Содержание

Можно ли закалить нержавеющую сталь?

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?

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.

Особенности процесса

При закалке стали требуется непрерывное наблюдение за:

равномерным нагревом края и середины изделия;
появлением синих и чёрных пятен на поверхности нержавейки, они свидетельствуют о сильном и неравномерном нагреве;
сохранением температурных показателей;
однородным охлаждением в жидкости.

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:

Слесарными клещами с удлинённой рукояткой;
Молотками разных размеров;
Напильниками для последующей обработки;
Электрической печью;
Газовой горелкой;
Паяльной лампой.

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:

Горелку;
Электрическую печь;
Паяльную лампу;
Костёр на углях.

Последний вариант станет самым лучшим, костёр сможет обеспечить гораздо более высокую температуру.

В качестве охлаждающей среды чаще всего используют:

Машинное масло;
Сургуч.

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

После закалки нож обретает прочность и упругость. Проведение процедуры не потребует большого количества времени.

Газовую горелку либо электрическую печь.
Сургуч для охлаждения.
Скипидар.
Клещи.

Снимите рукоять с изделия.
Поместите лезвие в отделение печки. При использовании горелки камера изготавливается собственноручно с помощью огнеупорных кирпичей.
Включите печку (горелку). Разогревайте нож до приобретения им насыщенного красного оттенка. При возможности контролируйте нагрев, сверяя приобретаемый окрас с цветовой таблицей.
Выдержите нержавейку до ярко-красного цвета и извлеките из отделения.
Незамедлительно погрузите металл в подготовленный сургуч на пару секунд. Вытащите. Повторяйте процедуру многократно до тех пор, пока деталь перестанет входить в сургуч.
Очистите нержавейку с помощью скипидара от сургучных остатков.

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.

Электрическую печь;
Проволочный круг;
Воду;
Машинное масло;
2 ёмкости для воды и масла.

Затупите режущую кромку до 0,1 см.
Нагрейте лезвие топора до 750-760°С.
Чтобы определить температуру нагрева, приложите к нержавейке магнит, он не притягивается к нержавеющей стали при 768°С.
Медленно охладите до 550°С.
Процедура охлаждения занимает до 10 часов. Специального охладителя не требуется, достаточно оставить топор в выключенной печи.
Очистите нержавейку от окалин с помощью проволочного круга.
Нагрейте лезвие до 800-830°С до насыщенного огненно-красного оттенка.
Охладите вначале в воде (30°С), опустив на 3-4 секунды. Быстро двигайте нержавейку в ёмкости, это поможет избежать образования паровой подушки.
Охладите в машинном масле.
Нагрейте печь до 300°С. Продержите в ней деталь в течение часа.
Охлаждайте на свежем воздухе.

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

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:

Подготовка оборудования, инструмента и материалов. Сюда входит проверка топлива (уголь или газ), которого должно хватить на весь цикл разогрева. Ведь для того чтобы качественно закалить нержавейку, ее следует нагревать плавно и без перерывов.
Разогрев горна или печки. Если для того, чтобы закалить деталь, используется газопламенный нагрев, выполняется установка заготовки из нержавейки и включение газовой горелки.
Размещение заготовки. Нередко требуется закалить только какую-то часть будущего изделия, поэтому его следует разместить так, чтобы эта часть находилась в зоне максимальной температуры.
Нагревание до требуемой температуры. Изделие удерживают в высокотемпературной зоне, контролируя его нагрев по цвету. Для того чтобы закалить хромистую нержавейку, ее необходимо нагреть до 1050 ºC. Это соответствует цвету, который в таблицах определяют как оранжевый или темно-желтый.
Охлаждение. После того как нагретый металл приобрел требуемый цвет, деталь охлаждают, опуская в емкость с минеральным маслом. Оно может воспламениться, поэтому рядом с емкостью следует держать кусок плотной ткани.
Очистка. После охлаждения в масле нержавейку следует тщательно очистить. При сильном загрязнении можно использовать растворитель.
Отпуск. Чтобы закалить свою деталь «по науке», после нагревания и охлаждения ее следует отпустить. Для сталей с содержанием углерода 0.4 % и более температура отпуска составляет 200÷250 ºC (см. табл. ниже), поэтому их достаточно на пару часов поместить в обычную кухонную духовку. При меньшем содержании углерода температура отпуска значительно выше, до 700÷750 ºC, и он выполняется с постепенным остужением на воздухе или в сухом песке.

Особое внимание следует обратить на спецодежду и все необходимое для соблюдения пожарной безопасности, особенно в процессе охлаждения детали в масле.

Что потребуется для работы

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.

Термическая обработка нержавеющей стали

Различия в закалке нержавеющей и углеродистой стали

Все легирующие элементы, входящие в состав коррозионностойкой стали, условно делят на две группы:

Первая – элементы, повышающие температуру полиморфного превращения. К ним относятся медь, ванадий, вольфрам, молибден, титан, ниобий. Для нержавейки, включающей такие добавки, требуется повышение температуры закалки.
Вторая – элементы, понижающие критическую температуру, при которой происходит изменение кристаллической решетки. Это марганец и никель. Со сталями, содержащими марганец, не рекомендуется допускать перегрева, поскольку этот элемент провоцирует рост аустенитного зерна.

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:

из-за худшей теплопроводности – более длительной выдержки для качественного прогрева;
более медленного охлаждения, для которого обычно используют масляные ванны.

Закалочные среды [ править | править код ]

При закалке для переохлаждения аустенита до температуры мартенситного превращения требуется быстрое охлаждение, но не во всём интервале температур, а только в пределах 650—400 °C, то есть в том интервале температур, в котором аустенит менее всего устойчив и быстрее всего превращается в ферритно-цементитную смесь. Выше 650 °C скорость превращения аустенита мала, и поэтому смесь при закалке можно охлаждать в этом интервале температур медленно, но, конечно, не настолько, чтобы началось выпадение феррита или превращение аустенита в перлит.

Механизм действия закалочных сред (вода, масло, водополимерная закалочная среда, а также охлаждение деталей в растворах солей) следующий. В момент погружения изделия в закалочную среду вокруг него образуется плёнка перегретого пара, охлаждение происходит через слой этой паровой рубашки, то есть относительно медленно. Когда температура поверхности достигает некоторого значения (определяемого составом закаливающей жидкости), при котором паровая рубашка разрывается, то жидкость начинает кипеть на поверхности детали, и охлаждение происходит быстро.

Читать также: Как устроен дымогенератор для холодного копчения

Первый этап относительно медленного кипения называется стадией плёночного кипения, второй этап быстрого охлаждения — стадией пузырькового кипения. Когда температура поверхности металла ниже температуры кипения жидкости, жидкость кипеть уже не может, и охлаждение замедлится. Этот этап носит название конвективного теплообмена.

Как закалить низкоуглеродистую нержавейку с предварительной цементацией?

Марки нержавеющих сталей с низким содержанием углерода (0,1-0,3%) не пригодны для закалки. Для упрочнения проката и изделий из таких сплавов часто применяют насыщение поверхностного слоя углеродом (цементацию), после чего проводят закалку и низкий отпуск. Назначение такой обработки – получение твердой, износостойкой поверхности, что достигается обогащением верхнего слоя углеродом до концентрации 0,8-1,2% .

Результаты, которых позволяет достичь цементация в сочетании с закалкой и отпуском:

сердцевина изделия, не насыщенная углеродом, остается вязкой даже после закалки;
повышается износостойкость;
увеличивается предел выносливости.

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.

Вырезаем нож из закаленной нержавеющей стали 63HRC

Данная самоделка размещена исключительно в ознакомительных целях. Запрещено создание и применение в качестве холодного оружия, согласно ст223.4 УК РФ грозит
лишение свободы до двух лет!

Приветствую всех любителей помастерить, сегодня мы рассмотрим, как изготовить очень прочный нож без ковки. В качестве материала автор использовал углеродистую нержавеющую сталь марки М2. Такая сталь после закалки может достигать твердости 63HRC, лезвие легко оставляет царапины на стеклянной бутылке. Клинок автор не закалял, исходный материал уже закален и отпущен по всем правилам. Нож в изготовлении не сложен, но для обработки вам понадобится исключительно электрический инструмент, поскольку напильником такую сталь не взять. Если вас заинтересовал проект, предлагаю изучить его более детально! Материалы и инструменты, которые использовал автор:

Список материалов:

— закаленная сталь марки М2; — G10 или подобный материал для рукояти; — декоративные винты в качестве штифтов или стержни; — эпоксидный клей; — веревка.
Список инструментов:
— галтовочная машина (у автора из шуруповерта); — сверлильный станок со специальным сверлом для твердой стали; — болгарка с отрезными дисками и шлифовальными насадками; — ленточная шлифовальная машина; — бумага, карандаш, ножницы, маркер. Процесс изготовления ножа:

Шаг первый. Первичный профиль

Первым делом нам понадобится начертить на бумаге шаблон будущего ножа. Если у вас с чертежами все плохо, можно скачать готовый проект из интернета и распечатать на принтере. Вырезаем шаблон из бумаги и переносим на металл. Самый простой способ переноса – просто закрасить шаблон из баллончика, в итоге нужно будет вырезать не закрашенную область.

Шаг второй. Финальная доработка профиля и формирование скосов

Финальную обработку профиля ножа автор произвел на ленточной шлифовальной машине. Изгибы и прочие участки можно обработать при помощи бормашины или другого электроинструмента, напильник закаленную сталь не возьмет.

В области рукояти нужно просверлить отверстия для штифтов и шнура. Чтобы справиться с такой задачей, вам будут нужны специальные сверла с твердосплавными наконечниками. Такое сверло не спиральное, это просто стержень с очень твердым наконечником зачастую в виде треугольника. Несмотря на такую высокую прочность, автору удалось легко просверлить отверстия на сверлильном станке.

Если такое сверло достать не выходит, можно раскалить область рукояти газовой горелкой и таем самым отпустить сталь. После отпуска сталь можно будет просверлить обычным сверлом.

Автор разрезал брусок и получил две накладки, сверлим отверстия и устанавливаем накладки на временных штифтах. Ну а далее стачиваем лишнее или срезаем. При желании вы можете довести накладки до законченной формы, а лишь потом склеить.

Становитесь автором сайта, публикуйте собственные статьи, описания самоделок с оплатой за текст. Подробнее здесь.

Как закалить нержавеющую сталь с промежуточным насыщением поверхностного слоя углеродом?

Процесс науглероживания проходит при температурах 910-950°C, в случае необходимости его ускорения – при 1000-1050°C.
После цементации, являющейся промежуточным процессом, необходима закалка, которая обеспечивает упрочнение науглероженного слоя и исправляет структуру перегрева. Для корректировки дефектов структуры и уменьшения коробления металла, возникающих из-за длительной выдержки при высоких температурах науглероживания, используют двойную закалку.

Обязательная заключительная операция – низкий отпуск, осуществляемый при температурах 160-180°C, благодаря которому мартенсит закалки в поверхностном слое трансформируется в мартенсит отпуска.

Термообработка нержавеющей стали – особенности сложного процесса!

Термообработка нержавеющей стали – это специальное тепловое воздействие на металлическую основу с целью последующего изменения определенных свойств или структуры металла.

1 Отжиг стали 1 рода – важный этап термообработки

Отжиг металла включает в себя нагревание до определенной температуры, затем выдержку и обработку при той же заданной температуре и постепенное охлаждение. Такая процедура необходима для получения максимально эластичных свойств металла, а также получения полноценной, равновесной структуры и снижения первоначальных прочностных характеристик. Таким образом, процедура бывает двух родов. В первом случае обработка металла не несет в себе каких-либо существенных структурных потерь, во втором отжиг направлен на создание определенных свойств, на всех этапах и видах отжига остановимся подробнее далее в статье.

Гомогенизация стали – способ температурной обработки, при котором уменьшается химическая неоднородность металлических свойств. Так как полностью избавиться от неоднородности химического состава металла невозможно, приходится уменьшать ее с помощью специального этапа отжига. В течении длительного периода металл держат при высокой температуре, это способствует максимально высокому движению атомов кристаллической решетки, за счет чего (обычно в диапазоне 48-62 часов) химическая неоднородность выравнивается до необходимых норм.

Рекристаллизация – еще один способ обработки металла, при котором происходит его нагрев до высоких температур (выше температуры начала кристаллизации), а затем медленное и продолжительное охлаждение. Продолжительность подобной процедуры зависит от типа металла, его размеров и изначальных свойств. Как правило, среднее время рекристаллизации равно 2-2,5 часам. В результате такого отжига увеличивается пластичность металла и уменьшается его прочность, кроме того, это необходимо для предотвращения наклепа или нагартовки, которые ведут к полному разрушению металлических свойств.

Снятие внутреннего напряжения металла – этот этап применяется для снятия напряжения, которое возникло в процессе других типов обработки. Чаще всего следствием необходимости такого процесса является неравномерный нагрев или охлаждение детали, шлифовка, порезка, сварка.

Таким образом, внутренние напряжения, которые создаются в различных частях сплава, могут в итоге влиять на прочность нержавеющей стали и приводить к деформации и нарушению допустимых пределов использования. Снятие напряжения проводят при температурах существенно ниже порога начала кристаллизации, что обеспечивает равномерное распределение внутренней разрядки в металле. При обычной температуре добиться нормализации напряжения можно лишь за очень долгий промежуток времени.

2 2 род – создание структурного равновесия в металле

В отличии от процесса первого рода, в данном случае удается добиться полного изменения структурных свойств металлического сплава. При этом специалисты в термообработке различают два вида отжига второго рода – полный и частичный. Закалка – вид термической обработки, при котором сплав получает неравновесную структуру и максимально прочные свойства. При закалке происходит равномерное нагревание до высоких температур, затем обработка стали при этих же температурах и резкое, почти мгновенное охлаждение металла. Закалка может также быть двух видов – с полиморфным превращением и без такового.

В первом случае металл при обработке нагревается до температуры, при которой происходит замена типа кристаллической решетки на нужную в одном из основных легирующих элементов сплава. Во втором обработке подвергается металлический сплав с органическим сочетанием легирующих элементов одного в другом. Иногда подобный процесс также называется старением, и необходим он для получения равновесия в структуре сплава и необходимого уровня свойств.

Отпуск металлического сплава – еще один вид термообработки, который направлен на уменьшение напряжения с полиморфным превращением. Этот процесс необходим для придания металлу оптимального сочетания свойств пластичности и прочности. Различают четыре этапа в процессе отпуска, которые направлены на создание естественного или искусственного старения металла. Эти факторы напрямую влияют на характеристики прочности и твердости.

3 Химическая обработка и повышение коррозионной стойкости

Химическая обработка представляет собой одновременное воздействие на металл температуры среды и химических свойств с тем, чтобы влиять на поверхность детали. Как правило это либо повышение антикоррозионной защиты поверхности, либо создание специальных слоев, например, дополнительных износостойких или антифрикционных возможностей металла. При термомеханической процедуре происходит одновременная деформация и термическая обработка металла (например, ковка, закалка), что также влияет на конечные свойства металла, причем при термообработке можно добиться существенно лучших показателей, чем при обработке металла двумя способами по отдельности.

Чтобы повысить стойкость металлического сплава к коррозии межкристального типа, необходимо добавить дополнительные легирующие элементы в процессе термической обработки. Наиболее эффективными элементами в данном случае выступают Cr и Ni – свинец и никель соответственно. В процессе обработки антикоррозийная защита стали включает в себя такие виды работ, как:

снижение содержание кристаллов азота и углерода в составе;
введение дополнительных элементов (титан, свинец);
отжиг металла;
уменьшение времени охлаждения при термической обработке.

Самые распространенные и массово применяемые виды стали – хромистые. В них нет полиморфных превращений, что упрощает процесс их обработки. Поэтому чаще всего обработка таких сталей сводится либо к смягчению (отжиг) либо к упрочнению материала (закалка). Температура при этом выбирается в зависимости от желания производителя получить те или иные свойства в доминирующем виде. Температура в первом случае не должна превышать 900 градусов, а закалка и отпуск проводятся в печи при оптимальных температурах нагрева до 650 градусов.

Таким образом, термообработка стали является самым распространенным способом улучшения свойств сплава и придания ему необходимой формы и содержания. Изделия после термообработки применяются в различных областях строительства и промышленности. Кроме того, с ее помощью можно добиться увеличения срока службы стальной конструкции (антикоррозийное покрытие, механическая обработка). В зависимости от типа обработки и состава сплава различают и различные маркировки стали, по которым можно определить способ, которым она была обработана.

Как самому закалить металл в домашних условиях

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.

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:

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.

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.

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.

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.

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.

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

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.

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.