Закалка нержавеющей стали в домашних условиях: Закалка нержавеющей стали в домашних условиях: видео, инструкция

Содержание

Закалка 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?

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.

Особенности процесса

При закалке стали требуется непрерывное наблюдение за:

Как происходит процесс закалки сталей

  • 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.

Возьмите:

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

Поэтапный процесс:

  1. Снимите рукоять с изделия.
  2. Поместите лезвие в отделение печки. При использовании горелки камера изготавливается собственноручно с помощью огнеупорных кирпичей.
  3. Включите печку (горелку). Разогревайте нож до приобретения им насыщенного красного оттенка. При возможности контролируйте нагрев, сверяя приобретаемый окрас с цветовой таблицей.
  4. Выдержите нержавейку до ярко-красного цвета и извлеките из отделения.
  5. Незамедлительно погрузите металл в подготовленный сургуч на пару секунд. Вытащите. Повторяйте процедуру многократно до тех пор, пока деталь перестанет входить в сургуч.
  6. 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.

Возьмите:

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

Поэтапный процесс:

  • 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.

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

Вырезаем нож из закаленной нержавеющей стали 63HRC


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.

Недостатки ножей из нержавейки

  • Самым главным недостатком кухонного ножа из нержавеющей стали является то, что он очень быстро затупляется. Такие ножи уже после короткого времени эксплуатации приходится точить практически ежедневно. А частые заточки приводят к утончению лезвия. Однако не стоить верить рекламным слоганам о ножах, которые затачиваются сами. Любой нож, независимо от материала, из которого он изготовлен, через определенное время теряет свою остроту. Поэтому такой недостаток легко компенсируется простотой заточки, с которой может справиться каждая хозяйка.
  • Также большим недостатком является частое использование производителем низкокачественной стали. Такие ножи очень сильно гнутся и повреждаются при соприкосновении с твердыми продуктами.
  • Нередко производители, в целях экономии, нарушают правила крепления лезвия. Они лишь немного заводят лезвие в полость ручки, в то время как оно должно проходить через ручку полностью. Такие ножи обычно стоят совсем недорого, но они очень легко ломаются.

Особенности процесса

При закалке стали требуется непрерывное наблюдение за:


Как происходит процесс закалки сталей

  • 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.

Основные этапы обработки нержавеющей стали

Технология обработки изделий из нержавеющей стали включает четыре основных этапа.

На первом этапе выполняется резка нержавейки. Листы стали нужно разрезать на заготовки, из которых будет собрано готовое изделие. Для этого применяют ручные и автоматизированные методы обработки. Современные технологии позволяют добиваться высокой точности и минимального брака в процессе производства деталей.

На втором этапе происходит фиксация заготовки в обрабатывающих станках. При этом важно предотвратить появление перекосов.

Рекомендовано к прочтению

  • Резка меди лазером: преимущества и недостатки технологии
  • Виды резки металла: промышленное применение
  • Металлообработка по чертежам: удобно и выгодно

Затем в точках соединения элементов выполняют сварные швы. Такая методика соединения деталей обеспечивают необходимую прочность изделия и его устойчивость к механическим нагрузкам. Профессионально выполненные сварные швы выглядят аккуратно и незаметны под слоем краски.

Завершающий этап производства изделий из нержавеющей стали – шлифовка. Такая обработка производится на станке или с помощью ручных инструментов. Абразивный материал при воздействии на поверхность изделия из нержавеющей стали делает ее гладкой и блестящей.

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.

Возьмите:

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

Поэтапный процесс:

  1. Снимите рукоять с изделия.
  2. Поместите лезвие в отделение печки. При использовании горелки камера изготавливается собственноручно с помощью огнеупорных кирпичей.
  3. Включите печку (горелку). Разогревайте нож до приобретения им насыщенного красного оттенка. При возможности контролируйте нагрев, сверяя приобретаемый окрас с цветовой таблицей.
  4. Выдержите нержавейку до ярко-красного цвета и извлеките из отделения.
  5. Незамедлительно погрузите металл в подготовленный сургуч на пару секунд. Вытащите. Повторяйте процедуру многократно до тех пор, пока деталь перестанет входить в сургуч.
  6. 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.

Возьмите:

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

Поэтапный процесс:
  • 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.

Коротко о видах обработки нержавеющей стали

1.

Лазерная резка.

Наиболее технологичный вариант нарезки заготовок – резка лазером. Этот метод подразумевает нагревание поверхности нержавеющего металла тонким лазерным лучом с последующим разрезанием листа на нужные элементы. Такой способ резки может применяться не только для нержавейки, но и для других металлов. Он обеспечивает минимальный процент брака. Термическая резка не ухудшает характеристики нержавеющего металла.

2.

Гидроабразивная резка.

Гидроабразивная резка происходит путем подачи воды, содержащей абразивные элементы под высоким давлением. Суть такой методики в отрывании частиц металла под воздействием потока абразивных веществ. Процесс гидроабразивной резки нержавеющих металлов включает:

  • Заполнение объемного резервуара водой.
  • Смешивание воды с абразивными компонентами (обычно применяют песок).
  • Подача полученного раствора в узкое сопло.
  • Подача струи раствора на листы нержавейки.

3.

Штамповка.

Для холодной штамповки применяются специальные штампы, позволяющие получать одинаковые изделия с нужными размерами. Этот метод позволяет:

  • пробить отверстия в листах и деталях из нержавеющей стали;
  • нарезать резьбу;
  • сделать изгиб детали;
  • выполнить гравировку.

С помощью штамповки на пробивных станках можно производить металлоконструкции любой формы. На таком оборудовании выпускают витрины, ограждения, стеллажи, стойки для рекламы, решетки, мебельные изделия и т. д.

4.

Токарная обработка.

Механическая обработка нержавеющей стали на токарном станке позволяет выпускать изделия сложной формы. Для этого могут использоваться различные приспособления:

  • сверла для обработки нержавеющей стали;
  • фрезы;
  • токарные резцы;
  • плашки для нарезки резьбы.

В процессе поступательного перемещения резцов по нержавейке можно разрезать листы на заготовки с нужными размерами. Обработка нержавеющих сталей резанием выполняется под контролем специалиста с учетом технического задания, размеров и формы заготовки.

5.

Фрезерование.

Фрезерная обработка нержавеющей стали используется для получения зубчатых колес, сложных отверстий и углублений. Данный метод предполагает обработку вращающейся фрезой детали, которая надежно закреплена в станке, управление которым осуществляется мастером или с помощью ЧПУ.

6.

Слесарные работы.

Слесарные работы выполняются специалистом вручную или с применением особых станков. Они по-прежнему занимают важное место в перечне работ по обработке металла. Одним из направлений слесарной обработки нержавеющей стали выступает сборка заготовок в единое изделие. Она включает:

  • Разметку заготовок (может выполняться как на плоскости, так и в трехмерном пространстве).
  • Удаление лишнего металла с заготовок.
  • Правку и гибку изделий для придания им необходимой формы.
  • Шабрение – это абразивная обработка нержавеющей стали, обеспечивающая лучшее прилегание элементов готовой конструкции.
  • Сверление отверстий и нарезку резьбы.
  • Сборку элементов изделия.
  • Пайку и сварку деталей.

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.

Обработка поверхности нержавеющей стали путем шлифовки

Шлифовка позволяет не только придать гладкость и эстетичный вид поверхности заготовки из нержавеющей стали, но и дает возможность устранить поверхностные дефекты материала. Наряду со шлифованием, полировку нержавейки можно выполнить вручную или на оборудовании с электро- или пневмоприводом. Наиболее распространенные виды таких устройств выглядят следующим образом:

  • ленточный пневмонапильник;
  • шлиф-машинка барабанно-ленточного типа;
  • оборудование, оснащенное шлифовальными лентами.

При выполнении операций по шлифованию нержавеющей стали используют шлифовальные листы и специнструмент, который называют шлифками. В производственных условиях шлифование производится на особом оборудовании. Обработка с применением шлифка выполняется в такой последовательности:

  • Если для соединения элементов из нержавеющей стали применяется сварка, то с поверхности деталей нужно удалить прижоги и сварные швы.
  • Поверхность детали, которая будет первой подвержена шлифованию, необходимо ограничить с помощью клейкой алюминиевую ленты (ее нужно наклеить в несколько слоев).
  • Часть поверхности, ограниченную лентой, обрабатывают возвратно-поступательными движениями шлифка. Нужно следить, чтобы давление на шлифовальный инструмент было умеренным.
  • Когда первая часть заготовки обработана, уже ее следует оклеить алюминиевой лентой и выполнить шлифовку соседнего участка.

Если обработка нержавейки шлифком выглядит нецелесообразной, то мастера применяют специальные шлифовальные листы. Для оптимального выбора инструмента для шлифования нержавеющей стали по параметрам зернистости необходимо провести пробную обработку черновых заготовок.

Для шлифования может использоваться пескоструйная обработка нержавеющей стали или токарные станки, оборудованные соответствующими кругами. Последний вариант шлифовки может выполняться как на производстве, так и в домашней мастерской. Для этого подойдут даже самые простые модели токарных станков.

Диффузионный отжиг

Согласно отраслевым нормам, этот вид термообработки можно отнести к экстремальным. Металл нагревается до максимально возможной температуры, превышающей критические точки. Технология часто применяется для сплавов со сложными и легкоплавкими соединениями. При этом структура заэвтектоидной стали после отжига становится менее твердой и значительно пластичнее, что позволяет использовать широкий набор приемов для дальнейшей обработки. Метод требует полного контроля и соблюдения технологии, поскольку высоки риски перегрева и пережога, что может привести частично или полностью к утрате необходимых качеств и такой металл к дальнейшим операциям будет непригоден. Точная температура полного отжига доэвтектоидной стали и других марок металла есть в специальных справочниках.

Диффузионный отжиг стали

Правильно выполненная термообработка позволяет получить:

  • равновесный химический состав;
  • рост зерна;
  • растворение избыточных фаз;
  • образование, рост пор.

Последний пункт является побочным эффектом, относится к дефектам и при производстве стараются избегать возникновения этого явления. Технология отжига стали этим методом требует навыков и знаний, понимания разницы между отдельными видами и марками металла.

Рекристаллизационный отжиг

Методика, позволяющая избавиться от многих нежелательных качеств металла. Рекристаллизационный отжиг стали проводят с целью снять наклеп и другие последствия после некоторых механических операций. Технология применяют для обработки:

  • листового проката;
  • проволоки;
  • прутков;
  • труб;
  • штамповки.

После рекристаллизационного отжига стали металл приобретает необходимые характеристики для получения изделий с заданными качествами.

Выбор технологии определяется химическим составом. При процедуре материал нагревают до значений, превышающих температуру кристаллизации не менее чем на 100-200° C. Необходимые свойства появляются в разной степени в зависимости от вида обработки. Чаще используют полный отжиг. При этом структурные изменения более существенные. В ряде случаев достаточен неполный отжиг.

Температурные зоны для рекристаллизационного отжига

Изотермический отжиг

Этот вид обработки применяется главным образом для легированных сплавов. Изометрический отжиг стали заключается в нагревании металла до аустенитного состояния с последующим ускоренным охлаждением до 660-680° C. Затем заготовку выдерживают при этой температуре, пока аустенит не превратится в перлит. После этого металл охлаждают на воздухе естественным способом.

Это самый быстрый и эффективный способ повысить пластичность металлов с высоким содержанием хрома.

Высокотемпературный отжиг нержавеющей стали и некоторых других конструкционных, инструментальных сплавов делается таким способом. Подобная технология позволяет снизить твердость легированных материалов до уровня, позволяющего эффективно обрабатывать впоследствии заготовку на металлорежущем оборудовании.

Изотермический отжиг характеризуется особым методом охлаждения. Заданное время материал выдерживается при температуре, указанной в нормах на одном уровне, а не падает постепенно, как в других вариантах обработки. Формирование однородной структуры происходит за счет полного распада аустенита и преобразований ферритов и перлитов. Таким способом обрабатывают жаростойкие сплавы.

Эффективна эта методика для обработки небольших изделий, штамповок, инструментальных заготовок.

Изотермический отжиг имеет небольшой по времени технологический цикл, однако достаточно эффективный для решения многих производственных задач.

Химический состав и структура сплава

Рассматриваемый материал 12х18н10т относится к классу конструкционных криогенных. Структуру можно охарактеризовать высокой устойчивостью к воздействию агрессивной среды. Химический состав стали 12х18н10т представлен сочетанием следующих элементов:

  1. Практически любой металл в своем составе имеет высокую концентрацию железа. Вторым наиболее важным химическим элементом является углерод, концентрация которого составляет 0,12%.
  2. Вторым по концентрации элементом является хром. Его концентрация составляет от 17% до 19%.
  3. В состав включили большую концентрацию никеля: от 9% до 11%.
  4. В последнее время в состав современных сплавов включается титан, концентрация которого около 0,8%.

Химический состав стали 12х18н10т

Остальные химические вещества имеют концентрацию в пределах нормы в соответствии с ГОСТ. Избежать наличие вредных примесей в составе практически не возможно, но есть возможность выдерживать низкий показатель концентрации: фосфора около 0,035% и серы не более 0,02%.

Необходимые инструменты для ковки

Инструментарий, честно сказать недовольно огромный, но каждый предмет имеет строго свое предназначение. И не окажись его вовремя под рукой, можно загубить все дело. Можно использовать, как и покупной, так и самодельный, но дрель или болгарку сам не сделаешь, лучше прикупить. Они очень упростят вашу задачу. Весь набор приблизительно выглядит, таким вот образом:

  • молот, желательно двух типов тяжелый 3-4 кг и легкий 1-1,5 кг;
  • наковальня, если нет нормальной в наличии, как вариант использовать кувалду или кусок рельса, хотя бы на первое время тренировок;
  • металлургические клещи и небольшие щипцы;
  • тиски, желательно побольше, позже узнаете зачем они;
  • сварочный аппарат, если его нет – запаситесь большим количеством проволоки стальной;
  • печь, самодельная или горн, способные достичь температуры сварки;
  • шлифовальный станок или «болгарка», наждачная бумага разной зернистости;
  • крупный магнит;
  • дрель со сверлами.

В принципе практически весь набор инструмента, который понадобится для изготовления клинка. Можно обратить особое внимание на печь, если ранее мастер не занимался даже закаливанием стали, то можно либо приобрести ее.


Инструменты для ковки ножей своими руками.

Но ценник будет недешевый или попробовать изготовить самому. В сети и на нашем сайте есть способы изготовления самостоятельно муфельной печи. Ее температуры в 900-1200 градусов, вполне будет достаточно для спекания металла и выковать можно будет что угодно.

виды закалки, их особенности и инструкция

Как закалить нож в домашних условиях? Такой вопрос возникает у многих домашних умельцев. Закалка металла — это один из видов термообработки, которая позволяет деформировать и изменять состояние вещества.

Таким способом улучшения свойств оружия пользовались еще с давних времен. К примеру, в Средневековье закалку использовали для повышения прочности и твердости различных предметов: начиная от обычных ножей и заканчивая топорами и серпами.

Благодаря развитию технологий, сейчас данная термообработка доступна не только на промышленных предприятиях, где есть специальное оборудование, но и в домашних условиях. Об этом мы подробно поговорим в данной статье.

Особенности закалки стали

Как уже говорилось ранее, закалка является одним из видов термообработки металлов. Она подразумевает нагрев температуры тела до такой степени, что становится доступным изменение его кристаллической решетки. После такой обработки нож или другой объект из металла становится несколько тверже и прочнее, плюс к этому полностью теряется его пластичность до следующей закалки.

Также существует понятие отпуска. Это другой вид термообработки, с помощью которого понижается напряжение металла, которое он приобретает в процессе закалки.

Стоит знать, что закалка производится исключительно над нержавеющими стальными телами, а также сплавами, из которых они изготавливаются. Благодаря своей структуре изделие обладает высоким показателем твердости, который влияет на его хрупкость. При правильной термообработке, а также последующем быстром отпуске можно снизить хрупкость объекта и позволить его использование во множестве сфер.

Правильное охлаждение (отпуск)

Для того чтобы добиться необходимых свойств металла, нужно с ответственностью подойти к выбору охлаждающей среды, в которой данный процесс будет протекать.

Перечень охлаждающих сред, которые подойдут для нашего дела, выглядит следующим образом:

  • Одна среда с жидкостью. Лучше всего подойдет холодная вода. Тело помещается внутрь и находится там до своего полного охлаждения.
  • Две среды с разными жидкостями. Как и в первом случае, в первую среду помещается вода, и изделие первым делом отправляется туда. После первостепенного охлаждения оно помещается в масло или солевой раствор.
  • Далее идет стандартное струевое охлаждение. Здесь ничего сложного и особенного: изделие просто размещается под струю холодной воды до охлаждения. Отлично подойдет для случаев, когда необходимо нагреть какой-то отдельный элемент всего изделия.
  • Метод специального ступенчатого охлаждения, в котором используется несколько различных температурных режимов.

Правильный температурный режим

Перед началом процесса закалки стали в домашних условиях необходимо разобраться в температурном режиме, который обязательно нужно соблюдать для достижения качественного результата.

Изделие необходимо равномерно нагреть до температуры порядка 700−850 градусов Цельсия, после чего быстро отпустить до 400−500 одним из вышеописанных способов.

Как закалить металл в домашних условиях

Существует большое количество способов, подразумевающих различную технику и другие приспособления. Однако в данной статье мы рассмотрим два наиболее популярных, которые лучше всего подойдут для домашних условий: в печи или духовке и на костре.

Принципиального различия между данными способами не существует. Главное — поместить нож или другое изделие в печь или костер и следить за его температурой.

Первым делом происходит отжиг, то есть главный шаг термообработки. Важно следить за температурой стали и не допустить перегрева. Если нет специального прибора, которым можно измерить ее текущий показатель, можно оценивать его по цвету каления:

  • Оранжевый — от 950 до 1000 градусов;
  • Красно-оранжевый — от 900 до 950;
  • Красный — от 800 до 900;
  • Темновато-красный — от 750 до 800 градусов;
  • Красно-бордовый — от 700 до 750;
  • Бордовый — от 650 до 700;
  • Коричнево-красный — от 550 до 650;
  • Красновато-коричневый — от 500 до 550 градусов.

Также проверить готовность закалки можно с помощью обычного магнита. Если он перестал «липнуть» к металлу, то его температура составляет порядка 760 градусов, и необходимо как можно быстрее переходить к охлаждению.

Для более удобного отпуска также можно сверяться по цвету изделия, таким образом:

  • Серый — 350 градусов;
  • Голубой — 300−350 градусов;
  • Синий — 300 градусов;
  • Фиолетовый — 280 градусов;
  • Красно-коричневый — 260 градусов;
  • Желто-коричневый — 250 градусов;
  • Соломенно-желтый — 240 градусов;
  • Светло-желтый — 200−240 градусов.

Итак, как видите, довольно просто произвести закалку изделия из стали в домашних условиях. Однако всегда нужно помнить о мерах безопасности, а также иметь в виду инструкцию, описанную в данной статье.

Как проводится термическая обработка нержавейки

Сделать заказ можно по телефону

Наши специалисты с радостью вам помогут

+7 495 775-50-79

Технология производства изделий из нержавейки, доставка которой выполняется по всей Москве, часто обуславливает необходимость в выполнении обработки ее поверхности с применением определенных методик. Подобный подход дает возможность обеспечить придание выпускаемой детали требуемых размеров и четкой формы.

Виды термической обработки нержавейки

Термическая обработка нержавейки позволяет оказать влияние на свойства материала и изделий из него. С учетом температуру нагрева и метода дальнейшего охлаждения можно выделить несколько видов термообработки:

  • закалка материала
  • отпуск
  • отжиг металла

Данные операции изменяют структуру нержавеющей стали, сохраняя при этом ее химический состав. В результате подобной обработки нержавейка меняет свои качества, что и является конечной целью проведения данной процедуры.

Закалка нержавеющей стали предусматривает доведение материала до критического уровня нагрева. Конкретный температурный режим определяется составом материала и особенностями его дальнейшего использования. Процедура закалки металла завершается его достаточно резким охлаждением с применением воздуха, щелочных, кислотных растворов либо различных солей.

Отжиг проводится с целью понижения параметров твердости нержавеющего металла, благодаря чему он приобретает пластичность. Термообработка данным способом проводится в специальной печи с непременным соблюдением определенного температурного режима. По завершении процессов накаливания и выдержки продукция оставляется в такой печи до ее полного остывания.

Отпуск нержавейки проводится в электропечах, сконструированных соответствующим образом. Данный вид термообработки нержавеющей стали призван устранить и предотвратить различные дефекты данного металла.

Термическая обработка нержавейки выступает одной из самых распространенных методик улучшения качества данного материала. Высокотемпературная термообработка позволяет придать большую прочность сортовому прокату. Это дает возможность применять выполненные из него изделия в различных промышленных отраслях: строительстве трубопроводов, химической промышленности и т.п. Проведение соответствующей термообработки нержавеющей стали обеспечивает увеличение срока службы изготавливаемых из нее деталей и оборудования, а также улучшение их эксплуатационных параметров.


Закалка металла в домашних условиях: преимущества, оборудование

При изготовлении металлические изделия подвергают дополнительной термообработке. После нагревания изменяются характеристики материала, улучшается структура. Для этого не нужно покупать дорогое оборудование, можно сделать закалку металла в домашних условиях. Чтобы не допустить ошибок, необходимо знать нюансы процедуры, разбираться в технологическом процессе.

Закалка металла в домашних условиях

Закалка — популярный способ улучшения характеристик материала. Термообработка позволяет изменить структуру металла. Результатом воздействия высокой температуры является увеличение показателя твердости. После нагрева происходит быстрое охлаждение детали. Для этого она погружается в ёмкость, заполненную маслом или водой.

Чаще всего в домашних условиях выполняется закалка нержавейки, проволоки из разных видов стали и ножей. Но после структурных изменений, сталь становится хрупкой. Если речь идет о цветных металлах, то изменения структуры не происходит. Например, после проведения закалки меди невозможно достигнуть хорошего показателя твердости. Однако при отсутствии структурных изменений материал не становится излишне хрупким

Чтобы снизить показатель хрупкости стали после проведения термической обработки, выполняют отпуск заготовки. Это дополнительная обработка теплом. Сначала изделие нагревается, а затем медленно охлаждается.

Особенности закалки стали

Главным материалом, который подвергается нагреву, быстрому охлаждению является нержавеющая сталь, сплавы на ее основе. Чтобы улучшить характеристики изделия, необходимо выполнить дополнительный разогрев, а затем медленное охлаждение. Это позволит снять внутреннее напряжение. Особенности обработки для разных видов стали:

  1. Закалка стали 45. После проведения нагрева, быстрого охлаждения прочность повышается в 3 раза.
  2. Проведение процедуры со сталью 40X. Нагревается до температуры 860 градусов по Цельсию.

Существуют специальные справочники, которые содержат информацию о правильных температурных режимах обработки различных видов стали.

Преимущества

Преимущества термообработки металла:

  1. Изменение структуры материала. Зерна становятся равномерными.
  2. Отсутствие деформации.
  3. Простота проведения процедуры.
  4. Повышение твердости, увеличение прочности.

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.

Горн для закалки металла

Как изготовить камеру для закаливания металла?

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

  1. Нарисовать чертеж нагревательной камеры. Можно взять готовый рисунок с размерами, обозначением основных элементов.
  2. Выложить из шамотного кирпича основную конструкцию.
  3. Снаружи обмазать камеру огнеупорной глиной.
  4. Подвести к самодельной конструкции провода, на внутренней поверхности закрепить нихромовые нити. Это нагревательные элементы.
  5. 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.

Закалка стали в домашних условиях

Для того чтобы закалить металл в домашних условиях можно использовать самодельную печь, горн, открытое пламя. На нагретую поверхность нужно положить металлическую заготовку. Дальше она разогревается до определенной температуры, с помощью кузнечных щипцов погружается в охлаждающую жидкость.

Чтобы правильно провести технологическую операцию, нужно точно соблюдать температурный режим. Для этого используется пирометр. Кузнецы советуют проверять температуру с помощью магнита. Если он не прилипает к материалу, деталь нагрета до 760 градусов. Затем заготовку нужно охладить.

Закалка металла может проводиться в домашних условиях. Это позволяет любому человеку улучшить характеристики материала. Собрать нагревательную камеру можно по готовым чертежам.

Закалка ножа в домашних условиях

Просмотров 115 Опубликовано Обновлено

Нож – незаменимый инструмент для человека практически с того самого момента, когда человечество научилось создавать колюще — режущие предметы. С древних времен люди обрабатывали металлы для своих нужд. Вопрос термообработки до сих пор является актуальным для владельцев ножей, так как закаливание способно придать лезвию необходимый уровень прочности. За клинком необходимо правильно ухаживать, иначе он потеряет свои функции.

Особенности

В основе термической обработки лежит процесс полиморфного превращения. При нагреве до определённой температуры кристаллическая решетка металла изменяется и принимает другую форму. После этого инструмент подвергают резкому охлаждению, чаще всего в воде. За счет полиморфного превращения увеличивается твердость, но существенным минусом является снижение прочности. Не допустить это поможет отпуск – еще один вид термообработки. В таком случае температуру понижают медленно, чтобы снять напряжение в структуре.

Существуют и другие виды закаливания, например, без перехода кристаллической решетки из одной формы в другую.

Не каждый нож можно нагревать. Для этой процедуры обычно подходят клинки из нержавеющей стали или же сплавы. У них мартенситная структура и высокая твердость. Если использовать технологию отпуска, то можно добиться увеличения вязкости сплава, из-за чего будущее изделие можно применять в различных сферах.

Можно закалить или весь кинжал целиком, или какую-то его определенную часть, которая и должна быть самой прочной. На этом основано деление процесса на два вида: локальный и глобальный.

Выбор стали для закалки ножа

Сталь представляет собой сплав железа с углеродом. Иногда в качестве примесей могут быть и другие химические элементы, например, хром, никель, молибден, ванадий и др. Исходя из массовой доли углерода в сплаве, существуют разные виды сталей: высокоуглеродистая, легированная, конструкционная и т. д.

Важно помнить, что низкое содержание углерода в составе увеличивает пластичность, а значит, предмет будет тверже и прочнее, но ему грозит быстрое изнашивание и коррозия.

Если дома присутствует муфельная печь, то своими руками очень просто закалять стальной нож. В печи можно обрабатывать различные металлические изделия и придавать им необходимые характеристики. Для ее создания используют специальную глину, которая обязательно должна обладать огнеупорным свойством. Из нее лепят камеру и ее стенки не должны по толщине превышать 1 см. Размеры печки для комфортного домашнего использования составляют 210*105*75 мм.

Прежде чем изготавливать печь, необходимо создать картонную основу и тщательно пропитать ее парафином во избежание прилипания. Затем с изнанки формы начинают наносить глину, во избежание усадки во время сушки. Глина способна самостоятельно отсоединиться от картонной формы после того, как затвердеет. Точно так же изготовляется дверь для печки.

Обе глиняные части сушатся на воздухе. Окончательно удалить остатки влаги возможно, подвергнув детали стоградусной температуре в печи, а затем поднимают нагрев до 900 градусов и обжигают камеру и дверь. Впоследствии их оставляют медленно остывать, не вынимая из печи.

Дверку при помощи напильника и петли присоединяют к камере. Она должна открываться горизонтально. Не стоит забывать про шлифовку.

На следующем этапе на камеру накручиваются 18 метров нихромовой проволоки, причем ее толщина должна составлять строго 0,75 мм. Первый и последний витки проволоки скручивают и, кроме этого, намазывают все расстояние между витками глиной, чтобы не было риска возникновения короткого замыкания.

После этого на дверцу необходимо установить керамическую деталь, используя болты и прокладки. Необходимо использование асбестовой крошки для того, чтоб заполнить углубления и отверстия между элементами нагревания и каркасом.

Кроме вышеперечисленного, нужно сделать разъем и шнур с вилкой стандартного размера.

Очень удобно просверлить в камере пару дырок диаметром 1 и 2 см и приделать к ним маленькие металлические шторки. Дырочки нужны для установления термопары, а также наблюдением за процессом нагрева.

В итоге созданная закалочная печка весит примерно 10 кг.

Для облегчения понимания можно посмотреть видео:

Закалка стали в домашних условиях

Закаливать нож в домашних условиях не представляет большой трудности, если делать все правильно.

Предмет можно закалить на открытом огне, например, на костре, что достаточно легко выполнимо. Для этого процесса необходим огонь, две емкости, само изделие для закалки и кузнечные клещи  (или что-то, похожее на них). В тары помещается масло, а в другую – вода.

После зажигания костра на раскаленные угли кладут предмет. Важно знать, что пламя должно быть окрашено в малиновый цвет, но ни в коем случае не в белый. Если огонь белого цвета, то есть риск перегрева ножа. Также на его кромке ножа не должно быть черных пятен и синего цвета. Таким образом, при закаливании необходимо быть очень внимательным, чтоб не испортить предмет.

На втором этапе инструмент вытаскивают из костра и, осторожно держа его при помощи клещей, начинают опускать в масло. Частота опускания – примерно на 3 секунды. По мере остывания промежуток увеличивается. Действия должна быть четкими и резкими.

На третьем этапе закаленный нож опускают в тару с водой. При этом необходимо ее немного взбалтывать. Очень важно помнить, что маленькие остатки масла на инструменте могут неожиданно загореться при помещении в воду.

Таким образом, если соблюдать все условия, в первую очередь осторожность и внимательность, то закаливание лезвия пройдет без происшествий.

Источник тепла

При закалке можно использование разнообразных закаливающих приборов: муфельная печь, паяльная лампа, газовая горелка, горн.

Муфельная печь является оптимальным вариантом, так как продукты сгорания никаким образом не воздействуют на клинок, а помимо этого нагрев постоянный и равномерный.

За неимением печки можно использовать паяльную лампу, но для поддержания равномерного нагрева придется сделать своеобразный шалашик из кирпичей.

Иногда можно соорудить открытый горн, представляющий собой ямку в земле, которую необходимо обложить кирпичами. Внутри ямки разводится костер.

Температура нагрева

Очень важно соблюдать правильную температуру – если она будет слишком низкая, то изделие не закалится до конца, же перегреется и деформируется или треснет.

  • Низкоуглеродистая сталь нагревается при температуре 727–950°С.
  • Высокоуглеродистая — 680–850°С.
  • Если в составе стали содержатся легирующие элементы, то температура должна быть 850–1150°.

Охлаждение

От правильного подбора охлаждающей среды зависит очень многое, ведь для различных стальных изделий необходимы разные виды охлаждения. Например, для низколегированных сталей необходимо охлаждение в водных растворах, в отличие нержавейки – для нее используют неводные, например, масляные растворы. Неправильный выбор охлаждения способен испортить клинок.

Отпуск

Уже упоминалось, что после закалки предмет может стать хрупким, что ограничит круг его функций. Для предотвращения этого используют так называемый отпуск, при помощи чего можно вернуть ножу его прочность.

Отпуск в своей сути является повторным нагревом изделия, но на этот раз охлаждение идет медленно, вплоть до остывания на воздухе естественным путем. Отпуск классифицируют по-разному в зависимости от температуры. То, что подойдет одному предмету, не сгодится для другого и наоборот. Для лезвия оптимально использование низкотемпературного отпуска – до 250 градусов.

Правила качественной закалки

  • При помещении ножа в довольно агрессивную среду следует помнить о рукояти, необходимо позаботиться, чтоб она не пострадала.
  • Очень просто можно проверить, хорошо ли закален клинок – прислонить к лезвию напильник и подвигать его. Если оно гнется и кажется липким, то процесс закалки не прошел до конца, а значит, необходимо повторить процедуру.
  • По звуку во время обработки можно определить, готов образец или нет. Если слышны звуки, похожие на свист, но закалка готова и можно переходить к охлаждению.
    Опускать лезвие можно только вертикально и плотной частью вниз, полностью неподвижно. Если соблюдать это правило, то нож не деформируется и не испортится.
  • Если толщина ножа очень значительна, то можно применить способ закалки в графите. Плюс этого метода в том, что нагреву подвергается исключительно режущая часть изделия.
  • Не рекомендуется окунать нож в чистую воду, в нее следует добавить соль. Такой прием поможет избежать трещин.

в домашних условиях. Как сделать закаленное железо

Введение

Есть характеристика стали – наследственная и приобретенная зернистость. Размер зерна может быть меньше и больше, а также он меняется под воздействием высоких температур. Насколько быстро – зависит от количества примесей. Нельзя однозначно сказать, какая кристаллическая решетка, какие соединения лучше. В одних случаях от этого зависит прочность, в других пластичность. Этот показатель необходимо менять в зависимости от того, какая обработка предстоит. Если листовую сталь или профиль планируют подвергнуть резке, то следует провести процедуру, приводящую к укрупнению зерна. А если работа предстоит с высокоуглеродистой сталью, то лучше обрабатываются заготовки с мелкозернистой структурой.

Изменить зернистость достаточно трудно. При этом нужно учитывать наследственную склонность. Это не значит, что сплав в любом случае будет иметь крупные зерна, но при одинаковом нагреве двух брусков с различной наследственностью один быстрее другого произведет рост соединений. Поэтому фактор очень важен при подборе нагрева. Так не каждый как правильно закалять металл в домашних условиях можно только выборочно, следует знать химический состав.

Сплав имеет множество примесей. Среди них:

  • Феррит. Это основополагающий элемент, которого больше всего. Он несет основные свойства, остальные вещества только увеличивают или уменьшают их.
  • Перлит. Увеличивает твердость и прочность на растяжение и сжатие.
  • Цементит. Химическая формулы – железо с углеродом. И хоть элемент «С» увеличивает прочностные характеристики, если применять FeC чистым, то можно удивиться его хрупкости.
  • Графит. Высокоуглеродистые дамасские стали получаются при насыщении этой примесью в момент обработки методом ковки.
  • Аустенит. Формируется в момент очень высокого нагрева. При этом увеличивается пластичность, а также исчезают магнитные свойства.

Если углерода в составе от 0% до 2,18%, то мы имеет дело со сталью – низкоуглеродистой (до 0,8%) или углеродистой. А если его больше, чем 2,18%, то перед нами прочный чугун. Делаем вывод: характеристики зависят от двух причин:

И если первое вы не сможете изменить самостоятельно, то второе – наверняка.

Отличия закаливаемости от прокаливаемости

Каждая марка стали обладает определенной закаливаемостью, которая характеризуется ее способностью приобретать при закалке требуемую твердость. Основные факторы, влияющие на закаливаемость стали, — это процентные доли углерода и легирующих добавок. Нижний предел содержания углерода, после которого сталь не воспринимает закалку, равен 0.2 %. Прокаливаемость характеризуется глубиной проникновения в объем металла закаленной структуры (полностью мартенситной или состоящей из троостита и мартенсита). Легирующие добавки в виде молибдена, хрома, никеля и пр. увеличивают как закаливаемость, так и прокаливаемость, а добавление кобальта их понижает.

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.

Температура закалки для большинства сталей определяется положением критических точек А1 и А3. На практике температуру закалки сталей определяют при помощи марочников сталей. Как выбрать температуру закалки стали с учетом точек Ас1 и Ас3 читаем по ссылке.

Микроструктура стали после закалки

Для большинства сталей после закалки характерна структура мартенсита и остаточного аустенита, причем количество последнего зависит от содержания углерода и качественного и количественного содержания легирующих элементов. Для конструкционных сталей среднего легирования количество остаточного аустенита может быть в пределах 3-5%. В инструментальных сталях это количество может достигать 20-30%.

Вообще, структура стали после закалки определяется конечными требованиями к механическим свойствам изделия. Наряду с мартенситом, после закалки в структуре может присутствовать феррит или цементит (в случае неполной закалки). При изотермической закалке стали ее структура может состоять из бейнита. Структура, конечные свойства и способы закалки стали рассмотрены ниже.

Частичная закалка стали

Частичной называется закалка, при которой скорости охлаждения не хватает для образования мартенсита и она оказывается ниже критической. Такая скорость охлаждения обозначена синей линией на рисунке. При частичной закалке как-бы происходит задевание «носа» С-кривой стали. При этом в структуре стали наряду с мартенситом будет присутствовать троостит в виде черных островковых включений.

Микроструктура стали с частичной закалкой выглядит примерно следующим образом

Частичная закалка является браком, который устраняется полной перекристаллизацией стали, например при нормализации или при повторном нагреве под закалку.

Неполная закалка сталей

Закалка от температур, лежащих в пределах между А1 и А3 (неполная закалка), сохраняет в структуре доэвтектоидных сталей наряду с мартенситом часть феррита, который снижает твердость в закаленном состоянии и ухудшает механические свойства после отпуска. Это понятно, так как твердость феррита составляет 80НВ, а твердость мартенсита зависит от содержания углерода и может составлять более 60HRC. Поэтому данные стали обычно нагревают до температур на 30–50 °С выше А3 (полная закалка). В теории, неполная закалка сталей не допустима и является браком. На практике, в ряде случаев для избежания закалочных трещин, неполная закалка может использоваться. Очень часто это касается закалки токами высокой частоты. При такой закалке необходимо учитывать ее целесообразность: тип производства, годовую программу, тип ответственности изделия, экономическое обоснование. Для заэвтектоидных сталей закалка от температур выше А1, но ниже Асm дает в структуре избыточный цементит, что повышает твердость и износоустойчивость стали. Нагрев выше температуры Аcm ведет к снижению твердости из-за растворения избыточного цементита и увеличения остаточного аустенита. При этом происходит рост зерна аустенита, что также негативно сказывается на механических характеристиках стали.

Таким образом, оптимальной закалкой для доэвтектоидных сталей является закалка от температуры на 30–50 °С выше А3, а для заэвтектоидных – на 30–50 °С выше А1.

Скорость охлаждения также влияет на результат закалки. Оптимальной охлаждающей является среда, которая быстро охлаждает деталь в интервале температур минимальной устойчивости переохлажденного аустенита (в интервале носа с-кривой) и замедленно в интервале температур мартенситного превращения.

Стадии охлаждения при закалке

Наиболее распространенными закалочными средами являются вода различной температуры, полимерные растворы, растворы спиртов, масло, расплавленные соли. При закалке в этих средах различают несколько стадий охлаждения:

  • пленочное охлаждение, когда на поверхности стали образуется «паровая рубашка»;
  • пузырьковое кипение, наступающее при полном разрушении этой паровой рубашки;
  • конвективный теплообмен.

Кроме жидких закалочных сред используется охлаждение в потоке газа разного давления. Это может быть азот (N2), гелий (Не) и даже воздух. Такие закалочные среды часто используются при вакуумной термообработке. Здесь нужно учитывать факт возможности получения мартенситной структуры — закаливаемость стали в определенной среде, т. е. химический состав стали от которого зависит положение с-кривой.

Факторы, влияющие на положение с-кривых

  • Углерод. Увеличение содержания углерода до 0,8% увеличивает устойчивость переохлажденного аустенита, соответственно с-кривая сдвигается вправо. При увеличении содержания углерода более 0,8%, с-кривая сдвигается влево.
  • Легирующие элементы. Все легирующие элементы в разной степени увеличивают устойчивость аустенита. Это не касается кобальта, он уменьшает устойчивость переохлажденного аустенита.
  • Размер зерна и его гомогенность. Чем больше зерно и чем оно однороднее структура, тем выше устойчивость аустенита.
  • Увеличение степени искажения кристаллической решетки снижает устойчивость переохлажденного аустенита.
  • Температура влияет на положение с-кривых через все указанные факторы.

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:

МаркаТемпература в градусахСреда охлаждения
у9, у9а, у10, у10аот 770 до 800вода
85хф, х12от 800 до 840масло
хвтот 830 до 830
9хсот 860 до 870
хв5от 900 до 1000
9х5вфот 1000 до 1050
р9, р18от 1230 до 1300селитра

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:

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.

Привычное для всех в обиходе слово является точным термином и применяется преимущественно к цельным изделиям. Для проверки в поверхность вдавливается шарик или конус из инструментальной стали, а дальше по формулам производится расчет в зависимости от того, насколько глубокий след остался и какая сила была приложена. Есть еще один вариант – прибор Роквелла, но его использование дома или в квартире практически невозможно.

Единица измерения твердости – HRC. Для сравнения значений:

  • нож кухонный, крепкий, дорогой — от 55 до 63;
  • мелкие шестеренки в машинух — от 52 до 58;
  • наконечники, инструменты для дрели, сверла — от 60 и выше.

Распространенные среды для самостоятельного каления

Для закалки сталей в домашних условиях обычно используют следующие охлаждающие среды: воздух, воду и водные растворы, минеральное масло. В качестве водных растворов обычно используют 10-15%-й хлористого натрия (поваренной соли), а минеральное масло в домашних мастерских — это чаще всего обычная моторная отработка. Чтобы закалить отдельные части изделия с разной твердостью, используют закалку с последовательным охлаждением в двух средах. Каждая из этих закалочных сред характеризуется своей скоростью охлаждения, от которой напрямую зависит структура обрабатываемого металла. К примеру, воздух охлаждает сталь со скоростью 5÷10 °C в секунду, масло — 140÷150 °C, а вода (в зависимости от температуры) — 700÷1400 °C.

Чтобы правильно и без проблем закалить свое изделие, необходимо знать марку металла, из которого оно изготовлено, т. к. от этого зависит как температура нагрева, так и способ охлаждения. Народные умельцы для своих изделий в качестве исходных материалов чаще всего используют б/у изделия из быстрорежущих и инструментальных сталей, которые можно закалить в домашней мастерской. Ниже в таблице приведены рекомендуемые температурные режимы и среды охлаждения для различных сталей.

Закалка металла в масле

Масло довольно плохо проводит тепло, что способствует более медленному формированию структурных элементов стали. Поэтому, если ее закалить в масляной среде, она наравне с твердостью приобретет прочность и упругость. На производстве для закалки обычно используют индустриальное масло И-20 или современные закалочные масла типа «Термойл», «Термо» или «Волтекс». В домашних мастерских народные умельцы пользуются тем, что имеется в наличии. Чаще всего это новое или отработанное моторное масло. Чтобы безопасно закалить деталь в таком масле в домашних условиях, нужно помнить, что у него по сравнению с промышленными закалочными жидкостями гораздо более низкая температура вспышки, и при погружении в него раскаленного металла оно на короткий срок загорается с выделением едкого дыма. Поэтому закалочная емкость, применяемая в домашней мастерской, должна иметь минимальную открытую поверхность и использоваться только на открытом воздухе или в проветриваемом помещении. Помимо обычных ведер и жестяных банок, одна из самых распространенных конструкций такой емкости, которой пользуются домашние мастера — это удлиненный отрезок трубы подходящего диаметра с приваренным днищем.

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.

Изготовление камеры для закаливания металла

Основным материалом для изготовления корпусов домашних печей для закалки стали являются твердые огнеупоры в виде блоков различных размеров и шамотная глина. В такой печи достигается температура свыше 1200 °C, поэтому в ней можно закалить изделия не только из углеродистой или инструментальной, но и из высоколегированной стали. При изготовлении домашних печей из шамотной глины сначала делают картонный каркас по форме и размеру рабочей камеры, который затем покрывают слоем шамота. Поверх его наматывают нагревательную спираль, а затем накладывают основной теплоизолирующий слой. При такой конструкции область нагрева изолирована от нагревательного элемента, что важно, когда необходимо закалить сталь, чувствительную к окислам и выгоранию углерода.

Самой же распространенной конструкцией домашних закалочных печей являются установки, тепловые корпуса которых выполнены из шамотного кирпича или аналогичных ему огнеупоров. Рабочая температура у таких материалов более 1400 °C, поэтому в подобных печах можно закалить практически любой вид стали и многие тугоплавкие сплавы. Конструктивно такая домашняя печь похожа на обычную печь на дровах, только имеет гораздо меньшие размеры. Нагрев металла в ней осуществляется с помощью электрической спирали, уложенной в пазы по периметру внутреннего пространства. Если необходимо качественно закалить сталь, ее необходимо нагреть до точно заданной температуры, поэтому большинство таких домашних самоделок оснащено терморегуляторами (их свободно можно приобрести на «Алиэкспресс»).

На видео ниже показано устройство такой домашней печи с торцевой загрузкой и терморегулятором, который позволяет закалить сталь с точным соблюдением температурных режимов. Ее тепловой корпус изготовлен из муллитокремнеземистых огнеупорных плит ШПТ-450.

Подробное описание конструкции и рекомендации по созданию печи с верхней загрузкой, в которой можно закалить изделия длиной до 54 см, можно посмотреть в следующем видео. Здесь тепловой корпус печи изготовлен из шамотного кирпича (типа ШБ) и также используется терморегулятор. Кроме верхней загрузки, особенностью этого устройства является спираль из кантала, который служит во много раз дольше традиционного нихрома и фехраля.

Как самостоятельно провести отпуск

Отпуск стали проводят для снижения ее хрупкости и повышения пластичности, что происходит во время ее нагрева до невысокой (по сравнению с закалкой) температуры с последующим медленным охлаждением. Для большинства сталей (углеродистых и низколегированных), которые можно закалить в домашней мастерской, отпуск проводится при температурах в интервале от 150 до 250 °C (см. таблицу выше). В отличие от закалки такой нагрев не требует специального оборудования, поэтому многие домашние мастера используют для этих целей духовки бытовых плит с терморегуляторами. Определить температуру нагрева при отпуске можно по цвету побежалости — разноцветной оксидной пленки, возникающей на поверхности стали при нагреве (см. рис. ниже). Если закалить сталь «на мартенсит», т. е. с быстрым охлаждением в воде, то получится очень твердая, но хрупкая структура. Поэтому отпуск является обязательной процедурой при термической обработке режущего инструмента.

Другие способы закалки

Суть любой закалки — превращение аустенита в мартенсит (диаграмма «железо-углерод»). В зависимости от температурного режима, закалка может быть полной или неполной. Первым способом закаливают инструментальную сталь, а вторым — цветную.

При закалке могут использоваться один или несколько охладителей. От этого также зависит способ термообработки. В зависимости от охлаждающей среды, термическая обработка металла может быть:

  • с использованием одного охладителя;
  • с подстуживанием;
  • прерывистой;
  • ступенчатой;
  • изотермической.

Закалка в одном охладителе

Данный метод применяется для термообработки простых деталей, изготовленных из легированной и углеродистой стали. Деталь нагревается до необходимой температуры, а затем охлаждается в жидкости. Углеродистую сталь диаметром от 2 до 5 мм охлаждают в воде, детали меньшего диаметра и всю легированную сталь — в масле.

Закалка с подстуживанием

При термообработке с одним охладителем часто возникают состояния термического и структурного внутреннего напряжения. Развиваются они в том случае, когда разность температур достигает минимума. На поверхности металла образуется напряжение растяжения, в центре — напряжение сжатия. Чтобы данные напряжения уменьшить, перед тем, как опустить нагретую деталь в жидкость, её недолго держат на открытом воздухе. Температура детали в данном случае не должна быть ниже линии 0,8К по диаграмме «железо-углерод».

Прерывистая

Эту закалку проводят в двух средах — воде и масле или воде и воздухе. Нагретую до критической точки деталь сначала быстро охлаждают в воде, а потом медленно в масле или на открытом воздухе. Такой способ термообработки применяют для высокоуглеродистой стали. Этот метод — сложный, так как время охлаждения в первой среде очень мало и определить его сможет лишь специалист высокой квалификации.

Ступенчатая

При прерывистой термообработке деталь охлаждается неравномерно — более тонкие поверхности быстрее, чем все остальные. К тому же очень трудно отрегулировать время нахождения детали в первой среде (воде). Поэтому лучше использовать ступенчатую закалку. Данный метод позволяет охлаждать деталь в среде при температуре, превышающей мартенситную точку. Первая ступень — охлаждение и выдержка детали в данной среде до того момента, когда все сечения детали достигнут одной и той же температуры. Вторая ступень — окончательное медленное охлаждение (преобразование аустенита в мартенсит).

Изотермическая

При изотермической термообработке деталь нагревают до критической точки, а затем опускают в масляную или соляную ванну температурой 250 градусов. Выдерживают полчаса, а далее остужают на открытом воздухе. Такая закалка обеспечивает высокую конструкционную прочность и применяется для легированных и конструкционных сталей, у которых распад аустенита в промежуточной области не происходит до конца. В дальнейшем он превращается не в мартенсит, а в бейнит + 20% остаточный аустенит, обогащённый углеродом. Такой закалкой можно достичь высокой прочности при хорошей вязкости.

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.

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.

Закалка с помощью бытовых приборов

Для закаливания некоторые мастера пытаются использовать обычную газовую плиту. Диаметр горелки мощностью 2,5 кВт составляет 130 мм. При горении прогревается круг с внутренним диаметром 85…90 и с внешним 130…170 мм. Греется только кольцо. Нагреть металл можно до температуры 800 ⁰С.

Разогрев на газовой горелке:

Чтобы равномерно прогревать деталь, нужно устанавливать ограничения. Изготавливают металлический квадратный контур, внутри которого можно выровнять температуру. Контур желательно теплоизолировать, чтобы ограничить теплообмен с окружающей средой.

Для закаливания используют емкости, в которых используют отработанное минеральное масло.

С помощью паяльной лампы можно получить температуру 850…1000 ⁰С. При такой температуре проще прогреть подходящую деталь до нужной температуры. Чтобы ограничить тепловые потери, помещают в толстостенную трубу. Туда же направляют и поток продуктов сгорания горючего.

Разогрев паяльной лампой:

Внимание! Качественная закалка производится при нагревании в муфельной печи ли в горне, где все изделие находится в зоне разогрева.

Разогрев заготовки в горне на углях:

Видео: закалка стали в домашних условиях.

В первую очередь — перечислим основные особенности сверления заготовок и изделий из каленого металла. Для успешной обработки необходимо:

  1. правильно подобрать сверло;
  2. подготовить заготовку или изделие;
  3. применять смазочно-охлаждающую жидкость.

Какой инструмент выбрать для сверления каленого металла

Для сверления каленого металла лучше всего подходят инструменты, изготовленные из сталей следующих марок.

  1. Р18. Инструменты из стали этой марки — лучший выбор. Эти сверла по каленому металлу появились еще во времена СССР. Материал содержит до 18 % вольфрама. Это придает стали высокую прочность. Поверхности не перегреваются и изнашиваются медленно.
  2. Р6М5К5. Сталь этой марки содержит 6% вольфрама и по 5 % молибдена и кобальта. Эти сверла по каленому металлу могут выдерживать максимальные тепловые нагрузки при обработке закаленных деталей и изделий.
  3. HSS-Co. Это зарубежный аналог предыдущей стали.

Сверло по каленому металлу из стали марки HSS-Co

Мастера выбирают сверла из сталей именно этих марок из-за оптимального сочетания цены и эффективности обработки высокопрочных каленых металлов.

Обратите внимание! Перед сверлением необходимо тщательно очистить заготовку или изделия от масел, жиров и иных загрязнений.

Советы по применению СОЖ при обработке каленого металла

  1. Добавляйте СОЖ на режущие кромки инструментов. В процессе обработки жидкость разлетается и испаряется. Смазку нужно своевременно обновлять.
  2. Перед обработкой детали или изделия необходимо также нанести СОЖ на целевую поверхность.
  3. Во время сверления каленого металла делайте небольшие перерывы для остывания заготовки и инструмента.

Для сгибания металлических заготовок и изделий на производстве обычно применяют прессы следующих видов.

  1. Пневматические и гидравлические. Это стандартное оборудование для сгибания металла. Заготовки помещают между пуансонами и матрицами. Это позволяет сгибать даже утолщенные детали и изделия. Гидравлические прессы используют чаще. Их преимущества — низкая стоимость и простота эксплуатации.
  2. Поворотные. Сгибание металла происходит между специальными балками и плитами. Технология отлично подходит для обработки простых изделий из каленого металла с небольшими габаритами.
  3. Ротационные. На этих станках каленый металл сгибают специальные валики. Ротационные станки чаще всего используют для мелкосерийного производства крупногабаритных изделий.

Сгибание металла на станке

Обратите внимание! Хорошая производительность обеспечивается при использовании ротационных и поворотных прессов. Обработка происходит в автоматическом режиме. Заранее рассчитывать усилия не требуется.

Для этой операции также лучше всего подходят инструменты, изготовленные из быстрорежущих сталей и твердых сплавов. Для нарезания внутренних резьб используют метчики, а для наружных — плашки.

Технология нарезания внутренних резьб

Для нарезания внутренней резьбы определенного размера обычно используют три метчика: черновой (№1), получистовой (№2) и чистовой (№3).

Действуйте по следующей схеме.

  1. Сделайте разметку.
  2. Накерните отверстие.
  3. Смажьте будущее отверстие и сверло.
  4. Закрепите деталь.
  5. Установите сверло.
  6. Настройте режим резания. Обработку начинайте с малых оборотов. После погружения сверла в металл скорость можно понемногу увеличивать.
  7. Просверлите отверстие под резьбу и раззенкуйте. Удалите стружку. Смажьте метчик №1 и заготовку.
  8. Установите инструмент. Оси (его и отверстия) должны совпадать.
  9. Сделайте первый проход. После каждого полного оборота метчика делайте пол-оборота в обратном направлении. При необходимости удаляйте стружку.
  10. Сделайте проходы с применением получистового и чистового метчиков.

Технология нарезания наружных резьб

Для этого применяют плашки. Обрабатывайте заготовки по такой технологии.

  1. Установите инструмент в держатель подходящего размера. Закрепите плашку при помощи винтов.
  2. Сделайте фаску на конце заготовки.
  3. Нанесите СОЖ на поверхности.
  4. Наложите плашку на заготовку. Ее плоскость должна быть перпендикулярно оси обрабатываемой детали.
  5. Нарежьте резьбу. После одного-двух-витков делайте возвраты на пол-оборота.
  6. Удостоверьтесь в точности нарезанной резьбы.

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.

Для закалки металлов рекомендуют использовать трансформаторное или индустриальное масло И-20. Частнику достать его непросто, поэтому хотелось бы услышать в комментариях к этой статье ваше мнение о возможности использования для закаливания стали отработанного автола или другого автомобильного масла.

Источники

  • https://www.rocta.ru/info/kak-pravilno-samomu-zakalit-metall-i-stal-v-domashnih-usloviyah/
  • https://WikiMetall.ru/metalloobrabotka/zakalka-stali.html
  • https://HeatTreatment.ru/zakalka-stalej
  • https://WikiMetall.ru/metalloobrabotka/kak-zakalit-metall.html
  • https://metalloy.ru/obrabotka/termo/zakalka-metalla-v-domashnih-usloviyah
  • https://martensit.ru/termoobrabotka/zakalka-metalla/
  • https://plavitmetall.ru/obrabotka/zakalka-stali-v-domashnix-usloviyax.html
  • https://metmastanki.ru/kak-zakalit-stal-v-domashnih-usloviyah
  • https://www.rinscom.com/articles/kalenyy-metall-kharakteristiki-i-osobennosti-materiala-instrumenty-dlya-obrabotki-primenyaemye-tekhn/

Упрочнение нержавеющей стали: краткое руководство

Прокаливаемость — это сложное свойство, которое варьируется в зависимости от микроструктуры сплава и химического состава. Атрибут варьируется настолько сильно, что его нельзя считать характеристикой какого-либо конкретного семейства сплавов. Рассмотрим нержавеющие стали, которые условно подразделяются на пять отдельных подсемейств, включающих более 150 отдельных марок.

В этом сообщении блога Masteel кратко опишет некоторые проблемы и решения, связанные с закалкой нержавеющих сталей.

Закалка аустенитных нержавеющих сталей

Аустенитные нержавеющие стали известны своей высокой устойчивостью к коррозии, которая возникает из-за повышенных уровней никеля (Ni) и хрома (Cr) в сплаве. Их нельзя упрочнить с помощью термической обработки, но они могут выиграть от наклепа из-за пластической деформации кристаллической решетки металла. Это явление также называют деформационным упрочнением и холодной деформацией.

Отжиг обычно используется для придания оптимальных термомеханических свойств аустенитным маркам нержавеющей стали.Это включает погружение сплава в раствор при температуре, превышающей 1040 ° C (1904 ° F), для удаления осадков с его поверхности. Закалочный отжиг может использоваться для решения проблемы сенсибилизации нержавеющей стали, в то время как пост-отжиг часто проводится после сварки, чтобы исправить механические изменения, вызванные в сплаве теплом сварочной горелки.

Если вас интересуют аустенитные марки, прочитайте нашу предыдущую запись в блоге: Обзор аустенитной нержавеющей стали

Закалка ферритных нержавеющих сталей

Ферритные нержавеющие стали похожи на свои мартенситные аналоги с точки зрения сопротивления коррозии, хотя и со значительно меньшим содержанием никеля и повышенным содержанием хрома.Это снижает стоимость сплава наряду со склонностью материала к коррозионному растрескиванию под напряжением. Тем не менее, его все еще нельзя упрочнить с помощью обычной термической обработки.

Технологический отжиг используется для придания максимальной пластичности и коррозионной стойкости за счет твердости. Этот процесс повторяет процесс, аналогичный мартенситному отжигу, хотя и с более короткими периодами рекристаллизации при более низких температурах примерно 760–955 ° C (1400–1751 ° F).

Мы рассмотрели свойства и применение ферритных марок в предыдущем посте: Обзор ферритной нержавеющей стали.

Закалка мартенситных нержавеющих сталей

Мартенситные нержавеющие стали можно охарактеризовать как наиболее распространенные сплавы с точки зрения их прокаливаемости. Обычно они обладают способностью к упрочнению, пропорциональной содержанию углерода (C), и впоследствии подходят для стандартной аустенизации, закалки и отпуска.

Сплав нагревают до точки, превышающей его критическую температуру, достаточно долго, чтобы произошла рекристаллизация. Это вызывает снижение пластичности в пользу твердости до максимального значения.Затем его закаливают и отпускают для достижения оптимального сочетания обрабатываемости, коррозионной стойкости и твердости.

Мы исследовали мартенситные стали в предыдущем посте: Что такое мартенситная нержавеющая сталь?

Нержавеющая сталь Masteel

Masteel — один из ведущих британских поставщиков нержавеющей стали для различных областей применения в машиностроении и строительстве. Мы поставляем сорта нержавеющей стали в каждом из пяти основных подсемейств нержавеющих сталей, хотя в этой публикации мы не исследовали нержавеющие стали Duplex и Super Duplex.Это связано с тем, что они не могут подвергаться деформационному упрочнению или аустенитизации и обычно поставляются только в отожженном состоянии.

Если у вас есть какие-либо вопросы о закалке нержавеющих сталей, не стесняйтесь обращаться к команде Masteel сегодня.

Инструкции — Термообработка нержавеющей стали 12c27 в домашних условиях

Инструкции по закалке и отпуску Сталь 12С27

12c27 — популярная нержавеющая сталь, производимая Sandvik в Швеции.Sandvik предлагает несколько профилей упрочнения, один из которых приведен ниже, обеспечивающий хорошее упрочнение с помощью газовой штамповки с регулируемой температурой. 12c27, возможно, одна из самых простых нержавеющих сталей для термообработки в домашних условиях.

* Заявление об отказе от ответственности; Я производитель ножей-любитель, приведенное ниже является лишь моим пониманием и опытом и не может рассматриваться как авторитетный совет.

Термообработка 12c27 в кузнице до 56-58 HRC:

  • Нагреть сталь до 1080 C (1976 F)
  • Удерживать 5 мин (2.Лезвия толщиной 5 мм)
  • Закалка в рапсовом масле, нагретом до 40 C (104 F)
  • В морозильную камеру * (дополнительная ступень, температура -20 ° C)
  • Нет времени выдержки, просто остудите лезвие и быстро на закалку
  • Закалка в печи при 170 C в течение 2 часов (338 F)
  • Дать лезвию остыть до комнатной температуры
  • Закалка в печи при 170 C для 2 (338 F)

* Sandvik предлагает 3 профиля упрочнения; без замораживания, -20C и -70C.

Разница всего в пару пунктов по твердости от незамерзания до -70 C. Таким образом, из этой стали можно получить отличное лезвие, не вкладывая средства в установку с сухим льдом или криогенную установку.

Ссылка на используемый здесь профиль Sandvik: http://smt.sandvik.com/en/products/strip-steel/str …

Добавлено 2021: Мы немного изменили наш процесс на 12C27 и в новой, улучшенной версии 14C28N: после закалки в масле менее 10 секунд мы сжимаем лезвие в тисках между алюминиевыми пластинами, пока оно остывает.Этого более чем достаточно для затвердевания лезвия и помогает ему оставаться ровным.

Что такое нержавеющая сталь?

Железо — это природный элемент, который мы находим в земле. Добавляя углерод, мы получаем (углеродистую) сталь, которая ржавеет, если ее оставить влажной.

За счет замены углерода на хром, сталь становится более устойчивой к коррозии. В результате получается сталь, которая не обесцвечивается при использовании на кухне, а также более устойчива к ржавчине. Из-за этого нержавеющая сталь является популярным выбором для поварских ножей, рыболовных ножей и других уличных ножей, которые могут оставаться влажными или там, где требуется дополнительная защита от элементов.

На самом деле существуют сотни различных марок стали, каждая с разным процентным содержанием сплавов, добавленных для обеспечения определенного набора прочности. Стали с добавлением 13% или более хрома считаются нержавеющими, а сталь D2, содержащая 12%, считается «полу-нержавеющей». Хром также способствует образованию карбидов в закаленной стали.

12c27 содержит 0,6% углерода, 13,5% хрома, а также другие легирующие элементы, такие как марганец, фосфор и силикон, которые играют меньшую роль в качестве этой стали.

Из оболочки продукта Sandvik:
« Sandvik 12C27 — мартенситная нержавеющая хромистая сталь с оптимизированным анализом для высококачественных профессиональных ножей. После термообработки состав углерода и хрома дает уникальное сочетание свойств, включая:

  • Очень высокая твердость
  • Хорошая коррозионная стойкость
  • Очень высокая износостойкость

Типичные области применения Sandvik 12C27 — охотничьи и рыболовные ножи, карманные ножи, лезвия для коньков и ледобур

Отожженный (легко обрабатывается):

Обычно при покупке стали для ножей она уже отожжена, что означает, что она будет как можно более мягкой, когда вы получите сталь. Это поможет облегчить обработку стали. Его можно подпиливать ручными инструментами, в хвостовике легко просверливать отверстия, и он легко сгибается вручную.

Например, профилированные заготовки 12C27, которые мы продаем на CreativeMan.com.au, поставляются компанией Gameco из Сиднея, где они были вырезаны с помощью гидроабразивной резки, чтобы гарантировать отсутствие закаленных краев, когда лезвие достигает вас.

Шлифование фаски до или после термообработки?

При использовании ручных инструментов у вас мало выбора, кроме как сначала отшлифовать фаски и довести кромку до острой только после затвердевания. Обработка фаски закаленной стали вручную, мягко говоря, затруднительна.

Используя электроинструмент или шлифовальный станок для ножей, у вас есть выбор между термообработкой до или после.

Лично я заточил все лезвия 12c27 после термообработки. Обычно я делаю поварские ножи из этой стали, и у меня были проблемы с ее короблением во время термообработки.Сечение ножа для повара настолько высокое и тонкое, что кажется, что они легче деформируются. Пытаясь как можно меньше нагружать сталь перед опасной закалкой, а также уделять как можно меньше времени, прежде чем я узнаю, что лезвие будет прямым, я жду со скосами.

Итак, я предпочитаю сначала шлифовать профиль и очищать лезвие, подвергать термообработке и следить за тем, чтобы он был прямым, и только потом начинаю шлифование скосов. Медленное и постоянное охлаждение лезвия путем погружения его в воду гарантирует, что закалка не будет нарушена.

* опять же, это только мое понимание и личный опыт. Я читал другие комментарии об отрицательных эффектах нагрева по краю от шлифования после термообработки.

Ручное приспособление для подачи документов:

Если используется ручной шаблон для опиливания, перед термообработкой подпилите скосы, оставляя кромку толщиной от 0,5 до 1 мм.

Нормализует или нет?

12c27 не кован, а только отшлифован для придания формы, поэтому необходимость в нормализации меньше, чем при ковке углеродистой стали.

Правильно или ошибочно, я все же нормализую 12c27, нагревая и оставляя охлаждаться на воздухе 3 раза перед окончательным нагревом до 1080 и закалкой. У меня были проблемы с деформацией лезвий 12c27 во время закалки, и я читал довольно много сообщений от других людей с аналогичным опытом. (На этом изображении показано лезвие из углеродистой стали, процесс такой же, как нагрев лезвия и дать воздуху остыть до черного)

Закалка:

Для термообработки 12c27 требуется кузница с регулируемой температурой.Термопара с датчиком в отверстии, просверленном в боковой стенке кузницы, — простой способ сделать это. Термопара стоит около 50 долларов и является хорошим инструментом. Я использую 2 датчика, по одному на каждом конце кузницы, и разница температур между ними составляет 2-3 градуса.

При термообработке нержавеющей стали оставьте отверстие как можно меньшего размера, так как вы достигаете температуры 1080 C и пытаетесь поддерживать равномерную температуру. На этом этапе я использую немного времени, чтобы убедиться, что температура ровная и сохраняется даже в течение нескольких минут, прежде чем добавлять лезвия.Если температура становится слишком высокой и вы начинаете регулировать газ, можно легко перескочить или потерять слишком большую температуру.

Используя огнеупорный кирпич, заблокируйте отверстие (отверстия) так, чтобы для вставки лезвий оставалась только небольшая щель. Меньшее отверстие помогает поддерживать равномерную температуру. Купил огнеупорные кирпичи в печи для пиццы, они легко режутся ножом или ножом.

В зависимости от ваших настроек вам, возможно, придется перемещать лезвия, но в моей кузнице я могу определить температуру, а затем просто покинуть кузницу.Добавить лопасти, подождать 5 минут, охладить в предварительно нагретом масле.

Время выдержки 5 мин при 1080C:

Время выдержки — это время, в течение которого лезвие выдерживается при критической температуре, позволяя углю «расплавиться» или полностью раствориться в стали.

Удерживайте лезвие при температуре 1080 ° C или как можно более близкой к этому в течение 5 минут. Это основано на толщине материала 2,5 мм, как в предлагаемой нами модели 12c27. Измените время выдержки (время выдержки) для других толщин на основе таблицы от Sandvik:

.

Температура отверждения должна составлять от 1050 C до 1090 C, а время выдержки варьируется от 5 минут в течение 2-х.Приклад толщиной от 5 мм до 12 мм для приклада толщиной 4 мм.

1080 C указано как оптимальная температура (1976 F).

Закалка:

Чтобы сталь закалилась, ее необходимо охладить до температуры ниже 600 ° C в течение одной-двух минут, в идеале — быстрее.

Один из простых способов сделать это — закалить в масле.

Масло канолы — простая альтернатива, нагрейте масло до 30-40 ° C, более холодное масло гуще и не охлаждает так эффективно.

Как минимум пара литров масла, чтобы помочь достаточно быстро отвести тепло.

Закалите лезвие в масле, затем примерно через 15 секунд вытащите его и проверьте прямолинейность. Теперь есть возможность выпрямить любые изгибы до того, как сталь «застынет» и затвердеет.

Лично у меня не было хорошего опыта правки деформированных лезвий, они либо остаются деформированными, либо ломаются.

Есть более опытные производители ножей, которым это удается, поэтому упомяните об этом здесь, когда это возможно.

Прижмите лезвие к прямой кромке, осторожно согните и повторите попытку.Или поместите его на что-нибудь плоское и аккуратно забейте молотком.

* Предупреждение: я сломал лезвие вручную, пытаясь выправить его с удивительно небольшими усилиями. Так что делайте это на свой страх и риск *

(Еще одна причина шлифовать после термообработки, тратить меньше времени, прежде чем он может деформироваться.)

Морозильник:

Этот шаг не является обязательным, но увеличивает твердость лезвия. Охладите лезвие в морозильной камере, пока оно не станет как можно более холодным. Цель — -20 C (-4 F), и времени выдержки нет, только охладите, а затем переходите к закалке.Дальнейшее охлаждение лезвия с помощью ванны с сухим льдом и метилированным спиртом, а не с помощью обычной морозильной камеры, предположительно даже лучше, добавив одну или две точки HRC.

Чтобы сократить время, в течение которого лезвие находится в этом напряженном состоянии при закалке, но не отпуске, пытается перейти к отпуску в течение 30 минут после закалки.

Закалка:

Закаленное лезвие слишком сложно для использования в качестве ножа. Он хрупкий, сломается и сколотится.

Чтобы вернуть ему некоторую «упругость» и снизить твердость до приемлемого уровня, лезвие нагревается до более низкой температуры, чем во время закалки.

Закалка зависит от времени и температуры, поэтому более высокая температура требует меньше времени.

Время отпуска: в таблице данных Sandvik указан только 30-минутный цикл отпуска с использованием приведенного ниже графика температуры / твердости.

Лично я отработал 2 раза по 2 часа при 160 ° C и испытал лезвие в Gameco в Сиднее при 56 HRC.

Я использую это лезвие почти каждый день на кухне и очень доволен его работой, так что он мне подходит.

Более опытные производители могут иметь больше знаний, чтобы добавить к этому, предпочитая 2 или даже 3 цикла закалки.

Фольга из нержавеющей стали или вакуумная термообработка?

Описанный здесь метод в газовой кузнице можно использовать без фольги из нержавеющей стали и не приведет к сильному образованию накипи. Это будет не так профессионально, как если бы лезвие было отправлено на термическую обработку в промышленных масштабах, но предоставит лезвие, требующее большего шлифования / шлифования, чем если бы оно было отправлено, например, в Hills для HT.

Лезвие, прошедшее термообработку, показанное ниже, перед притиркой скосов и началом ручного шлифования.

Corin от Gameco снял действительно хорошее видео, описывающее процесс термообработки в газовой кузнице и как настроить кузницу на богатую смесь.

Это означает, что в кузнице недостаточно кислорода для полного сжигания всего газа, что приводит к отсутствию кислорода для увеличения размера лезвия во время термической обработки. В результате получается более чистое лезвие, требующее меньшей очистки после термообработки.

Рекомендуемое видео для просмотра: https://youtu.be/v4AuZTyEo2o

Влияние термической обработки и отжига нержавеющей стали на коррозионную стойкость и полировку


Нержавеющие стали высоко ценятся в промышленности за уникальные качества, которыми они обладают, от коррозионной стойкости до прочности и ценности, которую они добавляют к своему применению.Что делает их «безупречными»? В их формулах содержится минимум 10,5% хрома.
Но термическая обработка нержавеющей стали может быть сложной задачей. Тепловые процессы улучшают одни качества за счет других. Перед специалистами по термообработке стоит задача разработать правильный баланс. Баланс достигается, когда термообработка и отжиг деталей из нержавеющей стали точно соответствуют их составу и предполагаемому использованию.

Виды нержавеющей стали

Наиболее распространенные нержавеющие стали делятся на четыре основных класса:
Аустенитные нержавеющие стали не могут закаливаться при термообработке.Вместо этого эти стали упрочняются при деформации (они приобретают твердость во время производства и формовки). Отжиг этих нержавеющих сталей смягчает их, увеличивает пластичность и улучшает коррозионную стойкость. Нержавеющая сталь серии 300 — самые популярные образцы этого типа. Самая популярная из сталей серии 300 — нержавеющая сталь 304 — славится своей очень хорошей коррозионной стойкостью и обычно используется в кухонной посуде.
Мартенситная нержавеющая сталь может упрочняться термической обработкой; насколько сильно они могут получить, зависит от содержания в них углерода.Чем больше углерода содержат эти стали, тем они более упрочняемы. Например, винты зажима шланга обычно изготавливаются из нержавеющей стали 410.
Хирургические инструменты, детали для пищевой промышленности и пресс-формы обычно изготавливаются из нержавеющей стали 420. Нержавеющая сталь 440C («C» обозначает более высокое содержание углерода) хорошо подходит для использования в инструментах и ​​штампах в пищевой промышленности из-за своей более высокой твердости.
Ферритные нержавеющие стали нельзя упрочнять термической обработкой.Однако они демонстрируют максимальную пластичность, ударную вязкость и коррозионную стойкость; они также дешевы и очень устойчивы к образованию накипи при высоких температурах (например, в выхлопных системах). Например, нержавеющая сталь марки 405 и 409 обычно используется при производстве глушителей и других автомобильных деталей. Они популярны из-за их сравнительно лучшей обрабатываемости и относительно дешевизны.
Нержавеющая сталь с дисперсионным твердением обеспечивает большую коррозионную стойкость, чем мартенситные нержавеющие стали, но не такую ​​большую, как аустенитные.Наиболее распространены марки дисперсионного твердения 17-4, 17-7 и Ph23-8Mo. Они могут достигать хорошей прочности и твердости, приближающейся к 44 HRC или более. Чаще всего они используются в конструкциях, а также в огнестрельном оружии и авиакосмической промышленности.
Нержавеющая сталь с дисперсионной твердостью подвергается «старению» — процессу нагрева, который происходит после отжига для создания новых фаз в деталях и повышения их прочности. Марка 17-4 уникальна тем, что дает усадку во время дисперсионного твердения — в отличие от большинства других сталей, которые подвержены риску деформации из-за расширения во время обработки.

Важные легирующие элементы

Помимо хрома, следующие легирующие элементы являются обычными добавками к составам нержавеющей стали:

  • Никель делает аустенитную структуру более стабильной, увеличивает пластичность и повышает жаропрочность и коррозионную стойкость.
  • Марганец также стабилизирует аустенитную структуру и улучшает свойства горячей обработки.
  • Молибден повышает устойчивость к коррозии от хлоридов.
  • Ниобий защищает от межкристаллитной коррозии, а также помогает предотвратить образование карбидов хрома.
  • Ниобий и титан помогают углю снизить риск межкристаллитной коррозии и действуют как измельчители зерна.

Коррозионная стойкость

Благодаря наличию легирующих элементов нержавеющие стали обладают более высокой устойчивостью к коррозии, чем углеродистые стали. Но то, что делает нержавеющую сталь «нержавеющей», — это минимум 10,5% хрома в ее составе. При изготовлении этих сталей образуется барьер из оксида с высоким содержанием хрома, который герметизирует поверхность и обеспечивает лучшую коррозионную стойкость, чем другие легированные стали.

Отжиг нержавеющей стали

Отжиг нержавеющей стали имеет решающее значение для определенных применений, где желательна некоторая дополнительная коррозионная стойкость, но также необходимы обрабатываемость и формуемость. Как правило, чем сложнее сплав, тем труднее отжиг (однако, аустенитная и некоторые ферритные нержавеющие стали легко поддаются отжигу). Этот процесс снижает нагрузку на производство и разупрочняет сталь до такой степени, что с ней легче будет манипулировать. Он также улучшает пластичность, что является желательным свойством готовой продукции в некоторых областях применения.
При отжиге нержавеющей стали требуется осторожность. Хотя он улучшает некоторые желаемые свойства, он также может «сенсибилизировать» детали, что происходит, когда скорость закалки от отжигов недостаточно высока, чтобы улавливать атомы углерода в растворе. Сенсибилизация отнимает у детали часть хрома и снижает ее коррозионную стойкость. С другой стороны, слишком быстрая закалка может привести к искажению. Эта загадка привела к разработке типов нержавеющей стали марки «L». Марки «L» содержат не более 0,03% углерода, что значительно снижает риск деформации.

Полируемость

Когда мы думаем о нержавеющей стали, мы чаще всего представляем себе блестящие, чистые на вид детали. Не вся нержавеющая сталь — например, ваш глушитель — блестящая, но степень сияния нержавеющей стали зависит от ее твердости и «чистоты». Более твердые нержавеющие стали, а также стали с меньшим количеством примесей и более мелкозернистой структурой полируются намного лучше.
Например, стали для литья под давлением, используемые при литье под давлением, должны быть достаточно хорошо отполированы, чтобы их превосходная гладкость могла быть преобразована в гладкость пластиковых компонентов, которые они помогают формировать.Для этого требуется более дорогая нержавеющая сталь, которая проходит дополнительное производство, включая переплавку.
С другой стороны, ваш глушитель не должен выглядеть красиво. Следовательно, нет необходимости делать его из более твердой нержавеющей стали или включать в себя столько хрома и никеля, которые придают другим нержавеющим сталям их эстетическую привлекательность. Следовательно, дешевле.

Как Пауло может помочь

Опытные металлурги Пауло помогут вам разработать решение для термообработки, которое позволит выявить лучшие качества ваших деталей из нержавеющей стали.Мы объединяем передовые знания о процессах и материалах с многолетним опытом, чтобы поделиться тем, что лучше всего работает во всех промышленных и коммерческих приложениях. Вы можете связаться с нами, чтобы проконсультироваться со специалистом или обсудить будущий проект.
Если вы хотите лучше понять термическую обработку в целом, вам поможет наше вводное руководство по термической обработке.

Закалка нержавеющей стали

Нержавеющая сталь — специальный материал

Нержавеющая сталь — это материалы с выдающимися свойствами.Они коррозионно-стойкие, термостойкие, проводящие, свариваемые, их можно легко формовать и обрабатывать, чтобы они выглядели привлекательно. Все нержавеющие стали имеют минимальное содержание растворенного хрома 12%, который также называют хромистой сталью. Благодаря растворенному хрому сталь может образовывать защитный слой оксида хрома в сочетании с кислородом. Этот слой толщиной всего несколько нанометров очень эффективно защищает сталь от коррозии. Дополнительное легирование стали достаточным количеством никеля приводит к образованию аустенитной матрицы.Аустенитная хромоникелевая сталь отличается повышенной коррозионной стойкостью по сравнению с хромистой сталью. Разговорные имена включают, например, V2A и V4A. Аустенитная сталь часто используется для домашнего сантехнического и кухонного оборудования. Для дополнительной поддержки коррозионной стойкости в нержавеющую сталь также добавляют азот, помимо хрома, никеля и молибдена, и, возможно, минимизируют содержание углерода. Представителем этой группы материалов является 1.4429 (X2CrNiMoN17-13-3 / AISI 316LN) с очень хорошей коррозионной стойкостью и низкой намагничиваемостью.

Можно ли закалить нержавеющую сталь?

Хотя нержавеющая сталь обладает множеством положительных свойств, во многих областях применения защиты от износа недостаточно. Нержавеющая аустенитная сталь и дуплексная сталь относительно мягкие. Классические методы, такие как азотирование, повышают защиту от износа, но в то же время разрушают хорошие коррозионные свойства материала. Твердые покрытия (хромирование, никелирование, PVD-покрытие) не подходят из-за технологических затрат и «эффекта яичной скорлупы» (твердое наплавленное покрытие — мягкая сердцевина).Что касается промышленного производства, то, помимо качества продукта, рентабельность используемых процессов часто имеет решающее значение. Технологическая цепочка покрытия и производства до конечных размеров дороже, чем термохимическая обработка поверхностного слоя с точной однородностью контура.

Свойства и области применения закаленной нержавеющей стали

Закаленная нержавеющая сталь, используемая в областях, где предъявляются высокие требования к коррозионной стойкости и защите от износа.BORINOX® производит поверхность, которая в 5 раз тверже и выходит за пределы рабочих характеристик ранее мягкой стали. В частности, улучшение стойкости к истиранию, кавитации, повышение усталостной прочности и предотвращение склонности к холодной сварке являются выдающимися характеристиками компонентов, обработанных BORINOX®. Области применения разнообразны и включают сектор потребительских товаров и товаров для дома, машиностроение и строительство, медицинскую технику, автомобилестроение и промышленность комплектующих.

Процесс закалки нержавеющей стали

В принципе, можно принять во внимание четыре различных процесса закалки нержавеющей стали:

  • Термические процессы: определенный нагрев, выдержка и закалка приводят к образованию мартенсита в случае отверждаемых мартенситных или дисперсионно-стойких нержавеющих сталей. В этом методе к стали не добавляются никакие дополнительные элементы. На практике эти процессы известны, например, по закалке лезвий ножей.
  • Термохимические процессы диффузии: путем диффузии элементов, таких как азот, хром, углерод и бор, на поверхность материала, в периферийной области образуются интерметаллические соединения и новые фазы. Образовавшиеся соединения и фазы подвергаются сжимающему напряжению и приводят к желаемому эффекту упрочнения.
  • Покрытия: При нанесении покрытия на сталь наносится слой защиты от износа. К ним относятся, например: хромирование, никелирование, термическое напыление и покрытия PVD.

Деформационное упрочнение: повышение твердости за счет массивной деформации основной конструкции, которая может быть вызвана, например, штамповкой и дробеструйной обработкой.

Недостатки классических процессов упрочнения нержавеющей стали

Классически применяемые решения для закалки нержавеющей стали имеют ряд недостатков. Таким образом, процесс термохимического азотирования, например, помогает защитить от механического износа, но в то же время коррозионная стойкость стали снижается из-за выделения нитридов хрома.Однако сохранение коррозионной стойкости имеет фундаментальное значение во многих областях применения. Мартенситное упрочнение возможно только для сталей с повышенным содержанием углерода и ферритной / мартенситной матрицей. Аустенитные стали и дуплексные стали не подходят для термических процессов. Тем не менее, они составляют наибольшую долю используемых нержавеющих сталей. Покрытия особенно чувствительны к точечным нагрузкам и быстро растворяются при повреждении. Доработка сложной геометрии требует больших затрат.Процессы деформационного упрочнения всегда приводят к ухудшению коррозионных свойств, поскольку повышение твердости происходит из-за образования дефектов решетки. Дефекты решетки в краевой области способствуют коррозии.

Процесс BORINOX®

Обработка BORINOX® создает очень твердую и износостойкую периферийную зону на поверхности нержавеющей стали и специальных сплавов. BORINOX® защищает от истирания, кавитации и усталости, не ухудшая коррозионных свойств стали.Кроме того, BORINOX® помогает улучшить коэффициент трения и эффективно предотвращает холодную сварку металлических комбинаций материалов. Процесс BORINOX @ — это экологически чистый процесс диффузии на основе газа в диапазоне низкого давления. Новаторский процесс перенасыщает периферию стали углеродом и / или азотом. Принудительное растворение в металлической решетке приводит к повышению твердости поверхности до 5 раз без нежелательного выделения соединений хрома. Процесс BORINOX® чрезвычайно стабилен по размерам и также особенно подходит для критических штампованных деталей (режущие кромки, зоны усталостного разрушения).Уникальной отличительной чертой также является возможность частичной обработки поверхностей.

Материалы для процесса BORINOX®

Процесс Borinox подходит для большинства нержавеющих сталей. К ним относятся аустенитные стали (AISI 304, 1.4301, AISI 316 (L), 1.4404, 1.4571…), дуплексные стали (1.4462, AISI 318LN,…), стали с дисперсионным твердением (1.4542, PH 17-4, 1.4545, PH 15-5. …), Мартенсит (1.4057, 1.4122…) и феррит (1.4005, 1.4105…). Для дуплексных сталей, которые состоят из аустенитных и ферритных структурных компонентов, результат обработки с помощью BORINOX® в первую очередь выделяется благодаря равномерному формированию зоны диффузии.Специальные сплавы, такие как сплавы на основе никеля (Inconel® Haynes®, Hastelloy®…) и сплавы на основе хрома кобальта, также подходят для обработки BORINOX®. Особенностью BORINOX® является однородный результат обработки в сочетании с превосходной коррозионной стойкостью сильно деформированных штампованных деталей.

3.7.2 Термическая обработка нержавеющей стали

Нержавеющие стали можно разделить на четыре группы, чтобы различать их реакцию на термическую обработку. Ферритные, аустенитные и мартенситные марки описаны в разделе 4.2. Марки дисперсионного твердения, обозначенные суффиксом PH (например, 15-5 PH), составляют группу, которая, в отличие от трех других, обеспечивает как высокую прочность, так и коррозионную стойкость. Ниже приводится краткий обзор возможностей термообработки четырех групп.

Ферритные нержавеющие стали — Ферритные нержавеющие стали не упрочняются закалкой. Единственная термическая обработка, применяемая к ферритным материалам, — это отжиг, поскольку они развивают минимальную твердость и максимальную пластичность, ударную вязкость и коррозионную стойкость в отожженном и закаленном состоянии.Отжиг также снимает напряжения, возникающие во время сварки или холодной обработки, и обеспечивает более однородную микроструктуру.

Аустенитная нержавеющая сталь — Обычные аустенитные нержавеющие стали упрочняются при холодной обработке, но не могут быть закалены при термообработке. Отжиг используется для оптимизации коррозионной стойкости, мягкости и пластичности; следовательно, после сварки или термической обработки может потребоваться последующий отжиг. Эту группу обычно покупают в отожженном или холодном состоянии.

Мартенситные нержавеющие стали — Максимально достижимая твердость мартенситных нержавеющих сталей зависит в первую очередь от содержания в них углерода. Следовательно, термообработка этой группы по существу такая же, как и для простых углеродистых или низколегированных сталей, но параметры процесса отличаются, поскольку более высокое содержание сплава в этой группе заставляет их реагировать более вяло. Они демонстрируют отличную закаливаемость, так что максимальная твердость достигается в центре секций толщиной до 30 мм (12 дюймов) при воздушном охлаждении.Существует два основных типа термической обработки.

  1. Отжиг снижает твердость и увеличивает пластичность. Полный отжиг является дорогостоящим и требует много времени, и его следует указывать только тогда, когда он требуется для тяжелого формования.
  2. Аустенизация, закалка и отпуск используются для повышения прочности и твердости. Эти процессы также влияют на коррозионную стойкость, иногда требуя балансировки параметров термообработки для оптимизации требований к прочности и коррозионной стойкости.

Нержавеющая сталь с дисперсионным упрочнением (PH) — Наиболее часто кованые марки нержавеющих сталей PH — это 15-5 PH и 17-7 PH. Эти марки сочетают в себе высокую коррозионную стойкость аустенитных марок с прочностью, достижимой у мартенситных марок. Доступны процедуры гомогенизации, кондиционирования аустенита, охлаждения после превращения и дисперсионного твердения (отпуска с выдержкой) для этих марок.

Дуплексные нержавеющие стали — типичные марки для ковки содержат в своей микроструктуре смесь аустенита и феррита.Обычно они не подвергаются термической обработке, кроме отжига.

Вернуться к содержанию

множество ( ‘#markup’ => ‘

Нержавеющие стали можно разделить на четыре группы, чтобы различать их реакцию на термическую обработку. Ферритные, аустенитные и мартенситные марки описаны в разделе 4.2. Марки дисперсионного твердения, обозначенные суффиксом PH (например, 15-5 PH), составляют группу, которая, в отличие от трех других, обеспечивает как высокую прочность, так и коррозионную стойкость. Ниже приводится краткий обзор возможностей термообработки четырех групп.

Ферритные нержавеющие стали — Ферритные нержавеющие стали не упрочняются закалкой. Единственная термическая обработка, применяемая к ферритным материалам, — это отжиг, поскольку они развивают минимальную твердость и максимальную пластичность, ударную вязкость и коррозионную стойкость в отожженном и закаленном состоянии. Отжиг также снимает напряжения, возникающие во время сварки или холодной обработки, и обеспечивает более однородную микроструктуру.

Аустенитная нержавеющая сталь — Обычные аустенитные нержавеющие стали упрочняются при холодной обработке, но не могут быть закалены при термообработке.Отжиг используется для оптимизации коррозионной стойкости, мягкости и пластичности; следовательно, после сварки или термической обработки может потребоваться последующий отжиг. Эту группу обычно покупают в отожженном или холодном состоянии.

Мартенситные нержавеющие стали — Максимально достижимая твердость мартенситных нержавеющих сталей зависит в первую очередь от содержания в них углерода. Следовательно, термообработка этой группы по существу такая же, как и для простых углеродистых или низколегированных сталей, но параметры процесса отличаются, поскольку более высокое содержание сплава в этой группе заставляет их реагировать более вяло.Они демонстрируют отличную закаливаемость, так что максимальная твердость достигается в центре секций толщиной до 30 мм (12 дюймов) при воздушном охлаждении. Существует два основных типа термической обработки.

  1. Отжиг снижает твердость и увеличивает пластичность. Полный отжиг является дорогостоящим и требует много времени, и его следует указывать только тогда, когда он требуется для тяжелого формования.
  2. Аустенизация, закалка и отпуск используются для повышения прочности и твердости. Эти процессы также влияют на коррозионную стойкость, иногда требуя балансировки параметров термообработки для оптимизации требований к прочности и коррозионной стойкости.

Нержавеющая сталь с дисперсионным упрочнением (PH) — Наиболее часто кованые марки нержавеющих сталей PH — это 15-5 PH и 17-7 PH. Эти марки сочетают в себе высокую коррозионную стойкость аустенитных марок с прочностью, достижимой у мартенситных марок. Доступны процедуры гомогенизации, кондиционирования аустенита, охлаждения после превращения и дисперсионного твердения (отпуска с выдержкой) для этих марок.

Дуплексные нержавеющие стали — типичные марки для ковки содержат в своей микроструктуре смесь аустенита и феррита.Обычно они не подвергаются термической обработке, кроме отжига.

Вернуться к содержанию

‘, ‘#printed’ => правда, ‘#type’ => ‘разметка’, ‘#pre_render’ => множество ( 0 => ‘drupal_pre_render_markup’, 1 => ‘ctools_dependent_pre_render’, ), ‘#children’ => ‘

Нержавеющие стали можно разделить на четыре группы, чтобы различать их реакцию на термическую обработку. Ферритные, аустенитные и мартенситные марки описаны в разделе 4.2. Марки дисперсионного твердения, обозначенные суффиксом PH (например,g.15-5 PH) составляют группу, которая, в отличие от трех других, обеспечивает как высокую прочность, так и коррозионную стойкость. Ниже приводится краткий обзор возможностей термообработки четырех групп.

Ферритные нержавеющие стали — Ферритные нержавеющие стали не упрочняются закалкой. Единственная термическая обработка, применяемая к ферритным материалам, — это отжиг, поскольку они развивают минимальную твердость и максимальную пластичность, ударную вязкость и коррозионную стойкость в отожженном и закаленном состоянии. Отжиг также снимает напряжения, возникающие во время сварки или холодной обработки, и обеспечивает более однородную микроструктуру.

Аустенитная нержавеющая сталь — Обычные аустенитные нержавеющие стали упрочняются при холодной обработке, но не могут быть закалены при термообработке. Отжиг используется для оптимизации коррозионной стойкости, мягкости и пластичности; следовательно, после сварки или термической обработки может потребоваться последующий отжиг. Эту группу обычно покупают в отожженном или холодном состоянии.

Мартенситные нержавеющие стали — Максимально достижимая твердость мартенситных нержавеющих сталей зависит в первую очередь от содержания в них углерода.Следовательно, термообработка этой группы по существу такая же, как и для простых углеродистых или низколегированных сталей, но параметры процесса отличаются, поскольку более высокое содержание сплава в этой группе заставляет их реагировать более вяло. Они демонстрируют отличную закаливаемость, так что максимальная твердость достигается в центре секций толщиной до 30 мм (12 дюймов) при воздушном охлаждении. Существует два основных типа термической обработки.

  1. Отжиг снижает твердость и увеличивает пластичность. Полный отжиг является дорогостоящим и требует много времени, и его следует указывать только тогда, когда он требуется для тяжелого формования.
  2. Аустенизация, закалка и отпуск используются для повышения прочности и твердости. Эти процессы также влияют на коррозионную стойкость, иногда требуя балансировки параметров термообработки для оптимизации требований к прочности и коррозионной стойкости.

Нержавеющая сталь с дисперсионным упрочнением (PH) — Наиболее часто кованые марки нержавеющих сталей PH — это 15-5 PH и 17-7 PH. Эти марки сочетают в себе высокую коррозионную стойкость аустенитных марок с прочностью, достижимой у мартенситных марок.Доступны процедуры гомогенизации, кондиционирования аустенита, охлаждения после превращения и дисперсионного твердения (отпуска с выдержкой) для этих марок.

Дуплексные нержавеющие стали — типичные марки для ковки содержат в своей микроструктуре смесь аустенита и феррита. Обычно они не подвергаются термической обработке, кроме отжига.

Вернуться к содержанию

‘, )

Осадочное твердение: Нержавеющие стали — Раствор и возраст

Термическая обработка с осаждением упрочняет материалы, позволяя контролируемому высвобождению компонентов с образованием кластеров осадка, которые значительно повышают прочность компонента.

Льготы

Существует множество литых и деформируемых сплавов нержавеющей стали, которые могут иметь различные желаемые характеристики, улучшенные либо обработкой на твердый раствор, либо обработкой на твердом растворе и дисперсионным упрочнением. Такие характеристики, как механическая прочность и коррозионная стойкость при комнатной температуре и / или повышенных температурах, обычно улучшаются такими термообработками.

Применение и материалы

Свойства дисперсионно-твердеющих нержавеющих сталей можно улучшить путем выбора соответствующих параметров термообработки.Использование только обработки на твердый раствор или обработки на твердый раствор с последующим дисперсионным упрочнением обычно используется с дисперсионно-твердеющими нержавеющими сталями.

Обработка раствора

  • Во время производственной обработки большинство материалов может подвергаться деформационному упрочнению, что ограничивает возможность дальнейшей обработки материала. Обработка раствором в процессе производства (снятие напряжения) может уменьшить это состояние упрочнения, чтобы обеспечить возможность дальнейшей обработки.
  • Производственные процессы, такие как пайка, сварка или лазерная / газовая резка, могут оказывать нежелательное влияние на свойства материала, которое может быть отменено обработкой раствором перед дальнейшей последующей обработкой.
  • Производственные процессы могут привести к преждевременному запуску процесса окончательного твердения при атмосферном старении, который можно обратить вспять путем повторной обработки раствора перед дальнейшей обработкой.
  • Не рекомендуется вводить в эксплуатацию материал, обработанный только раствором, из-за наличия неотпущенного мартенсита, который может привести к хрупкому разрушению и нежелательной потере коррозионной стойкости. Примерами являются 15-5PH, 17-4PH и Ph23-8Mo.

Осадки возрастного упрочнения

  • Разработка окончательных свойств материала, необходимых для удовлетворения конкретных критериев проектирования детали, обычно требует, чтобы материал (отливка / деформируемый материал) подвергался длительному циклу термообработки при более низкой температуре для развития микроструктуры конкретного сплава; этот процесс называется дисперсионным старением.
  • Обычно этот этап выполняется в конце или ближе к концу производственного процесса, поскольку процесс термообработки приводит к значительному увеличению твердости материала и имеет место предсказуемое изменение размера (усадка), которое необходимо учитывать. Затраты на обработку могут резко возрасти, если требуется обработка с упрочнением после старения.
  • Типичные примеры материалов: 15-5PH, 17-4PH, 17-7PH и Maraging 250.
  • Типичные обозначения термической обработки — H900 или h2075; где H900 означает старение при 900 ° F в течение одного часа, а h2075 означает старение при 1075 ° F в течение 4 часов.Во всех случаях важно начинать с материала, который находится в состоянии, обработанном раствором или более часто называемом состоянием A.

Подробности процесса

  • Обработка раствора обычно выполняется при температурах от 1700 до 1950 ° F в вакууме с последующим быстрым охлаждением газовым вентилятором до комнатной температуры. Как правило, перед дополнительной обработкой материал необходимо охладить до температуры ниже 90 ° F (или ниже, в некоторых случаях).
  • Группа метастабильных сплавов (например, 17-7PH) требует нескольких промежуточных стадий обработки после обработки на твердый раствор для достижения желаемых свойств перед дисперсионным старением.Эти этапы включают кондиционирование аустенита и замораживание для обеспечения полного превращения аустенита в мартенсит.
  • Осадочное упрочнение при старении обычно проводят при температурах от 900 до 1150 ° F в вакууме, инертной атмосфере или воздухе в течение времени выдержки от 1 до 4 часов в зависимости от конкретного материала и указанных характеристик.
  • Применимые промышленные спецификации включают SAE AMS 2759/3.

Закалка нержавеющей стали 304 и 316 (аустенитная)


образование .

—-
Изд. примечание: эта нить быстро разрослась, поэтому:
1). мы перенесли механическое / деформационное упрочнение на резьбу 13127;
2). мы перенесли гальваническую обшивку и твердые покрытия на резьбу 1576; 3). мы перешли на нержавейку 4xx или другие подложки на резьбу 48866; а также 4). мы сохранили эту резьбу для азотирования и аналогичных процессов для цементации 3xx нержавеющая сталь 🙂


2004 г.

A. 304 — это аустенитная нержавеющая сталь. Вы не можете его полностью закалить. Возможно, вы сможете его нитридировать, но это, вероятно, создаст больше проблем, чем того стоит; азотирование снизит коррозионную стойкость.

—-
Изд. Примечание: мы всегда ценим полезные и содержательные ответы Тоби! Но с годами мы узнали, что мы не можем публиковать рекомендации по бренду / источникам (почему?)

A. Мы предлагаем так называемый [удалено редактором] поверхностной упрочнения для аустенитных нержавеющих сталей. Наша обработка уникальна, поскольку, в отличие от азотирования, она не снижает коррозионную стойкость аустенитной нержавеющей стали, а также не меняет размер, форму, цвет или шероховатость поверхности детали.Покрытие не добавляется. Поверхность упрочняется чистой диффузией, что приводит к твердости поверхности от 1100 до 1200 по Виккерсу (сравнимо с> 70 C по Роквеллу) для нержавеющей стали 316.

Обработанные детали из аустенитной нержавеющей стали с очень жесткими допусками можно упрочнять без дополнительной обработки.



5 декабря 2018

Q.Привет всем,

Я нашел эту резьбу, когда смотрел на обработку поверхности нержавеющей стали 304. И прежде чем кто-нибудь скажет мне не использовать 304, это не вариант. Я читал о диффузии углекислого газа и азота в поверхность, чтобы вызвать отвердение на уровне поверхности.

Я хотел бы больше узнать об этой технологии …
Какие температуры задействованы?
Какое оборудование необходимо?
Может сработает что-нибудь вроде автоклава?
Какое давление газа требуется?
Сколько времени это займет?

Любая информация о том, как применяется эта обработка поверхности, будет представлять большой интерес.


6 декабря 2018

A. Hi Phil,

Науглероживание, азотирование и нитроцементация — все это очень специализированная обработка поверхности закаленных сталей. Лучше обратиться к местным компаниям по термообработке, которые предлагают эту услугу, чем пытаться настроить ее с самого начала.

Если вы решили попробовать это сами, я бы посоветовал нанять консультанта на несколько дней, чтобы поговорить с вами о том, что это может быть связано. Затраты на установку не будут небольшими.


6 декабря 2018

A. Привет, Фил!

AISI 304 — не лучший вариант для закаливания. Науглероживание НЕ подходит, если вы хотите сохранить его антикоррозионные свойства. Однако азотирование можно провести (но это действительно сложно, поскольку оно обычно используется для обработки средне- и высокоуглеродистых сталей).

Газовое азотирование включает около 500 ° CC, впрыск аммиака и много часов в закрытой печи. Автоклав не подойдет, я думаю, вам нужна печь с некоторым положительным давлением, но в этом процессе нет высокого давления.Вы можете обратиться к руководствам и справочникам (ASM или Metal Handbook) по этому вопросу, и я бы проверил такие статьи, как эта: br http://www.worldstorph.org/Files/issf/non-image-files/PDF/Euro_Inox/Surface_Harpting_EN.pdf (Я не знаю, могу ли я связать это, Тед; вы удалите его, если я не могу)

Вы можете искать другие способы лечения, такие как химическое никелирование с высоким содержанием фосфора для повышения твердости поверхности, но если вам нужно, чтобы деталь не менялась его размер, дополнительное покрытие не подойдет.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован.