговорим отдельно.

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.

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.

Отголоски прошлого сегодня

Не все из вышеперечисленных методов лечения являются на сегодняшний день забытыми. Некоторые из них до сих пор, со значительными изменениями и под тщательным контролем врачей, применяются в официальной медицине.

Кровопускание применяется в тибетской и китайской медицине. При использовании традиционных методов лечения к нему прибегают редко (теперь его называют флеботомией), как к вспомогательному методу, в основном для пациентов в критическом состоянии.

В некоторых странах продолжают проводить исследования лекарственных свойств ЛСД. Однако на практике в лечебных целях это вещество сейчас применяется разве что экспериментально. А героин в некоторых случаях назначают «безнадежным» пациентам – для облегчения страданий.

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.

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.

Дефекты при закаливании стали

Причиной возникновения дефектов при закалке стали является ряд физических и химических факторов, возникающих при отклонении от заданных параметров термического процесса или из-за неоднородности закаливаемой заготовки. Неравномерный нагрев или охлаждение изделия может привести к его деформации и возникновению внутренних трещин. Эта же причина может вызвать неодинаковость фазовых превращений в различных частях изделия, в результате чего металл будет иметь неоднородную по составу и твердости структуру. Пережог стали происходит вследствие проникновения кислорода в поверхностный слой металла, что приводит к возникновению окислов, разъединяющих его структурные элементы и изменяющих физические свойства поверхностного слоя. Причиной обезуглероживания при закалке стали является выгорание углерода при попадании в печь избыточного количества кислорода. Эти виды дефектов неисправимы, а единственный способ борьбы с ними — это проверка герметичности печи или закалка в вакууме и инертных газах.

Окалины и критическое снижение концентрации углерода при калении

Даже небольшая концентрация кислорода в закалочной печи приводит к появлению поверхностной окалины, которая является следствием окисления металла при его термообработке. Эта же причина может вызвать уменьшение количества углерода в поверхностном слое заготовки. Полностью избавиться от таких явлений можно только путем применения вакуумных печей, обеспечивающих так называемую светлую закалку, а также при нагреве изделия в среде азота или аргона. Для минимизации окисления и обезуглероживания закалочная печь должна быть максимально герметичной, что в какой-то мере ограничивает приток кислорода в ее рабочее пространство.

Изготовление горна

Это оборудование можно купить или сделать самостоятельно. Это специальная печь, позволяющая достигать высоких температур. Посмотрим, можно ли ее сделать дома.

Инструкция по изготовлению простого горна

• Купите шамотный кирпич, он устойчив к нагреву до 2500 градусов.
• Внутри трубы – цилиндр диаметром около 10 см.
• Снаружи кирпичная облицовка.
• Для укрепления используйте стальные уголки.
• Сверху цилиндра, посередине горна установите чугунный колосник.
• К трубе снизу прикрепите вентилятор и заглушку, чтобы очищать золу.
• Оборудуйте систему вентилями, чтобы можно было при необходимости прочистить ее.
• Поставьте новое оборудование на ножки по росту мастера.

Вы здесь

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:

1. Закаливание в единичной среде. Считается одним из простых методов. Нужно помнить, что способ не подходит для металла, в котором содержится много углерода. Если взять лист такого типа, то в результате закаливания на нем появятся трещины. Изделие становится хрупким и в большинстве случаев теряет форму. Метод отлично подходит для изделий с низким процентным содержанием углерода.
2. Метод прерывистой закалки. Он происходит в два этапа. Изделие охлаждают в воде, после этого его помещают в масло. Можно оставить металл на воздухе. Данный способ подходит для металла с высоким содержанием углерода. Он позволяет закалять сталь без появления трещин. Метод считается сложным для исполнения в домашних условиях. Его следует использовать для изделий с большим содержанием углерода.
3. Чтобы закалить нержавейку поэтапно, следует сначала раскалить металл, а после опустить его в горячую воду с добавлением соли. В соляной ванне изделие держат до 5 минут. Происходит постепенное охлаждение. Изделие не пострадает от термического напряжения. Плюс данного метода в том, что он позволяет избежать трещин и других повреждений металла. Завершающий этап состоит в остывании листа на свежем воздухе. Такой способ предназначен для тонкого металла, в котором содержится много углерода.
4. Поверхностная закалка металла. Ее часто именуют частичной. Многие хотят выяснить, как закалить нержавейку согласно этому методу. В данном случае можно увидеть, что изделия получают поверхностную прочность. Сердцевина металла остается пластичной. Способ отлично подойдет для закаливания деталей, которые выдерживают большую нагрузку.
5. Метод последующего отпуска. Он интересен тем, что можно задать твердость металла на нужную глубину. Данный способ используется при работе над ударными инструментами. Прочность таких изделий возрастает.

Закалка ножа — пошаговая инструкция по закалке различных типов металлов (75 фото и видео)

Поверхностная закалка ножа обеспечивает дополнительную прочность режущему основанию.  Термическая обработка стальной заготовки значительно улучшает механические и физические свойства этого предмета.

Если пренебрегать данным требованием, то увеличивается риск быстрого стирания металлической пластины. Простым языком, нож будет постоянно тупиться, что скажется на эксплуатационных качествах.

В нашем материале мы поговорим как сделать закалку ножа в домашних условиях. Здесь представлены рекомендации от профессионалов, которые знают все тонкости работы с металлом.

Из какого материала делают ножи?

Для производства ножей используют сплав углерода и железа. При нагревании этих компонентов образуется высокоуглеродистая сталь.

Данный материал способен справиться с резким перепадом температурного режима. Помимо этого, он отличается высокой плотностью и устойчивостью к различным механическим воздействиям.

Изделия из чистой углеродистой стали имеют довольно высокую стоимость. Чтобы сократить расходы материалов и компонентов, многие мастера предпочитают добавлять  специальные добавки.

Для этого они используют следующие вещества:

• Молибден;
• Ванадий;
• Цинк;
• Вольфрам;
• Кальций.

Если в составе заготовки отмечают минимальное количество углеродистой стали, то какие изделия получаются эластичными. Они требуют правильной закалки, которая обеспечит им дополнительную прочность.

Изготавливаем камеру для закаливания металла

Перед тем как приступить к обработке металлического основания необходимо подготовить соответствующее оборудование

Особое внимание рекомендуется уделить печи, в которой будет производиться обработка высокой температурой

Печная камера должна иметь габариты 30см х 20см х10 см. Ее изготавливают из огнеупорной глины и кирпича. Глиняный состав не должен содержать в себе каких-либо примесей.

Конструкция печи представляет собой прямоугольник. Стены и задняя панель выполняется на одном уровне. Впереди устанавливают металлическую дверь на петлях. Это позволит сохранять температуру внутри печной конструкции.

В составе данного материала отмечают высокое содержание стали и минимальное количество вольфрама. Готовый предмет получается довольно прочным и долговечным.

Процесс закалки стали в домашних условиях

Самым простым способом закалки заготовки считается открытый огонь. Подобным методом пользовались ещё наши предки более 100 лет назад. Процесс обработки производится «на глаз».

Для рабочего процесса понадобятся следующие материалы и инструменты. К ним относятся:

• Огонь;
• Большая емкость с маслом;
• Ведро холодной воды;
• Металлические клещи с длинными рукоятками. Они помогут аккуратно доставать и опускать железо для дальнейшего накаливания.

Первым делом необходимо добиться нужной температуры.  В печь отправляем горючий материал в виде дров и угля. Пламя начинает менять свой оттенок от ярко-оранжевого до малинового.

В это время в огонь добавляют дров и горючего материала. Когда языки пламени изменятся свою окраску на белый цвет, можно, переходить к закалке металлического изделия.

Основание ножа помещаем на горящие угли и оставляем до покраснения металла. В среднем для этого понадобится от 5 до 15 минут. Когда изделие приобретет ярко-красный оттенок его погружают масло.

Закалка ножа маслом помогает добавить пластичности и прочности. После первого погружения подобные манипуляции проводят течение ещё 5 раз. Далее отправляет металлический клинок обратно в нагревательную печь

Следующим шагом будет закалка холодной водой. Данная процедура является окончательной. Она добавляет прочности металлическому изделию. Раскаленную заготовку отправляют на 20 минут в ледяную воду. Фото закалки ножа представлена данная манипуляция.

Представляем вашему вниманию подробное видео закалки ножа. Здесь представлена вся очередной действий и манипуляции с углеродистой сталью.

Мартенсит и мартенситное превращение в сталях

Мартенсит – это пересыщенный твердый раствор углерода в α-железе (α-Fe). Что такое аустенит, цементит, феррит и перлит читаем здесь. При нагреве эвтектоидной стали (0,8 % углерода) выше точки А1, исходная структура перлит превратится в аустенит. При этом в аустените растворится весь углерод, который имеется в стали, т. е. 0,8 %. Быстрое охлаждение со сверхкритической скоростью (см. рисунок ниже), например в воде (600 °С/сек), препятствует диффузии углерода из аустенита, но кристаллическая ГЦК решетка аустенита перестроится в тетрагональную решетку мартенсита. Данный процесс называется мартенситным превращением. Он характеризуется сдвиговым характером перестройки кристаллической решетки при такой скорости охлаждения, при которой диффузионные процессы становятся невозможны. Продуктом мартенситного превращения является мартенсит с искаженной тетрагональной решеткой. Степень тетрагональности зависит от содержания углерода в стали: чем его больше, тем больше степень тетрагональности. Мартенсит – это твердая и хрупкая структура стали. Находится в виде пластин, под микроскопом выглядит, как иглы.

Из какого материала делают ножи?

Для производства ножей используют сплав углерода и железа. При нагревании этих компонентов образуется высокоуглеродистая сталь.

Данный материал способен справиться с резким перепадом температурного режима. Помимо этого, он отличается высокой плотностью и устойчивостью к различным механическим воздействиям.

Изделия из чистой углеродистой стали имеют довольно высокую стоимость. Чтобы сократить расходы материалов и компонентов, многие мастера предпочитают добавлять специальные добавки.

Для этого они используют следующие вещества:

• Молибден;
• Ванадий;
• Цинк;
• Вольфрам;
• Кальций.

Если в составе заготовки отмечают минимальное количество углеродистой стали, то какие изделия получаются эластичными. Они требуют правильной закалки, которая обеспечит им дополнительную прочность.

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 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.

Технологические нюансы: как правильно закаливать металл

Сама процедура включает в себя три шага – нагрев, выдержку и остывание. Оттого, какой результат вы хотите получить и на каком материале работаете, выбирают различные параметры: предел, продолжительность, а также способы охлаждения. Приведем таблицу с несколькими марками стали:

Марка	Температура в градусах	Среда охлаждения
у9, у9а, у10, у10а	от 770 до 800	вода
85хф, х12	от 800 до 840	масло
хвт	от 830 до 830
9хс	от 860 до 870
хв5	от 900 до 1000
9х5вф	от 1000 до 1050
р9, р18	от 1230 до 1300	селитра

Есть две основные цели термообработки:

• повышение прочности – это необходимо для ножей, топоров, сверл и других инструментов, которыми обрабатывают твердые поверхности;
• увеличение пластичности изделия. Например перед тем, как ковать или гнуть – применяется скорее не в быту, а при небольшом частном деле.

При проведении технологии нагрева следует следить за цветом заготовки. Он должен быть насыщенно-красным с оранжевым или желтоватым отливом в зависимости от типа. На поверхности не должно образовываться черных или иного цвета пятен.

При проведении технологии нагрева следует следить за цветом заготовки. Он должен быть насыщенно-красным с оранжевым или желтоватым отливом в зависимости от типа. На поверхности не должно образовываться черных или иного цвета пятен.

Как правильно закаливать металл и железо, если нет специальной печи для обжига? Применять паяльную лампу или развести обычный костер – его температура и продолжительность горения достаточно велики для того, чтобы выполнить работу, не превышающую бытовых нужд.

Охлаждение можно проводить различными способами. Если срочно нужно сбить нагрев на одном участке изделия, то можно воспользоваться направленной струей холодной воды. Водное, а значит быстрое, остывание необходимо для легированных и углеродистых сталей. После нагрева следует взять элемент щипцами (если это небольшой нож, топор) и поместить в заранее подготовленную емкость с жидкостью. При отпуске следует охлаждать постепенно – сперва водой, а затем маслом.

И третий вариант – постепенное остывание на свежем воздухе. Тоже эффективный способ, когда нужно оставить небольшой эффект пластичности. Посмотрим видео по этой теме:

Оборудование и особенности проводимого процесса

Чтобы провести технологический процесс обработки материала, необходимо использовать определенное оборудование. Для нагрева применяют специальные печи. Они могут работать от электричества, на газу, твердом топливе. Помимо нагревательной конструкции нужно подготовить ёмкость, заполненную водой или маслом. Она нужна для быстрого охлаждения заготовки.

Как изготовить камеру для закаливания металла?

Для того чтобы закаливать металл дома, нужно собрать муфельную печь. Этапы сборки:

• Нарисовать чертеж нагревательной камеры. Можно взять готовый рисунок с размерами, обозначением основных элементов.
• Выложить из шамотного кирпича основную конструкцию.
• Снаружи обмазать камеру огнеупорной глиной.
• Подвести к самодельной конструкции провода, на внутренней поверхности закрепить нихромовые нити. Это нагревательные элементы.
• Вырезать выемки для размещения нихромовой проволоки, сделать отверстие для её подключения.

Камеру укрепляют уголками, которые закрепляют к контуру с помощью сварочного аппарата. Перед работой с самодельной конструкцией проводят подготовительный обжиг. Для этого она нагревается до 900 градусов по Цельсию. Для нагрева используют газовую горелку.

Схема электрическая принципиальная токарно-винторезного станка 1Д63А

Для чего нужна закалка стали?

Виды закалки

Технологию закаливания человечество применяет на протяжении многих веков. Орудия сельского хозяйства и холодное оружие закаляли уже в Средние века. О закалке нержавеющей стали задумались в эпоху промышленного прорыва, когда понадобились сплавы стали с антикоррозионными качествами. Именно тогда была разработана новая методика закаливания стали, позволившая придать материалам уникальные химико-физические особенности.

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.

См. также