Я расскажу и покажу вам простой способ закалки любого ножа у себя дома. И то, я буду закаливать не весь нож, а только его режущую кромку, что существенно упрощает задачу.
Если вдаваться в подробности, то это будет скорее не закалка, а цементация, которая имеет цель повысить твердость и износостойкость металла.
Закалка режущей кромки ножа
Берем нож.
Проходимся по кромке надфилем, при этом обращаем внимание на глуховатый звук и легкое стачивание металла. Все свидетельствует о том, что нож сделан из обычной стали и не закален ранее.
Для закалки понадобиться графит. Лучше всего получить графит из графитовых щёток генератора, щеточного электродвигателя. Я, конечно, не пробовал, но также можно достать графитовые стержни из пальчиковых батареек, простых карандашей.
В общем измельчаем любым способом этот графит в порошок. Мельчить особо не нужно, без фанатизма.
Далее мне понадобиться металлическое основание, на котором будет лежать графитовый порошок. Я взял кусок оцинкованного профиля от гипсокартона.
Для процесса закалки кромки ножа также нужен источник питания. В идеале это импульсный сварочный аппарат постоянного тока, выставленный на минимум. Так же можно попробовать повторить процесс с помощью другого источника, вольт на 30-60 переменного или постоянного тока. Есть ещё опасный вариант: использовать напрямую сеть 220 В, последовательно с лампой накаливания, но это уже чревато, поэтому не рекомендую.
Насыпаем графит. К основанию подложки подключаем плюс сварочного аппарата, а к ножу – минус.
Выставляем инвертор на минимальные настройки и включаем.
Начинаем процесс закалки кромки. Для этого очень аккуратно проводим кромкой ножа по графитовой кучке.
Наша задача состоит в том, чтобы: первое – не допустить касания лезвия об основание. И второе – это не допустить горение графита. В обоих случаях лезвие будет испорчено.
В идеале лезвие нужно медленно двигать, а графит мерцая искрить. Сильно нож естественно опускать не нужно.
Как только вы заметили разогрев места контакта, тут же поднимите нож.
Весь процесс длиться относительно не долго, минут 5. За это время я успел несколько раз пройтись по всей длине лезвия.
Результат закалки ножа
Берем надфиль и шаркаем лезвие как первый раз. Сразу слышно звонкий звук, свидетельствующий о высокой твёрдости металла. Плюс ко всему кромка практически не поддается обработке.
Режем стеклянную банку.
Насечки оставляет будь здоров!
Стучим по стальному гвоздю.
Результат отменный – на ноже ни царапины.
В конце я разрубил гвоздь ножом, ударяя по нему молотком.
Нож не пострадал!
Я не большой знаток в закалке стали, но способ действительно наглядно работает. Местные умельца говорят, что такая закалка повышает твердость участка металла почти до 90 единиц. Не могу не согласиться или опровергнуть, так как нет твердомера. Если у вас есть вопросы или предложения, а также замечания – пишите в комментариях. Всем удачи!
Практическая область применения ножей предусматривает их соответствие определенным качественным характеристикам, без которых такое изделие превратится в памятный трофей, висящий на стене в гостиной. Наибольшее значение для комфортного и длительного пользования имеет качество и свойства клинка ножа . Поскольку его прямой задачей является нарезание, то он должен соответствовать следующим показателям:
- твердость клинка. Это одно из основных свойств, которое представляет собой способность лезвия ножа к сопротивлению проникновения другого металла. На практике, изделия высокой твердости хорошо держат заточку, не ломаются от силового бокового давления, не деформируются. Измерить данный показатель можно, воспользовавшись методом Роквелла, единицы измерения для которого – HRC. Идеальные показатели для ножей – от 52 до 55 HRC. Следует учесть, что чем выше твердость, тем металл становится более хрупким;
- прочность. От нее зависит сохранение вида и формы изделия после различных деформаций. Традиционно проверяется тестом на изгиб (металл хорошей прочности должен не ломаться при изгибе в 40°);
- пластичность. Свойство, благодаря которому металл приобретает и сохраняет свою новую форму после деформаций. Понятие обратно пропорциональное твердости: чем больше твердость, тем меньше пластичность;
- износостойкость – способность клинка оказывать сопротивление износу в процессе эксплуатации.
При изготовлении ножа, эти характеристики стают основной целью, которую исполнители стараются довести до предельно идеального состояния. В частности, твердость и прочность клинка закладывается непосредственно при формировании изделия, путем закалки стали с ее последующим отпуском. В домашних условиях придется приложить для этого определенные усилия, но результат может быть не хуже, чем при заводском производстве. Успех предприятия, особенности технологической работы будут зависеть не только от правильно выполненных манипуляций с металлом, но и от качества и марки самой стали.
Выбор стали для закалки ножа
Сталь представляет собой сплав железа с углеродом и различными примесями. В зависимости от содержания последних компонентов, выделяют такие виды этого металла:
- углеродистая;
- легированная.
Углеродистая сталь содержит не более 2,14 % углерода. Чем его меньше, тем больше пластичность клинка, чем больше, тем тверже и прочнее будет изделие. Такое лезвие хорошо режет, но будет плохо держать заточку, быстрее изнашиваться. Однако не составит труда подобный нож наточить. Металл подвержен коррозии. В качестве плюса можно отметить хорошую способность к сварке. При этом малоуглеродистая сталь не подлежит закалке.
Особенностью данной стали, является низкая красностойкость, которая равна 250°С. При нагревании до более высоких температур (что и происходит во время закалки) она теряет свои свойства, становится хрупкой. Именно поэтому, приступив к закалке будущего ножа, следует учитывать, из чего он выполнен и, исходя из этого, выбирать оптимальный режим температур для последующей работы. Для тех, кто хочет сделать нож своими руками, эта сталь станет идеальным вариантом, ведь с ней легко работать.
При закалке углеродистой стали, следует соблюдать определенный температурный режим, дабы металл не покоробился и не потрескался. Для низкого содержания углерода идеально подойдет температура от 727 до 950°С; для высокого (до 2.0 % содержания углерода) – от 680 до 850°С.
Для изготовления ножей в домашних условиях наиболее часто применяется сталь следующих марок:
- от У7 до У16 (подвержены глубокой коррозии, лезвие таких марок стали будет острым и твердым);
- 65Г - идеальный вариант для ножей, предназначенных для рубки, ведь обладает ударной вязкостью. Такое лезвие будет плохо держать заточку и быстро ржаветь;
- О-1 - весьма популярна у знатоков своего дела, что обусловлено приемлемой стоимостью, легкостью в закаливании. Поскольку это высокоуглеродистая сталь, то она еще и очень твердая (до 60 HRC), износостойкая, но ей также страшна коррозия;
- M-2 - ее твердость достигает 66 HRC. Лезвие долго держит заточку, легко ржавеет. Имеет большую, по сравнению с другими, красностойкость;
- 1095 - часто используется для изготовления ножей. Из своей серии именно в этой марке содержится наибольшее количество углерода, благодаря чему такое лезвие будет хорошо точиться, неплохо держать заточку, сохраняя при этом приличную твердость.
Особенности закаливания легированной стали
Легированная сталь помимо углерода содержит еще ряд элементов (до 50% от всего сплава), таких как:
- хром (его наличие наделяет изделие устойчивостью к коррозии, свыше 13% его содержания превращает металл в «нержавеющий»);
- никель (присутствует для увеличения прочности);
- молибден - также увеличивает прочность стали, особенно если ее подвергать термическим нагрузкам. Повышает сопротивление изделия агрессивным средам, коррозии, предает ударной вязкости;
- ванадий улучшает режущие свойства лезвия, его износостойкость. Незаменимый компонент для тех деталей, которые нужно сделать очень острыми, ведь благодаря ему структура металла после закалки становится мелкозернистой.
Эти, а также ряд других элементов, находятся в сплавах в разных количествах и сочетаниях. Общими характеристиками для всех легированных металлов является их антикоррозионность, большая красностойкость (металл выдерживает температуру в 300°С). Плохо подлежит точению, лезвие не отличается остротой. При доведении до высоких температур такая сталь не коробится.
Проведение процедуры закалывания легированной стали, имеет ряд особенностей по сравнению с углеродистой. Они напрямую зависят от химического состава сплава и, как следствие, от его характеристик.
Прежде всего, такую сталь следует закаливать при более высоких температурах – от 850 до 1150°С. Поскольку она хуже проводит тепло, то для нагревания и последующего охлаждения ей понадобится больше времени (при быстром нагреве металл может просто треснуть от малейшего прикосновения). Длительное нагревание обусловлено не только необходимостью полностью прогреть изделие, но и дать возможность раствориться легированным соединениям сплава, что положительно повлияет на механические свойства клинка. Меньшая скорость при охлаждении обеспечивается закаливанием в масле, а не в воде, как у углеродистых изделий.
Среди марок наиболее часто используют:
- 420. Типичная «нержавейка». Она привлекательна благодаря своей цене в сочетании с неплохой твердостью. Быстро тупится, однако легка в обработке;
- 440А. Твердость этой стали достигает 56 HRC. Отличное сопротивление коррозии, хорошо подвергается закалке;
- ATS-34. Отличается острым лезвием, которое долго держит заточку. При этом твердость такого клинка – 60 HRC;
- CPM S30V. Превышает все остальные образцы по износостойкости в десятки раз.
Как закалить сталь для ножа
Выбрав качественную сталь, дело остается за малым, но не менее важным – правильно осуществить термообработку металла .
Приступая к изготовлению ножа в домашних условиях, следует знать основные моменты и правила того, как закалить сталь для ножа , соблюдая которые удастся достичь максимального результата.
Процедура закаливания – обязательный этап при изготовлении изделия. Приступать к нему следует после того, как клинку задали нужную форму в процессе отжига. Эта манипуляция призвана снизить твердость детали для того, чтобы можно было следовать наброску будущего лезвия. Однако нож должен быть не только красивым, но и твердым, прочным, если им предполагается пользоваться. Вот здесь и приходит на помощь закалка металла для ножа.
Данная процедура начинается с доведения нужных образцов до необходимой температуры. Как уже было сказано, температура зависит от вида и марки стали, но в среднем можно назвать цифру в 700°С. Прогревание следует делать равномерно по всей длине изделия. Неравномерное прогревание, наравне с резким охлаждением, может спровоцировать различные дефекты, вызвать коробление стали. Узнать, прогрелась ли поверхность до нужной температуры, и можно ли ее вынимать для выполнения следующего этапа, подскажет цвет стали.
Вишнево-красный и алый цвет металла скажут о приобретении температуры, значением от 730 до 800°С. Приближение к светлым оттенкам желтого говорит о том, что градус «зашкалил» за отметку в 1100°С. При белом цвете произошел явный перекал, так как он показывает значение выше 1300°С.
Если деталь перекалить, то она будет безнадежно испорчена (приобретет необратимую хрупкость и ломкость, может просто рассыпаться) и придется начинать все с начала. Если недокалить сталь, то изделие окажется мягким, будет легко гнуться, но в этом случае, если правильно повторить процедуру, все можно исправить. Такая закалка увеличит твердость детали в 3 – 4 раза.
После того, как металлический клинок был закален, он становится очень твердым, но в то же время хрупким. Это для ножа ситуация недопустимая. Поэтому и существует следующий этап, направленный на возвращение клинку прочности (которую многие называют приоритетным качеством в ножах) – отпуск.
Он представляет собой повторное нагревание металла с последующим медленным остыванием. Это может быть как естественный процесс (остывание на воздухе), так и окунание в воду, в закалочные масла (это зависит от вида, марки, формы стали). В некоторых случаях используют технологию попеременного окунания в разные среды: и воды, и масла. При этом чистая вода не подойдет (может спровоцировать трещины), следует добавить в нее соль, к примеру. Эта манипуляция вернет детали не только прочность, но и вязкость, снимет внутреннее напряжение в сплаве.
Для отпуска изделие нужно вновь закалить , но теперь уже не до критической температуры, а до той, которая подходит для конкретного изделия. Отпуск бывает 3 видов:
- низкотемпературный – нагрев до 250°С, что придаст детали хорошую износостойкость, однако сделает его непригодным для сильных силовых нагрузок. По сути, идеальный вариант для клинка ножа;
- среднетемпературный – температура колеблется от 350 до 500°С. Это вариант для штампов, пружин;
- высокотемпературный – от 500 до 680°С. Так нагревают детали, которые подвергаются ударным нагрузкам (валы).
Температуру вновь покажет само изделие за счет цвета побежалости (для ножа оптимально – светло-желтый). Это происходит из-за формирования окисной пленки, которую нужно счищать. После очистки от продуктов закаливания можно производить сам отпуск. В жидкости это займет пару секунд. На воздухе – пару часов.
Секреты домашней закалки стали
При самостоятельном проведении подобных манипуляций придется, прежде всего, позаботиться об источнике нагревания для стали. В «домашних» условиях удачным решением может стать:
- муфельная печь. В ней благодаря муфелю материал не соприкасается с продуктами сгорания, температура поддерживается постоянная и равномерная без каких-либо усилий со стороны, вследствие чего ковка будет произведена качественно и точно;
- паяльная лампа. Для обеспечения равномерного прогревания и выдержки придется соорудить подобие трубы, или сделать «шалаш» из кирпичей;
- горн. По типу открытого горна можно вырыть небольшое углубление в земле, обложить его кирпичами (чтобы держали температуру), развести костер и приступить к работе. В качестве топлива идеально подойдет древесный уголь;
- особые умельцы могут сделать подобие горна и на газовой плите из консервной банки. Удобней всего, если она будет соответствовать размеру клинка.
В качестве исходного материала подойдут сверла, подшипники, напильники, рессоры и даже трос. Такие, уже пользованные изделия, возможно, будут нуждаться в удалении ржавчины. Для этого можно применить болгарку.
При погружении клинка в среду с определенной критической температурой, следует позаботиться о том, чтобы под тепловое воздействие не попала рукоять ножа.
Качество закалки проверяется простым проведением по изделию напильником: недокаленный образец будет липнуть к нему, а кромка лезвия попросту погнется. Если изделие оказалось недокаленным, можно попробовать повторить - сперва отжиг, а потом закаливание, и таким образом спасти деталь.
Есть способ для верного определения момента, когда закалка изделия состоялась: металл в эту минуту начинает дрожать и испускать звуки, похожие на стон или свист.
При отпуске клинок для ножа нужно опускать только вертикально, более плотной частью вниз и слегка покачивать вдоль лезвия. Такой подход позволит минимизировать возможность деформаций.
С этапом отпуска можно справиться без каких-либо дополнительных приспособлений: достаточно обычной духовки, куда поместится деталь на пару часов с постепенным уменьшением температуры.
Помимо традиционного метода, существует масса других теорий по поводу того, как закалить металл для ножа быстро и качественно. Домашним умельцам рекомендуют сперва раскалить деталь до ярко-красного цвета, после чего несколько раз окунуть ее режущей стороной в сургуч в разных местах. Повторять процедуру до тех пор, пока клинок не перестанет входить, как в масло. После этого, сталь нужно будет смазать скипидаром. Собственно, закаленный таким образом металл ножа придется смазывать этой жидкостью после этого постоянно. В качестве эффекта от такой закалки, обещается высокая твердость и прочность изделия без трудностей, сопряженных с обычным методом отпуска (способ подойдет только для тонких клинков).
После окончания закалывания и отпуска клинка, остается только произвести его зачистку, полировку, прикрепить на уже готовую рукоять ножа из дерева, кожи, резины или металла.
Для получения нужных характеристик будущего ножа из напильника в качестве заготовки на бумаге прорисовывается его эскиз. Лучше выбирать старый инструмент со стертой насечкой. Высокоуглеродистая сталь обеспечивает будущему ножу высокие режущие характеристики. Изготовление такого инструмента обойдется недорого, а по качеству он превзойдет многие заводские образцы.
Общие характеристики самодельного ножа
Зная, из какой стали делают напильники, становится понятным, почему их применяют для изготовления ножей. В качестве материала используются высокоуглеродистые стали таких марок, как У10А, Х12М, ШХ15.
Благодаря высокому содержанию углерода этот материал поддается закалке до 64−66 единиц по Роквеллу. Это обеспечивает ему достаточную твердость . Именно поэтому в домашних условиях делают нож из напильника.
Качественный самодельный нож можно сделать из:
- Толстого сверла по металлу. Следует учитывать, что закаленная часть только рабочая. Хвостовик сырой.
- Поршневой шатун двигателя.
- Торцевого ключа.
- Рессоры.
- Напильника.
При изготовлении финки на профессиональной основе все эти вещи предварительно куются. Особенно удобно ковать напильник, который имеет для этого подходящую форму. В процессе ковки металл приобретает нужные свойства, становится эластичнее.
Толщина напильника имеет такую величину, что требует снятия слоя металла, чтобы правильно сформировать спуск. Во время ковочных работ металл не убирается, он приобретает другую форму. Для того, чтобы выковать заготовку потребуется значительно меньше времени, чем при изготовлении ее на станке.
Технология и этапы изготовления
На первой стадии ведется подбор материала. Чем он будет лучше, тем качественнее получится клинок. Лезвие должно отвечать требованиям :
- быть приспособленным к конкретной работе;
- выдерживать ударные нагрузки;
- острота лезвия должна сохраняться длительное время;
- не подвергаться коррозии.
Чтобы получился хороший самодельный кинжал, сначала нужно сделать его проект. Форму лучше выбирать простую. Обратить внимание на место стыка лезвия с рукояткой. Здесь не нужно сложностей. Переход лучше вести по плавному радиусу.
Процесс изготовления своими руками в домашних условиях состоит из нескольких стадий. Порядок их следующий:
- отжиг заготовки;
- формирование лезвия;
- закалка;
- отпуск;
- изготовление рукоятки.
Отжиг исходной заготовки
Основной проблемой является высокая твердость напильника. Если обрабатывать железо на наждачном станке, потребуется много времени
. Для снижения твердости заготовка подвергается термообработке в виде отжига.
Суть его заключается в нагреве стали до температуры 650−700 градусов, выдержки в течение нескольких часов с последующим медленным охлаждением.
Чтобы провести отжиг в домашних условиях, можно воспользоваться печью, костром или камином. Заготовка закладывается вместе с топливом и нагревается в процессе его горения. Затем все вместе остывает. После такой процедуры материал готов для дальнейшей обработки. Без отжига заготовка не поддается работе слесарным инструментом.
Процесс изготовления лезвия
В зависимости от сферы применения выбирается форма поперечного сечения лезвия . Она может быть нескольких разновидностей:
- Прямой клин в виде равнобедренного треугольника. Хорошо выдерживает равномерные удары, и обладает устойчивым сопротивлением к резу.
- Вогнутые спуски. Острая режущая кромка не выдерживает больших усилий и бокового удара. С увеличением глубины реза сопротивление возрастает.
- Выпуклая линза - предназначена для выполнения тяжелых работ.
После охлаждения заготовки приступают к ее обработке. Она состоит из этапов:
Закалка готового лезвия
Размеры готового лезвия проверяются штангенциркулем. Чтобы клинок обрел былую твердость, нужно знать, как правильно закалить нож. Для этого он нагревается до температуры 900 градусов и быстро охлаждается в жидкости.
В домашних условиях закалка ножа из напильника проводится с помощью паяльной лампы. Для этого струя пламени направляется вдоль лезвия. Важно обеспечить равномерность прогрева.
Другим вариантом является использование древесного угля, в который закапывается клинок . Прогрев его ведется с помощью паяльной лампы. В процессе нагрева нужно точно достичь нужной температуры. Это определяется по цвету металла, который меняется в зависимости от нагрева. Как только температура достигает 850−900 градусов, железо приобретает малиновый или светло-вишневый цвет.
Охлаждение ведется в отработанном масле или воде:
- Отработка заливается в ведро. Нож держится за хвостовик и опускается в жидкость. Благодаря вязкости идет оптимальный процесс теплообмена. Время выдержки - несколько минут. Следует соблюдать осторожность, потому что масло может воспламениться.
- При использовании воды в нее добавляется соль или рассол. Чистую жидкость применять не рекомендуется. Чтобы избежать ведения металла, лезвие следует опускать вертикально вниз.
Секреты отпуска ножа
Благодаря закалке идет увеличение твердости изделия. Однако, вместе с этим возрастает и его хрупкость. В случае удара стали об твердую поверхность она может расколоться. Чтобы этого не происходило, нужно сталь отпустить. Этот вид термообработки называется отпуском
.
Для этого клинок нагревается в течение часа до температуры 180−200 градусов, а потом охлаждается на воздухе. В качестве прибора нагрева используется газовая и электрическая духовка. Допускается вести нагрев в расплавленном свинце. Однако его температура плавления составляет 327 градусов, что приводит к уменьшению твердости финки.
Этап изготовления ручки
Из дерева выполняются 2 накладки на хвостовик ножа. Точно по их форме вырезается 2 вставки из кожи в качестве прокладок. В лезвии, накладках и вставках сверлятся 3 отверстия. По толщине пакета отрезаются 3 латунные трубки.
Все детали смазываются клеем, трубки вставляются и весь пакет зажимается струбцинами. Через несколько часов клей высохнет и прижим можно снять.
На последнем этапе идет устранение наждачной бумагой всех неровностей как с лезвия, так и ручки. Чтобы изделие было защищено от коррозии, его нужно отполировать .
Изготовление самодельного ножа из напильника в домашних условиях - процесс кропотливый. Однако получаемый клинок будет полностью удовлетворять необходимые требования для выполнения конкретной работы. Сталь, из которой изготавливается напильник, обладает высокими характеристиками, что является залогом высокого качества самодельного ножа.
Наглядное видео:
Издавна закалка была окутана покровом таинственности, и существует множество легенд, перечислить которые просто не хватит времени и бумаги. Закаливали мечи и кинжалы в моче рыжего трехлетнего ребенка и в моче козы, которая неделю голодала, а потом три дня ела только лопухи.
Закаливали, протыкая тело жирного раба, поэтически описывая при этом цвет раскаленного меча: «Цвета солнца, когда оно на треть поднимется над краем пустыни». Закаливали в родниковой воде, при этом для темноты закрывали двери в кузнице, выгоняли посторонних и заодно рубили руки не в меру любопытным подмастерьям, пытающимся раньше времени узнать температуру этой воды. Нам тоже нужно закаливать, нужен отличный результат, но нет времени повторять все эти опыты, да и дорого купить раба и откормить его – сам по миру пойдешь.
Как-то так сложилось, что традиционно закалкой пытаются достичь максимальной твёрдости при жалких остатках прочности. Но ведь у ножа важна режущая стойкость лезвия, а этот параметр напрямую связан с прочностью кромки и в гораздо меньшей степени зависит от твёрдости. Сильно закалённый нож выкрашивается по кромке и от этого быстро тупится. Получается абсурд: добиваются твёрдости в ущерб режущим качествам, хотя стойкость лезвия – это величина практическая, а супертвердостью можно только абстрактно похвалиться: «У тебя нож в 58ед.?! А у меня в 72ед.!!!», совсем упуская из вида, что этот супертвёрдый точится только алмазными брусками и делать это приходится в 4 раза чаще.
Для начала уясним, что нож работает в совершенно других условиях, нежели зубило или нож электрорубанка, даже саблю нельзя сравнивать в работе с ножом. У неё большая масса и скорость, поэтому структура кромки лезвия у неё может быть грубее и тверже для лучшей работы. Сравнивать саблю и нож – это всё равно, что сравнивать две пилы: одна для лесоповала – с крупными зубьями, а вторая для тонких столярных работ.
Рабочий нож должен быть тонким и прочным. При разделке туши вы можете уронить нож на булыжник и тут же наступить на него - такое испытание нож должен выдержать. Поэтому, при закалке приоритет отдаётся прочности а не твердости. Я утверждаю, что нормально закален тот нож, который в тисках можно согнуть от 45° до 90° от вертикали. Очень сильно закаленный нож ломается при отклонении до 45° от вертикали. Так можно калить большой и толстый в обухе нож, прочность будет достигаться толщиной. Недопустимо, чтобы нож ломался при отклонениях меньше, чем 45° от вертикали – это явный перекал и такому изделию место на ковре, как украшению, а в работе он подведёт хозяина: лезвие будет выкрашиваться, кончик ножа обламываться.
Невозможно закалить идеально одну вещь (даже, если вам сказали марку стали, переврав за давностью лет). Технологический справочник – не помощник, в нем дана закалка не стали, а изделия. Т.е. подшипник калится на твёрдость, рессора – на упругость, клапан – жаропрочность. Нож тоже калится как изделие, т.е. нож может иметь зонную, или поверхностную закалку, но не равномерную.
Всё это было предисловие, а практика закаливания такова. Надо сделать несколько пластинок из того металла, что вы намерены калить. Первую пластинку греем неравномерно от max до min t° и калим в воде, чтобы легче ломалась. Неравномерность нагрева зависит от марки стали, которую надо определить пробой на искру, анализом.
Диапазон температур таков:
Низкоуглеродистые стали: от 727° до 950°
Высокоуглеродистые стали: от 680° до 850°
Легированные стали: от 850° до 1150°
Итак, первую полоску от max до min по длине, закаливаем в воде и ломаем в тисках, ищем на изломе нужное нам по размеру зерно. Излом не должен быть крупнозернистым, но и не гладким (парафиновым), отсутствие зерна - это плохие режущие свойства. Если переломить крупный напильник, то по периметру у него будет гладкий излом, а в центре – примерно такое зерно, какое нужно.
Чаще проверяйте готовые изделия на рез и вскоре будете знать, какое зерно лучше работает. Итак, нужная температура найдена. Теперь на второй полоске проверяем свой глазомер: нагреваем кончик до нужной температуры, закаливаем и ломаем, зерно должно быть одинаковое.
Теперь нужно подобрать закалочную среду. В XIX веке на любом заводе использовали до 12-ти закалочных сред: от спокойного воздуха до медных барабанов со ртутью или азотом. Нам такая роскошь не по карману, увы! Я обхожусь половиной: спокойный воздух, воздушная струя, масло +20°, масло +90°, масло +200°, вода + 25°.
Закалочные среды отличаются только скоростью охлаждения. Можно составить таблицу:
Спокойный воздух - 50° в сек.
Вентилятор или всадник на лошади - 70°в сек.
Масло комнатной температуры - 150° в сек.
Масло при температуре в 200° - 300° в сек.
Вода +27° - 450° в сек.
Ледяная вода - 600° в сек.
Если закалка в воде не противоречит здравому смыслу - чем холоднее, тем сильнее, то закалка в масле вначале смущает незрелые умы. А всё просто - с ростом температуры масло менее вязкое и быстрее охлаждает. Если это даёт нужное зерно и прочность, то закалка в дымящемся масле - одна из лучших. Нагрев изделия, потом в масло t-200°, выдержка от 15 мин до 2 часов, потом в воду - сразу и закалка и отпуск. Такая же закалка в жидком свинце, но более жесткая.
Возможно чередование сред, возможна двойная закалка, а также зонная – это всё. Любой борец скажет, что лучше знать три приёма хорошо, нежели триста – плохо. Продолжаем свои исследования. Берём пластинку, греем её до той t°, которую уже определили, последовательно закаливаем в разных средах до той степени прочности, чтобы она ломалась в тисках при отклонении в 30° от вертикали, и отпуском добиваемся того, чтобы пластинка сломалась при 45°. Вот и вся методика. Мы получили максимум прочности, при максимуме режущих свойств.
Твёрдость зависит от стали. Попытки выжать твёрдость из любой стали - приводят к потере прочности и режущих свойств. Если вы закалили две стали правильно, (с приоритетом прочности), например: Х12ФМ и У- 8А, то Х12ФМ будет иметь 60-61 единиц HRC, а У-8А - 56-58 единиц. Правда У-8А будет резать в четыре раза дольше, но зато Х12ФМ режет даже после вскрытия банки консерв – вот и выбирайте. Кстати, я не сказал, что эти две стали закаливать надо одинаково, нет – все условия разные, но одинаков результат: они имеют одинаковое зерно и ломаются в тисках при 45°.
Несколько общих слов: перед закалкой клинок отжечь - меньше крутить будет и меньше трещин. Нагрев делать медленно, не выше нужной температуры – это дает равномерность прогрева без ненужного роста зёрен. Нагрев под отпуск лучше долгий. Хорошо, если есть муфельная печь с регулировкой. Если, к примеру, сталь продержать нагретой при 190° около двух часов, то она будет вдвое прочнее, чем та, которую вы нагревали в горне 10 мин. до золотистого цвета (190°). Охлаждение после нагрева при отпуске обычно делается в той же среде, что и закаливание, хотя это правило не всегда соблюдается, лучше поэкспериментировать на той же пластинке.
Нагрев под закалку старайтесь сделать как можно равномернее, иначе получите трещины поперёк лезвия, а отпуск можно делать неравномерный. Можно обух трижды нагреть до фиолетового (285°), в то время, как остриё только однажды нагреется до жёлтого цвета – это легко делается в горне.
Такая закалка даёт более стабильные результаты, нежели опыты с обмазкой. Надо всегда помнить о прокаливаемости (глубине закалённого слоя). В воде - этот показатель равен 1 мм в сек, а в масле - вдвое меньше. Если нужно закалить двулезвийный клинок (обоюдоострый, как в народе говорят), и уже найдена температура и среда, например, вода, то вы греете очень ровно без пятен, до нужной температуры, опускаете в воду на две секунды, а потом переносите в масло. Кромки с толщиной в два миллиметра прокалились насквозь, а сердцевина осталась упругой.
Отпуск делается равномерным. На двулезвийном клинке очень трудно нагреть середину до высокой температуры, не перегревая кромки. Но если всё же нужен неравномерный отпуск, то середину клинка прогреваем прутком диаметром 10 мм, нагретым до тысячи градусов. Если требуется невысокий отпуск (до 190°), то пользуются кипящей водой, стеарином, канифолью. В воде клинок можно кипятить пару часов, потом окунуть в ледяную воду – это и будет низкий отпуск. Кусочек канифоли (свечи) кладут на клинок и греют в пламени, как только расплавится, температура достигнута (130°-150°).
Если вдруг нужна большая твёрдость, то она достигается понижением температуры нагрева (уменьшение зерна) и резким понижением температуры среды. Обычно всё делают наоборот: сильно греют, получают крупное зерно и клинок рассыпается. Сначала находим при какой температуре данная сталь дает «парафиновый» излом, и закаливаем в максимально холодной среде: соль + снег + вода приблизительно даёт -4°; ацетон + сухой лед приблизительно даёт -70°. Закаливать 2 сек, перенос в воду, отпуск по обушку. Кромку не делать тоньше 0,5мм, угол заточки 45°.
Такой нож легко вскрывает консервную банку, надрубает все ножи соседей по нарам в зимовье, после этого даже бумагу режет. Но кроме этого ничего не режет: скользит по салу (на столе) и по шкуре лося – тоже. Но иногда и такое изделие полезно иметь при себе. Если вы закаливаете стамеску, или саблю, то ищите температуру, которая даёт парафиновый излом. Это max твердости при min прочности. Так называемая точка «В» Чернова. В каждой она своя, но в основном это переход от красного цвета – к алому. Т.е. от тусклого цвета – к светящемуся. В стамеске прочность достигается толщиной, частичной закалкой (только кромка); в длинномере – тоже частичной закалкой: обмазка на японский манер, или неглубокая прокаливаемость (уголь, песок, сургуч). Отпуск при такой закалке подбирается очень тщательно.
Лезвие опускают в жидкость вертикально, иногда остриём вниз - это более жесткая закалка, остриём вверх - эта помягче, и держат неподвижно. Если будете дергать лезвием, то охлаждение будет неравномерным - лезвие поведёт и закрутит в поросячий хвост, могут появиться трещины. Хотите стабильных результатов, держите лезвие неподвижно, давая потоку жидкости забирать тепло.
Допустимо движение лезвия в воздухе и в твёрдых средах: сургуч, мокрый песок, мокрый древесный уголь, ну, и жирного раба протыкали трижды. Мокрый песок и уголь уменьшают прокаливаемость. Если песок и уголь смочены водой, то получите закалку на глубину в 1,5-2мм, а внутри останется сталь закаленная на упругость.
Так что потренируйтесь, сделайте 4 клинка из одной стали, а параметры определите заранее, т.е. поставьте цели и выполните их. Этот опыт десятикратно сэкономит время в дальнейшей работе.
При закалке изделий из одной стали в одной среде режущие свойства этих изделий напрямую зависят от достигнутой твёрдости. Пример: сталь 9 x C, закалка в масле. Резание происходило в станке с установленным давлением, резалась бумага. При закалке в разных средах иногда более мягкий нож будет резать дольше, т.е.при одном химическом составе – разная структура. И третий случай, когда стали и твёрдости разные. Вот яркий пример из моих опытов. Условия испытаний описаны выше.
То есть, нож из Р18 легко надрубит 9 х С, но точить его в быту и на охоте придётся вдвое чаще. Здесь скорее разница и в химическом составе, и в структуре. Отсюда следует, что даже работая с одной сталью, нельзя тупо добиваться какого-то max. HRC, надо доводить испытание до полевых условий, а потом выбирать лучшее не глядя уже на твёрдость. Хочу намекнуть, что испытывать надо на том материале, с которым этому изделию предстоит чаще встречаться на его жизненном пути.
Все материалы, с которыми ножам приходится работать, делятся на две группы: мягкие и твёрдые. Но группа мягких материалов несравненно больше, вот и выбирайте. Универсального режущего инструмента нет.
Термообработка металлов - это один из основных способов улучшения их механических и физико-химических характеристик: твердости, прочности и других.
Одним из видов термообработки является закалка. Она успешно применялась человеком кустарным способом еще с давних времен. В Средневековье этот способ термической обработки использовали, чтобы улучшить прочность и твердость металлических предметов быта: топоров, серпов, пил, ножей, а также боевого оружия в виде копий, сабель и других.
И сейчас используют такой способ улучшения характеристик металла, не только в промышленных масштабах, но и в домашних условиях, в основном для закалки металлических предметов быта.
Под закалкой понимают вид термообработки металла, состоящий из его нагрева до температуры, при достижении которой наступает изменение структуры кристаллической решетки (полиморфное превращение) и дальнейшего ускоренного охлаждения в воде или масляной среде. Целью такой термообработки является повышение твердости металла.
Применяется также закалка, при которой температура нагрева металла не дает состояться полиморфному превращению. В этом случае фиксируется его состояние, которое свойственно металлу при температуре нагрева. Это состояние называют пересыщенным твердым раствором.
Технологию закалки с полиморфным превращением используют в основном для изделий из стальных сплавов. Цветные металлы подвергают закалке без достижения полиморфного изменения.
После такой обработки стальные сплавы становятся тверже, но при этом они приобретают повышенную хрупкость, теряя пластичность.
Чтобы снизить нежелательную хрупкость после нагрева с полиморфным изменением, применяется термообработка, называемая отпуском. Она проводится при более низкой температуре с постепенным дальнейшим охлаждением металла. Таким способом снимается напряжение металла после процесса закаливания, и уменьшается его хрупкость.
При закалке без полиморфного превращения нет проблемы с излишней хрупкостью, но твердость сплава не достигает требуемого значения, поэтому при повторной термической обработке, называемой старением, ее наоборот повышают за счет распада пересыщенного твердого раствора.
Особенности закалки стали
Закаливаются в основном нержавеющие стальные изделия и сплавы, предназначенные для их изготовления. Они имеют мартенситную структуру и характеризуются повышенной твердостью, приводящей к хрупкости изделий.
Если провести термообработку таких изделий с нагревом до определенной температуры с последующим быстрым отпуском, то можно добиться повышения вязкости. Это позволит использовать такие изделия в различных сферах.
Виды закаливания сталей
В зависимости от предназначения нержавеющих изделий, можно провести закалу всего предмета или только той его части, которая должна быть рабочей и иметь повышенные прочностные характеристики.
Поэтому закалку нержавеющих изделий подразделяют на два способа: глобальный и локальный.
Охлаждающая среда
Достижение необходимых свойств нержавеющих материалов во многом зависит от выбора способа их охлаждения.
Разные марки нержавеющих сталей подвергаются охлаждению по-разному. Если низколегированные стали охлаждают в воде или ее растворах, то для нержавеющих сплавов для этих целей применяют масляные растворы.
Важно: При выборе среды, в которой проводят охлаждение металла после нагрева, следует учитывать, что в воде охлаждение проходит быстрее, чем в масле! Например, вода температурой 18°C способна охладить сплав на 600°C за секунду, а масло всего на 150°C.
Для того, чтобы получить высокую твердость металла, охлаждение проводят в проточной холодной воде. Также для повышения эффекта закалки для охлаждения готовят соляной раствор, добавляя в воду около 10% поваренной соли, или используют кислотную среду, в которой не менее 10% кислоты (чаще серной).
Кроме выбора охлаждающей среды немаловажным является режим и скорость охлаждения. Скорость снижения температуры должна быть не меньше 150°C за секунду. Таким образом, за 3 секунды температура сплава должна снизиться до 300°C. Дальнейшее снижение температуры может проводиться с любой скоростью, т. к. зафиксированная в результате быстрого охлаждения структура при низких температурах уже не разрушится.
Важно: Слишком быстрое охлаждение металла приводит к его излишней хрупкости! Это следует учитывать при самостоятельной закалке.
Различают следующие способы охлаждения:
- С использованием одной среды, когда изделие помещают в жидкость и держат там до полного охлаждения.
- Охлаждение в двух жидких средах: масле и воде (или солевом растворе) для нержавеющих сталей. Изделия из углеродистых сталей сначала охлаждают в воде, т. к. она является быстро охлаждающей средой, а потом в масле.
- Струйным методом, когда деталь охлаждается струей воды. Это очень удобно, когда требуется закалить определенную область изделия.
- Методом ступенчатого охлаждения с соблюдением температурных режимов.
Температурный режим
Правильный температурный режим проведения закалки нержавеющих изделий является важным условием их качества. Для достижения хороших характеристик их равномерно прогревают до 750-850°C, а потом быстро проводят охлаждение до температуры 400-450°C.
Важно: Нагрев металла выше точки рекристаллизации приводит к крупнозернистому строению, ухудшающему его свойства: излишней хрупкости, приводящей к растрескиванию!
Для снятия напряжения после нагрева до нужной температуры упрочнения металла, иногда используют поэтапное охлаждение изделий, постепенно снижая температуру на каждом из этапов нагрева. Такая технология позволяет полностью снять внутренние напряжения и получить прочное изделие с нужной твердостью.
Как закалить металл в домашних условиях
Пользуясь элементарными знаниями, можно провести закалку стали в домашних условиях. Нагревание металла обычно проводят с помощью костра, муфельных электропечей или горелок с использованием газа.
Закалка топора на костре и в печи
Если требуется придать дополнительную прочность бытовым инструментам, например, сделать топор более прочным, то самый простой способ его закалки можно провести в домашних условиях.
На топорах при изготовлении ставится клеймо, по которому можно узнать марку стали. Мы рассмотрим процесс закалки на примере инструментальной стали У7.
Выполнять технологию нужно с соблюдением следующих правил:
1. Отжиг . Перед обработкой затупить острую кромку лезвия и поместить топор в горящую кирпичную печь для нагрева. За процедурой термообработки нужно внимательно следить, чтобы не допустить перегрева (допустимый нагрев 720-780°C). Более продвинутые мастера температуру узнают по цвету каления.
А новички, температуру могут узнать с помощью магнита. Если магнит перестал приставать к металлу, значит топор нагрелся свыше 768°C (цвет красно-бордовый) и пришло время охлаждения.
Кочергой придвинуть раскаленный топор к дверце печи, жар убрать вглубь, закрыть дверцу и задвижку, оставить нагретый металл в печи на 10 часов. Пусть топор постепенно остывает с печкой.
2. Закалка стали . Нагреть топор на костре, буржуйке или печи до темно-красного цвета — температура 800-830°C (магнит перестал магнитится, подождать ещё 2-3 минуты).
Закалка выполняется в подогретой воде (30°C) и масле. Опустить лезвие топора в воду на 3-4 см, интенсивно двигая его.
3. Отпуск лезвия топора . Отпуск уменьшает хрупкость стали и снимает внутренне напряжение. Зачистить металл наждаком, чтобы лучше различать цвета пебежалости.
Выдержать топор в течение 1 часа в духовке, при температуре 270-320°C. После выдержки, достать и остудить на воздухе.
Видео: термообработка топора в домашних условиях, три стадии: отжиг, закалка, отпуск.
Закаливание ножа
Самостоятельно для закалки металлов целесообразно использовать печи. Для предметов быта в виде ножей, топоров, и других, наиболее подходящими являются муфельные печи небольшого размера. В них можно достичь температуры закалки намного выше, чем на костре и проще добиться равномерного прогрева металла.
Такую печь можно изготовить самостоятельно. В интернете можно найти множество простых вариантов ее конструкции. В таких печах можно разогреть металлическое изделие до 700-900°C.
Рассмотрим, как закалить нож из нержавейки в домашних условиях, используя муфельную электропечь. Для охлаждения вместо воды или масла используется расплавленный сургуч (можно достать в воинской части).
Загрузка...
