Как закалить металл своими руками газовой горелкой

Обновлено: 17.05.2024

Как закалить болт в домашних условиях, используя обычную угольную или дровяную печь, газовую горелку или костер с остуживанием в одной, или постепенным охлаждением в двух средах. Пошаговые инструкции и видео на сайте про металлообработку.

Потребность в закалке металла в условиях домашней обстановки – дело не редкое. Она может возникнуть по ряду причин, например если инструмент или метизы не отвечают требуемой прочности для решения определенных задач – имеют мягкую структуру. Также при нарушении технологического процесса на производстве детали могут перекалить, и они будут слишком хрупкими. Если возникает вопрос, как закалить болт в домашних условиях, ответ один – изучить элементарные понятия о закалке металла и попробовать сделать это на практике.

Для начала не стоит прибегать к закаливанию тех резьбовых элементов, прочность которых нужно повысить. Практичнее будет взять бракованную деталь из аналогичной марки металла и провести над ней термическую операцию, и только после этого, в случае положительного эффекта, повторить процедуру начисто. В статье ниже будет приведена основная информацию по теме закалки стали в домашних условиях.

Какие болты можно закалить

Если резьбовые метизы, имеющиеся в наличии, не обладают достаточной прочностью для решения тех или иных технических задач, их можно закалить самостоятельно в домашних условиях. Проверить металл на мягкость или хрупкость очень просто. Для этого нужно взять обычный напильник и, зажав болт в тисках, провести им по свободной поверхности. Если металл легко стесывается и напильник прилипает к нему, это говорит о его мягкости. Напротив, скольжение по болту без каких-либо признаков его податливости даже при значительном усилии свидетельствует о перекале. И то и другое чревато разрушением метиза при нагрузках – такой болт нужно закаливать заново.

Следует иметь в виду, что качественной закалке поддаются только углеродистые и инструментальные стали, поэтому желательно знать марку металла, чтобы точно подобрать режим его закаливания. Если марка показала, что сталь болта относится к малоуглеродистой, не стоит браться за закалку такого изделия.

С целью соблюдения техники безопасности не следует подвергать импровизированной термической обработке метизы, которые участвуют в работе ответственных механизмов, таких как мощные агрегаты и станки. Вызванное неправильной технологией закалки разрушение болтов под действием нагрузки может привести к серьезным травмам!

Основные моменты закалки металлических болтов

Как и при закаливании любого другого изделия, термическая обработка болтовых метизов имеет те же особенности. Главное, о чем упомянуто выше, это марка стали, из которой изготовлена резьба. В соответствии с маркой подбирают температурный режим, охлаждающую среду и метод остужения детали. Если взять общие требования по соблюдению технологии закалки, то можно выделить такие из них:

Металл нужно закаливать равномерно. Имеется в виду то, что при закладке болта в печь или при другом способе нагрева каждая часть изделия должна быть нагрета до одной температуры. Если этого не придерживаться, то при остужении резьбовой метиз получит разные по прочности участки, из чего следует невозможность такого болта отвечать надежности при использовании его в ответственных механизмах.
Визуально достаточная температура закалки разогретого металла придает последнему ярко-красный оттенок. Если же наблюдается ослепительно белая поверхность, это говорит о том, что болт перекален и будет иметь повышенную хрупкость при охлаждении. Также нельзя допускать синих или черных пятен на поверхности резьбы – это признак сгорания металла.
Во избежание деформации во время охлаждения в специальной среде болт после закалки постепенно опускают в нее со стороны шляпки или торца резьбы. Если положить раскаленный предмет в масло или воду плашмя, его легко может повести от неравномерности охлаждения.

Наиболее удобно использовать для загрузки болтов в печь и опускания их в охлаждающий раствор кузнечные клещи. Они надежно фиксируют горячий предмет, не давая ему возможности выпасть и причинить разрушения или травмы. При отсутствии клещей для закалки можно использовать стальную проволоку с соответствующим массе болта диаметром, которую оборачивают вокруг метиза.

Закалка болтов в домашних условиях

Термическая обработка резьбовых метизов на дому позволяет упрочнить их структуру в 3–4 раза. Самое доступное оборудование, которое можно применить для этих целей, – это обычная дровяная или угольная печь, горелка газовой печи или набравший достаточную мощность уличный костер. Дальнейшие действия такие:

Изделие помещают внутрь раскаленного очага и следят за состоянием поверхности стали.
Как только достигнут красный цвет закалки, метиз вынимают клещами из топки и опускают в обычную воду до тех пор, пока не перестанет выходить пар и винт не охладится.
Охлажденную деталь подвергают проверке на случай некачественно проведенного закаливания. Используют при этом все тот же напильник по металлу.

Хорошо подходит резьбовым соединениям и закалка в несколько этапов. Здесь имеется в виду двойное охлаждение в разных жидкостях. Традиционно это может быть вода и машинное масло. Особенно актуально поэтапное охлаждение для сталей с высоким содержанием углерода либо так называемых легированных сталей. Такой подход к процессу закалки не позволяет деформироваться метизу, образование трещин в структуре при этом отсутствует или минимально.

В первую очередь раскаленную деталь опускают в воду на несколько секунд, далее в масляную субстанцию до полного охлаждения. Такой порядок важен с точки зрения безопасности, ведь при высоких температурах масло может попросту вспыхнуть.

Вместо масла вторичной средой может выступать просто воздух. Закалку болтов можно делать частично, например только непосредственно для резьбы. В этом случае именно этот участок раскаливают докрасна и впоследствии охлаждают.

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.

Как закалить металл в домашних условиях — 6 способов

Путем термической обработки можно изменить структуру металла и улучшить его характеристики. После закалки сталь становится более твердой, износостойкой и долговечной. Существует несколько способов, как закалить металл в домашних условиях.

Процесс закалки

В домашних условиях может понадобиться закалка самых разных предметов из металла. Такой процедуры иногда требуют ножи, отвертки, гвозди, проволока.

Что представляет собой процесс закалки

Сам процесс закалки состоит из следующих этапов:

сталь нагревается до изменения цвета в сторону красного;
производится резкое охлаждение металла в воде или масле.

После такой термообработки металл может стать не только более твердым, но еще и более хрупким и ломким. Поэтому, помимо закалки, часто производится еще и отпуск металла.

Какую сталь можно закаливать

Закаливать в домашних условиях можно далеко не любые виды металла. Сталь, из которой изготавливаются предметы, используемые в быту, классифицируется на 3 основных типа:

высокоуглеродистая;
конструкционная и инструментальная;
низкоуглеродистая.

Для закалки первого вида стали требуется особое оборудование — муфельная печь. Такие печки могут работать на голубом топливе, твердом и электричестве. Поэтому высокоуглеродистые стали в домашних условиях закаливают редко. Имеют возможность это делать лишь владельцы мастерских или загородных участков.

Предметы из конструкционной или инструментальной стали закаливать значительно проще. Такой металл легко обрабатывать термически, в том числе и в условиях городской квартиры. Конструкционную и инструментальную сталь можно закаливать даже с помощью газовой плиты или горелки.

Низкоуглеродистые стали закаливанию обычными способами не подлежат ни на производстве, ни в домашних условиях. Металл, из которого изготавливаются, к примеру, обычные гвозди, из-за низкого содержания углеродов после термообработки никак не изменяет своих свойств. Металл остается таким же мягким и податливым, как и до закалки.

Закалка низкоуглеродистого металла возможна. Но в этом случае для повышения показателей твердости используется особая технология, позволяющая повысить процент содержащегося в стали углерода. В домашних условиях для этого часто применяют графит из батареек, растертый в порошок. Между металлическим предметом, требующим закаливания, и графитом пропускают электрическую дугу.

Как правильно закалить металл в домашних условиях: температура для разных марок стали

Каждая конкретная марка стали должна закаливаться при определенной температуре. При несоблюдении этого правила изделие может получиться:

слишком твердым и хрупким;
недостаточно твердым.

В первом случае кромка изделия будет крошиться при заточке или использовании по назначению. Если же металл останется слишком вязким, кромка при эксплуатации изделия начнет загибаться.

Таблица температур закалки

Узнать точную марку стали в домашних условиях зачатую бывает невозможно. Поэтому домашние мастера при термообработке часто используют усредненные значения температуры с учетом вида металла и цветов каления.

Вид стали	Температура обработки, ºС	Цвет накаливания
конструкционная	от 870 до 900	красный цвет светлый
инструментальная	от 755 до 765	красно-вишневый темный
нержавейка	от 1050 до 1150	желтый цвет темный

Показатели температуры и цвета

Если марка стали все же известна, правильную для ее закалки температуру можно узнать из специальных таблиц. Сложность в данном случае будет представлять лишь определение степени разогрева при самом накаливании. Узнать значения температуры при нагреве можно по цвету стали.

Температура разогрева, ºС	Цвет разогретой стали
530-580	коричневый, видимый в темноте
до 650	коричневый с переходом в красный
до 730	красно-темный
до 770	темный красный с переходом в вишневый
до 800	красный с уклоном в вишневый
до 830	красно-вишевый светлый
до 950	красный светлого оттенка
до 1050	оранжевый
до 1150	желтый темного оттенка
до 1250	желтый светлого оттенка
до 1350	желтый яркий

Комментарий эксперта. Константин, мастер по изготовлению ножей:

«Слишком резко металл при закаливании в домашних условиях разогревать нельзя. Сначала заготовку нужно медленно прогреть до 500ºС. Далее производят быстрый разогрев уже до нужной температуры. Держать заготовку в огне нужно столько, чтобы она прогрелась до правильных значений на всю толщину».

Закалка металла в домашних условиях: что необходимо

Прежде чем приступать к закалке металла, стоит проверить, не подвергался ли он термообработке ранее, на предприятии. Для этого нужно:

разогреть паяльник;
провести им по поверхности заготовки.

Если паяльник прилипает к металлу, о его термообработке речи идти не может. Если он отскакивает – закалка была проведена слишком сильная. Гладкое прохождение паяльника говорит о хорошей термообработке.

Подготовка к закалке

Чтобы обработать сталь дома, нужно:

определиться с методикой ее разогрева до требуемой температуры;
определиться со средой охлаждения;
подобрать негорючие емкости под охлаждение;
выбрать пожаробезопасное место, где будет производиться процедура.

Способы разогрева

Закаливаться металлические предметы в домашних условиях могут как в открытом огне, так и в закрытых горнах либо печах. Первый способ – наиболее простой. Закаливание в данном случае производится на газовой плите или с применением горелки. Недостатком обработки на открытом пламени считается неравномерность прогрева. Также такой способ позволяет закаливать лишь изделия небольших размеров.

При закаливании в горнах либо печах изделия прогреваются равномерно по всей площади и толщине. Недостатком способа считается то, что производить термообработку в этом случае можно лишь в оборудованной вентиляцией мастерской или на улице.

Среда охлаждения

В качестве среды для охлаждения при закалке своими руками могут использоваться:

вода;
воздух;
минеральное масло.

При охлаждении раскаленной заготовки в воде вокруг нее образуются пузыри воздуха, что может негативно сказаться на конечном результате. Поэтому при охлаждении заготовок в этой среде их полагается крутить или делать ими «помешивающие» движения. Для охлаждения воздухом необходимы специальные приспособления, создающие сильный направленный поток.

Масло, применяемое при закаливании, – это обычно простая минеральная отработка. Закалить сталь в масле правильно и безопасно можно только на улице или в большой мастерской с вентиляцией. При охлаждении в масле горячей заготовки она на несколько секунд вспыхивает и испускает едкий дым.

Способы закаливания стали в домашних условиях

Определившись с методикой разогрева и подготовив все необходимые инструменты и приспособления, можно приступать к закалке своими руками.

Открытый огонь: как закаливать

Эта технология используется при необходимости закалить небольшие металлические изделия. Процесс чаще всего происходит на кухне при включенной газовой конфорке или же в мастерской с применением горелки. Самое сложное в этой методике – обеспечение равномерного прогрева.

Чтобы закалить металл в домашних условиях газовой горелкой качественно, при прогревании изделия необходимо проследить за тем, чтобы его цвет менялся одинаково по всей площади. Охлаждать заготовку на кухне допускается только с использованием воды.

Как закалить металл в домашних условиях правильно в масле

В этом случае металл также разогревается до требуемой по правилам температуры, прогревается на всю толщину и опускается в масло. Емкость под масло стоит брать узкую устойчивую. Это снизит риск возникновения пожара. Налить масло можно в емкость, изготовленную из трубы диаметром 7-10 см. Перед закалкой масло подогревают до температуры примерно в 60ºС.

Закалка закрытым способом

Для закалки по этой технологии изготавливают муфельную печь:

склеивают из толстого картона каркас камеры обжига необходимых размеров;
покрывают каркас шамотом;
наматывают по шамоту спираль нагрева из проводов;
накладывают теплоизоляцию.

В такой печи температура закалки без риска углеродного выгорания в стали может доходить до 1200ºС. Можно также выложить из жаропрочных кирпичей печь такой же конструкции, что и обычная дровяная, но меньших размеров. В таких печках металл можно разогревать и до 1400ºС.

Особенности закаливания для ножей

Закалка ножей, как и других металлических предметов, производится с соблюдением температурного режима для конкретной марки стали. Если в качестве примера взять нож из распространенной марки материала 95Х18, процесс закалки будет выглядеть так:

нормализация – разогрев до 1150ºС, выдержка (1 минута на 1 мм толщины металла), охлаждение на воздухе до остывания;
сама закалка – нагрев до 1050ºС, выдержка 1 мин/1 мм, охлаждение в масле;
отпуск.

Как отпустить закаленный металл в домашних условиях

Без нормализации кованой стали – процесса, при котором она приобретает мелкозернистую структуру – во многих случаях можно обойтись. Отпуск же при закалке – процедура всегда обязательная. Благодаря этой операции повышаются пластичные свойства металла. После отпуска закаленная сталь становится менее хрупкой, не крошится, дольше служит. Процедура представляет собой нагрев металла до не слишком высокой температуры на длительное время.

Для большинства марок металла, закаливаемого в домашних условиях, температура отпуска находится в пределах от 130 до 250ºС. Поэтому произвести такую постобработку можно и в духовке газовой плиты. Отпуск ножей чаще всего делают при 150ºС в течение 2 часов.

Закалка металла – процедура несложная, но требующая соблюдения определенных правил и техники безопасности. Выдержав нужную для данной конкретной марки стали температуру, можно получить качественное изделие, которое в будущем прослужит максимально долго.

Какими способами можно в домашних условиях закалить сталь?

Многие инструменты, с которыми приходится работать в мастерской, должны иметь определенную прочность. Домашние мастера задаются вопросом: «Как закалить сталь в домашних условиях?» От твердости режущей кромки часто зависит качество изделия. Конечно, многим известно, что для закалки требуется нагреть предмет, а потом резко охладить. При этом можно услышать, как кто-то добился подобным способом необыкновенной твердости и прочности какой-либо детали.

Попытка самостоятельно закалить изделие на огне газовой плиты или ином источнике тепла оказываются безрезультатными. Разогретая до красного свечения заготовка при резком охлаждении повышает прочность незначительно, а иногда происходит и обратное явление – твердость снижается.

Введение в технологию металлов

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

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

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

Проверка получения аустенита при нагревании с помощью магнита:

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

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

Закаленные изделия из качественных легированных сталей:

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

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

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

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

Внимание! ХВГ – это одна из лучших сталей для изготовления ножей. Отличается нержавеющими свойствами. При закалке можно добиться высокого значения твердости. На инструментальных заводах из этого материала изготавливают фрезы, прошивки и протяжки.

Металлы и сплавы для закалки

Из всей совокупности материалов, выпускаемых на металлургических предприятиях закалить можно только определенные сплавы. Они показаны в таблице.

Таблица «Металлы, подлежащие закалке»:

Технология закаливания

Муфельная печь для разогрева деталей:

Чтобы понять, как правильно закалить сталь, нужно рассмотреть процесс. Он заключается в следующем:

Заготовку разогревают до температуры 750…770 ⁰С. В этом состоянии она перестает магнититься. Металлурги называют этот режим аустенитным. Возникает высокая пластичность. Зерна металла становятся крупными, между ними разрушается связь.
Чтобы произошел прогрев всей детали, требуется время. У сталей есть особенность, нагретым может быть только поверхностный слой, всего несколько долей миллиметра. Ниже этого слоя температура может быть на 30…50 ⁰С ниже. Если не прогревать металл по толщине, то произойдет только поверхностное закаливание. При проверке на приборе Роквелла происходит прокол закаленного слоя, твердость не гарантируется.
Разогретый металл закаливается в воде или в масле. Выбор среды для закаливания объясняется тем, что при закалке в воде вокруг металла образуется водяной пар. Он снижает скорость охлаждения в несколько раз. Пар может иметь температуру до 200…250 ⁰С, поэтому настоящего закаливания нет. При закаливании в масляной среде (у него температура кипения составляет 350…380 ⁰С) скорость охлаждения в несколько раз выше. Опытные мастера производят не разовое опускание предмета в масло, а выполняют несколько последовательных подъемов и опусканий вверх-вниз. Эти достигается взаимодействие металла с новыми порциями масла, скорость охлаждения возрастает.
При закаливании крупное зерно, полученное при разогреве до аустенита, превращается мелкое (уменьшается размер в тысячи раз). Именно резкое уменьшение зерновой структуры способствует повышению поверхностной твердости.
При закаливании внутри металла возникают внутренние напряжения. Иногда можно наблюдать, как тонкие детали при небольшом нагружении лопаются. Необходимо устранить их кратковременным нагревом до температуры отпуска.
На практике подразделяют отпуск в нескольких режимах. Самым распространенным является низкий отпуск, который протекает при температуре 200…220 ⁰С. В быту его можно выполнить в духовке обычной газовой плиты. Ее разогревают до заданной температуры, кладут детали, которые нужно частично отпустить. Потом дают остыть металлу вместе со всей плитой (примерно 1…2 часа).
Детали с низким отпуском служат в несколько раз дольше, чем закаленные, но без последующего отпуска.

Закалка в масле:

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.

Читайте также: