Как закалить металл для ножа

Обновлено: 27.04.2024

Кузнечное дело, как могло бы показаться, давно ушло в бытие. Зачем мастерить себе сложнейшие конструкции, в частности, ножи и кинжалы. Если на прилавках магазинов довольно широкий выбор этих изделий, с сертификатами и инструкциями, да и, вообще, в красивой упаковке с бантиком.

Ковка как хобби

Многим простым обывателям, такое дело как изготовление ножей своими руками, может даже показаться, простой тратой времени. Но они окажутся неправы.

На самом деле, такую «тягу» к металлу, можно назвать таким же хобби, как и вышивание крестиком. Вы не поверите – удовлетворения от своего творения мастер получит в тысячу раз больше, чем просто пойти и купить клинок.

Выбор стали для кованого ножа

Это важнейший вопрос, при изготовлении клинка ручной работы. Надо в первую очередь определиться, для каких целей будет изготавливаться изделие. И уже исходя из ответа на данный вопрос, задуматься, какую сталь использовать для изготовления ножа.

Не секрет, что альтернатив для различных изделий немало. Но стоит учитывать, как себя будет вести металл на всех этапах ковки, в том числе и как его закаливать.

Подойти к этому вопросу, нужно довольно тщательно и щепетильно, чтобы в заключение изготовления не вышло казуса. Любой металл, обладает пятью основными свойствами:

Прочность – способность металла сохранять свои качества при воздействии разных внешних сил. К примеру, проверка на прочность проходит при изгибе или при сильном ударе.
Твердость – это способность металла сопротивляться проникновения в его структуру более твердых сплавов. То есть способность к сопротивлению деформации.
Устойчивость к износу – устойчивость истирания материала во время использования, кстати, косвенно зависит от твердости.
Пластичность – простыми словами, возможность материала рассеивать или поглощать энергию во время удара.
Красностойкость – довольно важный показатель именно для ковки. Твердые марки стали считаются самыми красностойкими, так как температура ковки составляет выше 900 градусов по Цельсию. А плавится она при полутора тысячах градусов.

Также надо не забывать, что определенные добавки придают легирующие свойства разным маркам стали. Эти добавки в определенном процентном содержании в металле, в итоге и определяют непосредственно марку стали. Таких элементов может быть разное количество, и в процентном содержании тоже.

Дополнительными химическими элементами могут быть: хром, ванадий, вольфрам, кремний, углерод, молибден, кобальт и никель. Соответственно и сталь приобретает разные свойства. А уже исходя из марки стали, специалистами определяется, для каких нужд и целей, требуется использовать то или иной материал.

Также вышеперечисленные свойства материала, сильно связаны между собой, если в большей степени присутствует одно качество, то любое другое из них уменьшается в своих свойствах.

Это нормальная практика, и принимать это нужно как неизбежное. Создать, идеальный клинок содержащий, все эти пять качеств в высшей степени, не удастся.

К наиболее пользующимися успехом, среди любителей «домашней ковки» марок стали, можно отнести: Х12МФ, У7, У8, У9, У16, 65Г, Р6М5, ШХ15. В зарубежной металлургии такая сталь маркируется немного иначе: 1095, 52100, O-1, M-2, AUS, ATS-34, A-2, 440C. Но по качеству и примесям они соответствуют нашим отечественным.

Такие стали используют при изготовлении буров, тросов, сверел, подшипников и напильников. Это и объясняет, довольно широкое применение при самостоятельной ковке этих материалов.

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.

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.

Конструкция и чертеж ножа

Как уже выше говорилось, для начала следует попробовать выковать ненужную любую железяку и не раз. И только потом пробовать выковать для начала самую простую и ходовую форму кухонного ножа.

Отнеситесь к этой стадии посерьезнее, не бойтесь рисовать на бумаге. «Прикиньте» сколько имеется металла, стоит обязательно учитывать, что много из него уйдет на угар и окалины.

Финский клинок, тоже довольно прост своей конструкцией, можно выбрать и его, в виде «первенца». Им также замечательно можно орудовать на кухне или в других условиях. И мы вам гарантируем, что если он у вас удастся – клинок станет самым любимым.

Одно довольно важное замечание, изучите внимательно характеристики холодного оружия, и при изготовлении обязательно придерживайтесь определенных правил. Одно дело иметь при себе холодное оружие, а совсем другое – изготовление оного.

Или если вы решите его подарить близкому человеку, то уже будет распространение и статья за это предусмотрена, вплоть до лишения свободы. Будьте осторожны в этом.

Нарисовав на листе бумаги будущий клинок, может даже будет лучше сделать из него шаблон из картона. Рисовать нужно чертеж-схему, с расстановкой всех размеров и незабываем про рукоять. Шаблон может очень пригодиться при создании спусков, лезвия, и в общем и целом, вид изделия будет перед глазами.

Пошаговые инструкции по изготовлению кованых ножей из разных материалов

При выборе материала для ковки, если вы не знаете его марку стали, то можно прибегнуть к помощи специальных справочников. Где даже приблизительные знания, очень помогут в работе с выбранным материалом.

Для любителя будет первый раз достаточно сложен, но некоторые люди доводят свое хобби, до небольшого бизнеса. И они выполняют все манипуляции уже на «автомате». Но новичку, не нужно ничего бояться, запастись терпением и все получится.

Клинок из напильника

Согласно специальному справочнику, их изготавливают из стали 9ХС, она является инструментальной легированной. Закалка ее производится при 870 °С, а отпуск от 180 до 240 °С.

Прекрасно поддается ковке при температуре 1180 °С и заканчивают при 800 °С. Обратите внимание, вся информация взята из справочных источников. И это только малая ее часть.

Ну что ж, продолжим по существу:

Первым делом, обязательно нужно снять напряжение с самого инструмента. Для этого его держат в печи в течение 4-5 часов при температуре около 600 °С. Затем постепенно остужают естественным образом в течение суток. Если его резко охладить, результат не обрадует, он может расколоться или рассыпаться.
Следующий этап непосредственно ковка, доводим клинок в печи до нужных нам 1180 °С, для этого можно использовать термопару в печи или воспользоваться специальной таблицей цвета для этой стали.
Когда нагрев достигнет должного значения, заготовку клещами вынимают из печи и проковывают (обжимают) по всей поверхности, надо успеть это сделать за один нагрев.
Затем принимаются за формирование полосы. Опять разогревают металл и проковывают полосу нужной толщины. Опытные мастера сразу делают спуски, но новичкам пока этого делать не стоит. Заготовку опять нагревают и куют хвостовик.
Поковка хвостовика, задача несложная, вместе с ней придают форму плечам клинка.

По завершении всех действий клинок оставляют в горне или печи до полного остывания. Алгоритм поковки всех ножей выглядит приблизительно также, но существуют и значимые отличия. По этой причине рассмотрим еще один вариант ковки.

Клинок из рессоры

Нож из рессоры автомобиля, можно честно сказать сделать и без оковки, просто вырезать профиль, сделать РК, спуски и клинок практически готов. Но толщина ее конечно же слишком толстая, как правило, около 10 мм. И все-таки, чтобы сделать настоящий, надежный нож, лучше его проковать:

Для начала обязательно ее ободрать болгаркой от ржавчины и от нагара автомобильного выхлопа, затем разрезать на нужные нам куски.
Следующим шагом, навариваем пруток к отрезанному куску и накаляем ее докрасна и начинаем проковку, и так несколько раз до требуемой толщины.
Затем отрезаем приваренный пруток, и будем выполнять троекратный отжиг, до светло-красного оттенка, а проверять температуру лучше всего магнитом. Этот процесс называется нормализацией, или проще говоря, снятием напряжения с металла. После каждого нагрева оставляем заготовку остывать на воздухе и опять нагреваем.
После процесса нормализации, оставив заготовку в зале до полного остывания, вынимаем ее и в принципе она готова для обдирки нагара. Затем размечаем ее в соответствии с шаблоном и болгаркой или на станке с обдирочным кругом придаем ему форму, делаем спуски, РК и т.д.

Последним этапом будет закалка и отпуск клинка, и, конечно же, рукоять. Это уже на вкус мастера, насадной вариант или накладной. Кованые ножи из рессоры, довольно жестки до 60 HRC. Из такого материала хорошо делать ножи для охоты.

Клинок из сверла

Особенность ковки из сверла, заключается в определенном секрете самого сверла. Сверла выполняются из стали P6M5, клинок из такой стали будет отличаться износоустойчивостью и затачивать его будет довольно легко.

Самое интересное, что сверла малого диаметра выполнены полностью из такой стали. А вот сверло с большим диаметром и немалой длины спиральные рабочие части выполняют из P6M5, а остальная часть из обычного металла. Можно предположить, что в целях экономии.

Нужно четко понять, где кончается один тип стали и начинается другой. Делается это довольно просто: требуется сделать «болгаркой», тонкий распил по всей длине. Где будет сильно искрить и искры будут желто-оранжевые, это простой метал.

Там же где меньше искр и искры красноватые, это легированная сталь. В этом месте делаем отметку, своеобразное разделение на клинок и его хвостовик:

Разжигаем горн, и помещаем туда сверло, желательно сделать так, чтобы хвостовая часть не нагревалась. Опять заглядываем в справочник и видим, что температура ковки 900-1250 °С. Но ковать на этом этапе не следует. Как только сталь наберет такую температуру, нужно срочно вынуть сверло из печи, хвост зажать в тиски, а верхнюю часть ухватить разводным ключом. И начинать делать движения «разворачивающие» металл. Делать все надо очень быстро иначе он остынет и есть риск сломать его.
Кстати, не бойтесь, если с первого раза вывернуть сверло не получилось – нагревайте еще раз и продолжайте, пока не получите более или менее плоскую заготовку. И начинаете ковку до нужной толщины. Следите за цветом металла, на холодную может сломаться. Добейтесь толщины в 4-5 мм.
Выковываем острие ножа, аккуратными ударами получаем закругленную форму клинка. Опять же, для профессионалов самая возможность выковать РК и спуск, новичкам же пока этого делать не стоит. Стоит постоянно следить за толщиной клинка и его цветом. Удары должны быть очень точны.
Затем проковываем хвостовик, здесь работы гораздо меньше, по вкусу кузнеца – оставить его толще или вытянуть подлиннее.

Когда металл остынет, можно провести обдирочные работы и выровнять спуски. В общем, доводим дело до логического конца и в обязательном порядке закаляем клинок и отпускаем.

Клинок из подшипника

Довольно популярны в народе, ножи своими руками из подшипников больших диаметров. Но некоторые искусные мастера могут сделать маленький клинок, всего лишь из одного ролика.

В данном случае нам понадобятся сами обода, и на практике люди рекомендуют внутренний обод. Для их изготовления сталь используется типа ШХ15, что при правильной термообработке (закалка + отпуск), прочность можно получить 60-64 по шкале Роквелла.

На самом деле, ковка из обода подшипника не сильно отличается от ковки из сверла. Расписывать пошагово нет смысла, получится только повторение материала. А вот нюансы обозначим:

Заготовка, в отличие от сверла, раскручиваться не будет, а будет выпрямляться до прямой полосы.
Длину заготовки нужно взять с запасом в 1-2 см, так как будет привариваться пруток для удобства работы.
Удобнее сделать рукоять накладной, меньше возни с ковкой хвостовика.

Вот и все мелкие замечания. А все остальные действия абсолютно одинаковы. Сталь очень высокого качества, способная работать в агрессивных сферах, химический состав очень богат добавками. Из нее лучше всего выйдет охотничий нож, будут присутствовать все необходимые качества.

Клинок из троса

Сталь в тросе, не всегда отвечает всем положенным характеристикам для хорошего ножа. И процесс ковки довольно непрост. Но такие клинки чаще всего выполняют, из-за красивого рисунка, остающегося после ковки. Он напоминает дамасскую сталь.

К слову сказать, очень много мошенников этим пользуются и выдают такие ножи за редкие варианты из дамасской стали. Для новичков ковка из троса будет довольно проблематична, не рекомендуется с нее начинать. Ну что ж посмотрим, что выйдет:

Ковка ножа из троса, начинается с его накаливания, ничего не обычного. Вот только рукоять у таких клинков, часто выполняют из того же троса, и получается цельнометаллический нож. Это довольно необычно и красиво смотрится.
Разберем проблему, о которой говорилось выше. Она заключается в том, что при ударе молота, проволока из которой трос сделан «расползается» в разные стороны. Существует два выхода из положения. Первый способ, перед тем как начать с ним работать нужно трос проварить по всем большим канавкам. А второй заключается в мастерстве кузнеца, и сварка происходит именно печная.
Мы не любим простых путей и способ номер два более профессионален и интересен. Раскалив трос до ярко-красного цвета, вынимаем его и посыпаем бурой и опять отправляем в печь. Это подготовка к кузнечной сварке.
После того как трос обработали бурой со всех сторон, можно приступать к ковке. Бура – соль тетраборной кислоты, помогающая сварному процессу.
Трос раскаляем до 900-1200 °С и наносим удары тяжелым молотом. Стараемся при этом сохранить волокна троса вместе. Тренироваться можно сколько угодно раз, главное посыпать бурой.

Выковываем клинок нужной нам формы и толщины, затем обрабатываем конечными операциями. Спуск, режущая кромка и т.д. Клинки из троса делают нечасто, в использовании он не очень практичен, а как сувенир – будет очень крут.

Пару слов про рукояти, для клинков, изготовленных такими способами. В этом плане нет ничего необычного, все дело во вкусе мастера. Хотите, делайте насадную из дерева, хотите из накладок.

А может вам захочется сделать особую рукоять, из рога или кости животного, тоже дело абсолютно индивидуальное. Куйте себе на здоровье, берегите нервы, не забывайте пользоваться справочными материалами по маркам стали, и у вас все получится.

Закалка и отпуск клинка

Перед закалкой, в некоторых случаях лучше всего сделать нормализацию клинка, для снятия напряжения метала. Все зависит от того, с какой сталью вы работаете.

Закалка, технически не сложная процедура, но требующая очень большого внимания, этим процессом можно загубить все изделие. И труды все будут напрасны. Сильно клинок не нагревают в пределах 700 °С (опять же зависит от металла). Классическим вариантом считается, закалка через масло в воду.

Масло моторное синтетическое, можно отработку. Вода, подсоленная 2-3 ложки соли на литр воды, температура комнатная. Когда сталь прогрелась и светится светло-красным оттенком, вынимаем клинок и опускаем в масло на 2-3 секунды, а затем в воду. И так делаем минимум 3 раза, с каждым разом увеличивая время опускания в масло на 2 секунды.

Повторюсь, что это классический вариант и для каждой марки стали свои способы закалки. Бывает на сухую закаляют не опуская в жидкости.

Отпуск клинка процедура очень нужная, и самая простая. После закалки металлу надо дать «отдохнуть». После перенесенного им «стресса», шутка. Хотя многократное доведение его до максимальных температур, действительно стрессовая ситуация для кристаллической решетки металла. Есть разные способы, можно подержать над открытым огнем, можно положить в духовку на пару часов. Но, в конечном счете остывать оставляем во всех случаях естественным путем.

Надеемся, что статья получилась полезной и интересной как и для начинающих мастеров любителей, так и для профессионалов.

Как в домашних условиях правильно закалить стальной нож, сделанный из пилы или рессоры

Закалка режущих рабочих инструментов проводится с целью придания материалу повышенной прочности и твердости. Процедура не отличается сложностью и представляет собой нагрев стального изделия до определенной температуры, а затем его постепенное охлаждение. В домашних условиях часто закаляют ножи, топоры и другой строительный инвентарь, поскольку в магазинах не всегда можно найти качественный инструмент.

Дорогостоящей техники для проведения закалки не потребуется. Температурный режим и длительность термообработки зависят от вида стали. Обсудим, какие материалы и оборудование необходимо подготовить для того, чтобы самому закалить нож из рессоры или клапана.

Из какой стали должен быть нож, который можно закаливать?

Прежде, чем приступать к закаливанию ножа, необходимо узнать, из какой стали изготовлен инструмент. Сама по себе сталь представляет собой сплав углерода и железа. В зависимости от марки в состав могут быть добавлены другие примеси:к, молибден, кальций, хром и т.д. Чем меньше углерода в сплаве, тем более гибким и пластичным, но менее износостойким будет инструмент.

Высокоуглеродистая, или нержавеющая сталь – распространенный материал для изготовления клинков ножей. Из нее получается хороший режущий инструмент, прочный и крепкий. Особой популярностью у потребителей пользуется нержавеющая сталь марки 420 НС. Чем выше содержание углерода в стали, тем прочнее будет клинок, но вместе с тем и затачивать нож во время обработки придется дольше. Высокоуглеродистую сталь закаливают в специальной камере – для этой цели лучше всего подходит муфельная печь.

Сталь с низким содержанием углерода – более твердая и пластичная, чем нержавеющая, но менее износостойкая и чаще подвергается коррозии. Малоуглеродистые сплавы, в маркировке которых содержатся цифры 10, 20 и 25, закалке не подвергают.

Проще всего работать со сталью марок 45 и 50. Маркировку материала, из которого изготовлен инструмент, обычно указывают на клинке.

Что потребуется для закалки ножа в домашних условиях?

Как правильно закалять ножи в домашних условиях? Процедура закалки не отличается особой сложностью и трудоемкостью. Необходимо следить за временем обработки сплава, соблюдать необходимую температуру нагрева и охлаждения.

Высокоуглеродистые сплавы можно закаливать дома только при наличии специального оборудования – муфельной печи. Для прокаливания клинков из конструкционной стали подойдет самый обычный костер или газовая горелка. Также для проведения работы потребуются угли для розжига костра и несколько больших емкостей. Чтобы удерживать над пламенем огня раскаленную сталь, используются кузнечные щипцы. Для защиты глаз следует заранее подготовить специальные очки. Чтобы закрыть лицо и тело от летящих из костра искр, понадобится защитный костюм из натуральных материалов – например, хлопка.

Самостоятельному закаливанию подлежат самодельные ножи и клинки, изготовленные из подручных средств. Для этого подойдут напильники, пилы, клапаны, подшипники, рессоры и прочее. Закаленный по всем правилам инструмент приобретает прочность и высокую износостойкость, при этом новые свойства могут сохраняться на протяжении десятилетий.

Как изготовить камеру для закаливания?

Лучше всего для проведения процедуры закаливания подходит камера, в которой изделие постепенно нагревается до нужной температуры, а затем плавно охлаждается. Чтобы изготовить такую печь, потребуется огнеупорный материал – обычно используют глину.

Для начала следует сделать заготовку печи из твердого картона. Размеры заготовки – 20*10*7,7 см. Картон заранее следует пропитать парафином. Когда картонная коробка готова, на нее следует нанести слой сырой глины, особое внимание уделяя стыкам – в них не должно быть щелей. Отдельно из глины лепится дверь камеры.

Далее заготовку следует высушить, а затем нагреть в печи при температуре 90-100 С, чтобы удалить остатки влаги. После этого изделие обжигают при температуре 900 С, а затем медленно остужают, не открывая дверцу печи.

Для создания нагревателя будущей камеры используют проволоку из нихрома диаметром 0,75 мм. Потребуется около 18 м проволоки, которую нужно аккуратно намотать на корпус камеры. Затем обмотку следует промазать сырой глиной, чтобы предотвратить замыкание. После этого в корпусе камеры проделать 2 отверстия – для визуального контроля за процессом обжига и для установки измерительной термопары. Готовая печь для обжига получается легкой – ее вес не превышает 10 кг.

Технология закалки ножа в печи, правила выбора температуры

Чтобы правильно закалить клинок, необходимо знать состав сплава, из которого он сделан:

сплав с низким содержанием углерода закаливают при температуре 750-950 С;
для высокоуглеродистой стали оптимальный температурный диапазон – 680-850 С;
легирующие сплавы стали с примесями подвергают разогреву до 850-1150 С.

Методика проведения закалки очень проста, с ней справится даже начинающий мастер. Чтобы закалить нож, сделанный из пилы, подшипника или рессоры, необходимо трижды прогреть клинок до заданной температуры в муфельной печи до ярко-красного цвета. В промежутках между нагревом изделие необходимо правильно охлаждать, при этом с каждым разом увеличивая время нахождения изделия в охлаждающей субстанции.

Как узнать, до какой температуры прогрелась закаляемая сталь? На производстве для этой цели используют специальное оборудование – пирометр. В домашних условиях мастера определяют температуру прокаливания по цвету стали.

Существует 4 группы оттенков, которые приобретает железо во время закалки:

красно-коричневый – температура закалки достигла 530-600 С;
бордовый – сплав нагрелся до 650-700 С;
ярко-красный – температура в муфельной печи в районе 750-950 С;
оранжевый – пик каления при температуре 950-1000 С.

По цвету стали легко можно определить температуру каления – чем светлее материал, тем жарче в муфельной печи. Если калению подвергается изделие с гладкой поверхностью, при нагреве на нем образуется разноцветный слой в виде радуги, свидетельствующий о протекающем процессе окисления. Чем ярче цвета, тем выше температура нагрева.

Как закаливают нож с помощью графита?

Чтобы придать прочность самодельному ножу с толстым лезвием, используют процедуру закалки с помощью графита. По этой технологии закаливанию подвергается не весь инструмент, а лишь его режущая часть, что значительно упрощает работу. Другое название такой закалки – цементация. Главная ее цель – повысить твердость и износостойкость металла.

Графит можно получить из обычных пальчиковых батареек или простого карандаша. Для процедуры цементации потребуется измельчить графитовый стержень до состояния порошка. Затем необходимо подготовить лист металла – например, оцинкованный профиль, на котором будет размещен графитовый порошок. Для проведения закалки потребуется источник питания – в идеале, импульсный сварочный аппарат постоянного тока. При его отсутствии подойдет другой прибор, выдающий постоянный или переменный ток напряжением 30-60 вольт.

Технология закаливания выглядит следующим образом:

на лист металла насыпать порошок графита;
к основанию металлической подложки подключить «плюс» сварочного аппарата, к кромке ножа – «минус»;
с помощью настроек выставить минимальную мощность и включить прибор;
медленно, плавными движениями проводить кромкой ножа по графитовому слою, не допуская соприкосновения с металлической подложкой;
следить за тем, чтобы графитовый слой не загорелся.

Вся процедура закалки занимает не более 5 минут. Как только кромка лезвия нагревается, нож необходимо сразу убирать.

Охлаждение клинка

Существует 2 способа охлаждения закаленной стали – в емкости с водой или маслом. Нержавеющие сплавы необходимо охлаждать с помощью минерального масла, низколегированные профили – в воде с добавлением поваренной соли. Неверный выбор способа охлаждения может свести на нет всю процедуру закаливания. Не рекомендуется использовать комбинированное охлаждение – последовательное опускание изделия в емкости с водой и маслом.

Как выбрать правильный метод охлаждения? Выбор зависит от цели и способа каления:

раскаленные докрасна стальные изделия остужают в масле, при этом после каждой последующей термообработки режим охлаждения должен длиться дольше предыдущего, завершающий процесс проводится в воде;
клинки с двусторонним лезвием охлаждают по другой схеме – сначала раскаленное изделие опускают в воду, а затем – в бочку или ведро с минеральным маслом;
чтобы придать металлу максимальную упругость, после нагрева следует опустить изделие в кипяток на 2 часа, а затем – в холодную воду.

Как закалить отдельные части лезвия?

Самая распространенная ошибка при домашнем закаливании стали – перегрев изделия. В результате перекаливания инструмент становится хрупким, и на нем могут образоваться трещины, которые значительно ухудшают качество сплава.

Чтобы избежать таких последствий, следует отдельные зоны лезвия ножа закалять в разных условиях. Режущую часть лезвия прокаливают однократно до появления ярко-оранжевого цвета, температура каления при этом доходит до 1000 С. Ту часть, которая после закалки не нужно затачивать, следует трижды прокалить до температуры 280 С. При отсутствии прибора для измерения температуры интенсивность нагрева в камере определяют по оттенку раскаленного сплава – он должен стать фиолетовым.

Как оценить качество закалки?

Чтобы проверить самодельный нож из дисковой пилы или другого инструмента на качество после закаливания, необходимо с помощью напильника сделать несколько движений по лезвию. Если закалка прошла успешно, напильник будет легко скользить. Если же изделие липнет к напильнику, а кромка лезвия сгибается, закалка выполнена не до конца – в этом случае процедуру термической обработки придется повторить.

Проверить качество закаленного изделия можно следующим образом:

после заточки нож должен оставаться острым длительное время;
лезвие не деформируется при соприкосновении с твердыми материалами;
металл приобретает гибкость и пластичность, при этом оставаясь прочным.

Чтобы избежать термической деформации изделия, помещать нож в охлаждающую среду следует строго вертикально, спинкой вниз. В случае с закаливанием низкоуглеродистой стали помещать горячее изделие в чистую воду не рекомендуется, следует предварительно добавить небольшое количество поваренной соли.

Основные нюансы при закалке нержавейки

Основы закалки нержавеющей стали: выбор температурных режимов, основные этапы и важные особенности. Необходимое оборудование, материалы и инструмент. Как закалить нержавейку в домашних условиях.

Закалка нержавеющей стали отличается от закалки нелегированных сталей более высокой температурой, временем выдержки, а также скоростью разогрева и охлаждения. Это вызвано тем, что легирующие компоненты изменяют критическую (аустенитную) точку нагрева и снижают теплопроводность металла.

Для того чтобы закалить коррозионностойкую сталь (нержавейку), ее необходимо нагреть до температуры не менее тысячи градусов, а затем охладить в масляной среде. Известно, что для успешной закалки обычной стали нужно, чтобы содержание в ней углерода было не менее 0.4 %.

Это не относится к нержавейке, т. к. легирующие добавки дают возможность закалить ее при более низком содержании углерода. У народных умельцев, изготавливающих ножи и режущий инструмент, самой популярной является отечественная нержавейка марки 40X13 (и ее аналоги), которая содержит 0.35÷0.45 % углерода и около 12÷14 % хрома.

Она доступна, хорошо обрабатывается, и ее можно закалять практически в любых условиях. Для того чтобы закалить свои изделия из нержавейки, домашние мастера, как правило, используют самодельное оборудование, подручные средства и недорогие материалы, а температурные режимы подбирают «на глазок».

Основные этапы процессы каления

Для закалки нержавейки желательно знать ее точную марку, или, по крайней мере, к какому из типов по углероду она относится (больше или меньше 0.4 %). Это очень важно, поскольку для того, чтобы правильно закалить изделие, после самой закалки его необходимо еще и отпустить.

Марку фабричной нержавейки можно узнать у продавца заготовки, который также может посоветовать, как лучше ее закалить. Если же в качестве исходного материала используется какая-нибудь старая вещь, то на помощь придет интернет с таблицами изделий и марками сталей, из которых они изготовлены.

В общем случае полный цикл термообработки детали из нержавейки включает в себя следующие этапы:

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

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

Что потребуется для работы

Для закалки нержавеющей стали в первую очередь нужно решить вопрос с источником нагрева. В бытовых условиях закалить нержавейку можно, нагревая ее с помощью горна, камерной печи или открытого пламени.

Если требуется качественно закалить длинномерное изделие, то лучше использовать первые два варианта, т. к. в этом случае прогревается одновременно весь объем нержавейки. При газопламенной закалке нагревание происходит путем перемещения узкой зоны нагрева вдоль изделия, поэтому качество может быть ниже.

Но этот способ хорошо подходит для разовых работ. Если же необходимо закалить большое количество изделий из нержавейки или такую работу предполагается выполнять постоянно, то лучше потратить некоторое время и усилия на изготовление небольшой камерной печи (см. фото ниже) или соорудить импровизированный кузнечный горн.

С помощью такой печки можно разогреть до нужной температуры и закалить изделия не только из нержавейки, но и из жаропрочных сталей. В качестве огнеупорного материала здесь использован шамотный кирпич типа ШБ, а нагрев выполняется пламенем газовой горелки, направленным во внутреннюю камеру.

Если же нет желания делать стационарное термическое оборудование, но при этом возникла потребность закалить деталь из нержавейки длиной до 30÷40 см, то вполне можно обойтись простейшим кузнечным горном, согнутым из листа стали (см. фото ниже).

В качестве топлива здесь используется обычный древесный уголь для шашлыков, а наддув осуществляется снизу с помощью строительного фена.

Для того чтобы качественно закалить заготовку из нержавейки с медленным остыванием, потребуется несколько литров минерального масла в жестяной емкости. Подойдет любое автомобильное или индустриальное масло, даже моторная отработка.

Главным инструментом при термообработке являются обычные или зажимные клещи. Кроме того, потребуются плотные негорючие перчатки или рукавицы и такая же спецодежда или кузнечный передник. Все работы следует выполнять либо на открытом воздухе, либо в хорошо проветриваемом помещении, вдали от горючих материалов.

Технология домашнего каления нержавейки

На самом деле закалить заготовку для будущего изделия из нержавейки (ножа или инструмента) не так уж и сложно. Для этого достаточно разобраться с температурными режимами и следовать всем рекомендациям. Однако термообработка относится к производству повышенной опасности.

Поэтому для закалки нержавеющей стали в домашних условиях прежде всего нужно определиться с организацией места проведения работ. Чтобы качественно закалить нержавейку и при этом не нанести ущерба помещению и собственному здоровью, необходимо соблюдать некоторые условия.

Во-первых, все источники нагрева должны быть безопасны, устойчивы и надежно защищены от случайного контакта с нагретыми элементами. Во-вторых, закалочные жидкости должны находиться в надежных емкостях и располагаться в стороне от нагревательного оборудования.

Если требуется закалить длинномерное изделие из нержавейки, следует использовать емкости, позволяющие полностью погрузить его в закалочную жидкость с одного раза. В-третьих, место работ должно быть достаточно просторным для перемещений и проветриваемым от дыма и газов.

Выбор температурного режима

Чтобы правильно закалить свою деталь из нержавейки, в первую очередь необходимо соблюдать требования температурных режимов для стали, из которой она изготовлена. Практически все хромистые коррозионностойкие стали при закалке разогреваются немногим выше тысячи градусов.

Для нержавейки это является точкой устойчивого формирования аустенита — твердого раствора углерода в железе. Закалить нержавеющую сталь — это значит быстро охладить такую структуру, не дав ее атомам вернуться в исходное (до нагрева) состояние.

Поэтому важны как температура разогрева и время выдержки в нагретом состоянии, так и скорость охлаждения, которая для нержавейки не должна быть слишком большой. Замедление процесса остывания достигается охлаждением изделия в масле, которое имеет низкую теплопроводность.

Если закалить деталь в воде, то она будет очень хрупкой и почти наверняка покроется микротрещинами. Продвинутые народные умельцы измеряют температуру нагрева с помощью термодатчиков, а в бытовых условиях ее определяют по цвету металла. Точные температурные режимы для каждой марки нержавейки можно найти в технологических справочниках.

Процесс каления пошагово

Чтобы закалить небольшое изделие из нержавейки в домашних условиях без использования печей или горнов, достаточно нагреть его горелкой или на газовой плите, определяя температуру по цвету металла. После этого оно остужается в масле, очищается и подвергается отпуску, для которого вполне подойдет духовка газовой плиты.

Если требуется закалить заготовку из нержавейки в изотермическом режиме (на производстве это делается поддержанием нагрева в соляном расплаве), то можно поместить ее после разогрева на газу в сухой песок. В этом случае температура остывания контролируется по цвету побежалости.

Чтобы правильно закалить нержавейку, нужно знать ее марку. Нередко встречается утверждение, что тип нержавейки достаточно точно определяется по цвету искр на точильном камне. А что вы думаете по этому поводу? Поделитесь, пожалуйста, своим мнением в комментариях.

3 способа самостоятельной закалки металла

Расскажем о трех способах закалки металла в домашних условиях, охлаждении и контроле качества. Как правильно провести закалку стали в масле и на открытом огне. Какое масло выбрать. Особенности закалки алюминия и меди.

Как можно закалить металл в домашних условиях, наверное, знает каждый мастер, работающий со слесарным или столярным инструментом. Считается, что для этого достаточно разогреть изделие докрасна, а затем охладить его в емкости с водой

Однако в домашней мастерской этим способом можно получить только твердый и хрупкий металл, который вполне подходит для стамесок и ножей, но непригоден для молотков, кернеров или зубил. Режимы термообработки зависят от марки стали и требуемых параметров изделия после закалки, а к ним относятся не только твердость, но и прочность, износостойкость, пластичность и вязкость.

В домашних мастерских, как правило, отсутствуют измерительные приборы, с помощью которых можно узнать температуру детали. Поэтому для того, чтобы закалить деталь, границы нагрева и отпуска приходится распознавать по цвету металла или его побежалости.

Кроме того, перед тем как закалить какое-либо изделие, мастер должен определить (хотя бы приблизительно) марку стали или сплава, из которого оно изготовлено.

Со временем накапливаются и знания, и навыки, но начинающему термисту даже для того, чтобы в домашних условиях успешно закалить сверло, резец или какой-нибудь крепеж, сначала придется пополнить свой теоретический багаж, пообщаться с опытными специалистами и сделать несколько пробных закалок.

Способы бытовой закалки металла

Чтобы закалить изделие из металла в домашних условиях, в первую очередь следует определиться со способом его разогрева до необходимой температуры, а также подобрать емкости для охлаждающих жидкостей.

Кроме того, необходимо выбрать домашнее помещение или место во дворе, где можно заниматься закалкой с соблюдением всех требований техники безопасности. Для нагревания можно использовать источники с открытым пламенем. Но таким способом удастся разогреть и закалить только небольшие по объему детали.

К тому же открытое пламя вызывает окисление и обезуглероживание, которые негативно влияют на поверхностный слой металла. Температуру нагрева домашние мастера, как правило, определяют по цвету нагретой заготовки.

На рисунке ниже приведена цветовая таблица, без которой невозможно правильно закалить изделие из углеродистой стали. Для легированных сталей температурный диапазон обычно сдвинут в сторону увеличения на 20÷50 °C.

Для того чтобы закалить изделие из стали с полным и равномерным прогревом, лучше всего воспользоваться такими источниками тепла, как кузнечные горны и закрытые печи. Это оборудование несложно изготовить самому в домашней мастерской, а эксплуатировать его можно как в помещении, так и на открытом воздухе.

Для наддува в кузнечном горне обычно используют промышленный фен, а в качестве топлива подойдет древесный уголь, который продается в любом супермаркете. Небольшую закрытую печь легко изготовить из пары десятков шамотных кирпичей. При этом в зависимости от метода закалки металла в ней можно не только закалить, но и провести отпуск с прогревом всего объема изделия.

Проще всего с емкостями для охлаждения и зажимным инструментом. Для закалочной жидкости подойдет любой негорючий сосуд достаточного размера, а удерживать и перемещать деталь можно щипцами или крючьями с ручками подходящей длины. На видео ниже показано, как в домашних условиях можно закалить топор с использованием самодельного горна и двух емкостей с разными охлаждающими средами.

Закалка на открытом огне

Самый простой способ закалить небольшую деталь в домашних условиях — это нагреть ее на открытом пламени до нужной температуры, руководствуясь при этом цветовыми таблицами.

В качестве источника нагрева в таких случаях можно использовать газовую горелку, паяльную лампу или даже конфорку домашней газовой плиты. Главный недостаток такой закалки — это сложность равномерного прогрева изделия по всему объему, т. к. пламя создает высокую температуру на узком, ограниченном участке.

Этот способ подойдет, когда необходимо закалить торец удлиненного изделия, например режущую часть сверла или лезвие стамески, или же небольшую деталь размером в несколько сантиметров.

Еще одна проблема, с которой может столкнуться домашний мастер, решивший закалить углеродистую сталь открытым пламенем, — это сильное окисление и выгорание углерода в поверхностном слое железа, которые приводят к деградации его структуры.

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.

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.

Проверка качества закалки

Для того чтобы определить, удалось ли закалить изделие из стали до нужной твердости, у домашнего мастера не так уж и много способов. Традиционный — это попробовать поцарапать металл надфилем (не алмазным), который обычно имеет твердость 55÷60 HRC.

Если на поверхности остаются бороздки, то это значит, что закалить сталь до нужного значения не получилось и ее твердость ниже этой величины. Если же надфиль скользит по поверхности закаленного металла, то его твердость в норме.

Еще один способ проверки качества домашней закалки — это царапание закаленной сталью поверхности бутылочного стекла (см. фото ниже). Кроме твердости, в домашних условиях при наличии определенных навыков можно проверить и структуру металла. Для этого необходимо закалить несколько образцов одинаковой стали в разных режимах, а затем на глаз сравнить структуру и размер зерна.

Особенности закалки алюминия

Необходимость закалить какое-либо изделие из алюминия в домашних условиях возникает достаточно редко, т. к. вся готовая продукция из литейных и деформируемых сплавов обычно проходят требуемую термообработку и в процессе эксплуатации практически не теряет своей твердости и жесткости.

Такая потребность у домашнего мастера может возникнуть после сварки между собой деталей из алюминиевых сплавов, т. к. в этом случае они очень часто теряют жесткость в области, прилегающей к сварному шву. Но в домашних условиях закалить алюминий очень сложно, т. к. для этого нужно точно знать тип сплава и выдерживать термические параметры с точностью как минимум ±5 °C.

Охлаждение тоже требует определенных навыков, т. к. при неточном соблюдении технологии изделие может повести. Если же все-таки хочется освоить этот вид термообработки для использования в домашних условиях, то в первую очередь необходимо обзавестись печью с точным терморегулятором, а также быть готовым к тому, что каждый раз придется закаливать поочередно несколько образцов для подбора нужных параметров термического процесса.

Особенности закалки меди

Технологии термообработки стали и меди имеют принципиальные отличия. Нагрев меди до красного каления (свыше 600 °C) и быстрое охлаждение в воде приводит к ее отпусканию (т. е. она становится мягкой).

Закалить медь в домашних условиях сложнее, чем отпустить, т. к. для этого ее нужно нагреть всего до 400 °C, при которых она не имеет свечения. После нагрева до указанной температуры медное изделие медленно остужается на воздухе, после чего оно приобретает твердость, как после нагартовки.

Если все-таки есть насущная потребность закалить какое-то количество медных деталей в условиях домашней мастерской, придется обзавестись пирометром для контроля температуры нагрева.

Мы описали два способа проверки качества закалки в домашних условиях. А какие знаете вы? Поделитесь, пожалуйста, информацией в комментариях к этой статье.

Читайте также: