Как в домашних условиях закалить железо: Как закалить железо 🚩 емкости из железа 🚩 Разное

alexxlab | 18.04.2023 | 0 | Разное

Содержание

Как правильно закалить металл в домашних условиях своими руками: накалить сверло и другое железо в масле

Введение

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

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

Сплав имеет множество примесей. Среди них:

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

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

количество примесей;
степень термальной обработки.

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

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.

Технологические нюансы: как правильно закаливать металл

Сама процедура включает в себя три шага – нагрев, выдержку и остывание. Оттого, какой результат вы хотите получить и на каком материале работаете, выбирают различные параметры: предел, продолжительность, а также способы охлаждения. Приведем таблицу с несколькими марками стали:

Марка	Температура в градусах	Среда охлаждения
у9, у9а, у10, у10а	от 770 до 800	вода
85хф, х12	от 800 до 840	масло
хвт	от 830 до 830
9хс	от 860 до 870
хв5	от 900 до 1000
9х5вф	от 1000 до 1050
р9, р18	от 1230 до 1300	селитра

Есть две основные цели термообработки:

повышение прочности – это необходимо для ножей, топоров, сверл и других инструментов, которыми обрабатывают твердые поверхности;
увеличение пластичности изделия. Например перед тем, как ковать или гнуть – применяется скорее не в быту, а при небольшом частном деле.

При проведении технологии нагрева следует следить за цветом заготовки. Он должен быть насыщенно-красным с оранжевым или желтоватым отливом в зависимости от типа. На поверхности не должно образовываться черных или иного цвета пятен.

Как правильно закаливать металл и железо, если нет специальной печи для обжига? Применять паяльную лампу или развести обычный костер – его температура и продолжительность горения достаточно велики для того, чтобы выполнить работу, не превышающую бытовых нужд.

Охлаждение можно проводить различными способами. Если срочно нужно сбить нагрев на одном участке изделия, то можно воспользоваться направленной струей холодной воды. Водное, а значит быстрое, остывание необходимо для легированных и углеродистых сталей. После нагрева следует взять элемент щипцами (если это небольшой нож, топор) и поместить в заранее подготовленную емкость с жидкостью. При отпуске следует охлаждать постепенно – сперва водой, а затем маслом.

И третий вариант – постепенное остывание на свежем воздухе. Тоже эффективный способ, когда нужно оставить небольшой эффект пластичности. Посмотрим видео по этой теме:

Как выполнить закалку?

Когда есть горн, то закалку можно выполнить довольно просто:

Сначала разводят огонь. Для розжига используют древесину небольшого формата (щепки, мелкие ветки, стружку от деревообработки и бумагу).
Готовят емкости, в которых будут производить закалку. Минеральное масло (отработка от двигателей внутреннего сгорания) является лучшим охлаждением для деталей. Ёмкость должна позволять загрузить деталь полностью. Синтетические и полусинтетические масла использовать можно, но следует иметь в виду, что некоторые могут закипать. Скорость охлаждения будет снижаться. Поэтому использование подобного масла применяют с осторожностью.
Емкость для воды нужна, чтобы промывать детали после закалки.
Потребуется уголь. Используют бурые и черные угли. На практике часто применяют древесный уголь, полученный после обработки березы.
Чтобы брать заготовку и перемещать ее внутри кузни, понадобятся клещи. У опытных кузнецов имеются несколько типов клещей.
После получения стабильного огня на колосниках можно подсыпать уголь. Сначала он разгорается медленно. При включении подачи воздуха начинается интенсивный разогрев. Угольки меняют окраску на белый цвет.
Пора закладывать деталь, которую хотят закалить. Ее кладут в огонь. Наблюдают за разогревом.
Нужен магнит. Он покажет, наступил нужный нагрев или нет. Аустенит не магнитится.
При возникновении свечения темно-вишневого цвета можно рассчитывать на нагрев до близких значений температуры.
Вынимают заготовку и пробуют, намагничивается она или нет. Если нет, то температура достигнута.
Нужен прогрев не менее 15…20 минут. Теплопроводность разогретого металла низкая, поэтому внутри массивных предметов может возникнуть не полный прогрев. В этом случае при закалке наблюдают изгибы.
Вынув деталь из огня, ее опускают в масло в несколько этапов. Опускают и поднимают ритмичными движениями. Так добиваются высокой скорости охлаждения. Поднимая и опуская, перемешивают охлаждающую жидкость в процессе закалки. Может возникнуть пламя. Оно быстро погаснет.
Остается промыть деталь.
Проверить произошло закаливание или нет можно напильником. Если напильник «не берет», значит, произошло закаливание.

Испытывают качество закаливания на стекле. Если удается оставить след на стекле закаленной деталью, то получена твердость HRC более 55 единиц.

Видео: как закалить металл своими руками?

Термообработка: как лучше закалить железо в домашних условиях

Это процесс нагрева с дальнейшим охлаждением для изменения свойств. Помещаем в печь обычный сплав, а достаем – закаленный, который менее восприимчив к внешним деформациям. Для чего это нужно? При первичной обработке, например при штамповке, резке или литье, внутри сплава появляются внутренние напряжения, которые очень негативно воздействуют на прочностные характеристики и увеличивают хрупкость. Есть четыре типа термообработки:

Отжиг. Необходим для образования феррита и перлита. Заключается в нагреве в печи до 680-740 градусов, когда уже пройдет порог рекристаллизации. В результате распадаются старые молекулярные связи и образуются новые. Затем следует некоторая выдержка при температурном режиме 400-500, в конце – остывание, медленное, вместе с нагревательным элементом и просто открытыми дверьми.
Нормализация – аналогичная процедуре для снятия внутреннего напряжения, но нагрев – выше, а охлаждение гораздо быстрее.
Закалка. Основной происходящий процесс – изменение зернистости, что приводит к нужным результатам. Остывание очень быстрое, часто в воде или масле.
Отпуск. Бывает в нескольких режимах. О нем поговорим отдельно.

Проверка твердости после закаливания металла в домашних условиях

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

Единица измерения твердости – HRC. Для сравнения значений:

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

Как правильно закалить пружину? — Металлы, оборудование, инструкции

улучшение свойств ножа, зубила и топора

Термическая обработка металла проводится на протяжении многих веков. Она позволяет существенно повысить эксплуатационные свойства материала, изменить некоторые свойства. Закалка — разновидность термической обработки. Еще до появления огнестрельного оружия клинки усиливались закаливанием используемого металла при их изготовлении. Сегодня в домашних условиях можно закалить болт, топор, зубило, клинок, проволоку и многие другие изделия. Стоит рассмотреть подробнее, как можно закалить металл в домашних условиях, и какие при этом могут возникнуть сложности.

Суть закалки металлических изделий

Для того чтобы правильно закалять железо и другие металлы, следует рассмотреть суть этого процесса.

К особенностям этой разновидности термообработки можно отнести следующее:

Закаливать — это значит, нагревать материал до температуры, которая может изменить структуру. У металлов структура представлена кристаллической решеткой.
Процесс предусматривает также охлаждение материала, для чего может использоваться масло или вода.

Целью подобной термической обработки является увеличение твердости структуры стали или другого сплава.

С закалкой также связан процесс, получивший название отпуск. Он проводится для того, чтобы снизить хрупкость структуры после термической обработки. Отпуск проводится при более низкой температуре, а на охлаждение уходит намного больше времени. Важность этого процесса велика, иначе в структуре могут образовываться серьезные дефекты.

Какие металлы можно закалить

Следует учитывать, что не все металлы подходят для подобной термической обработки. Очень часто проводится улучшение физико-механических качеств конструкционных сталей, к примеру, стали 45, а также некоторых легированных сплавов (65Г, У7Х).

Алюминий и многие другие цветные сплавы подвергаются термической обработке, при которой кристаллическая решетка остается неизменной. Это можно достичь путем нагрева до невысоких температур с последующим быстрым охлаждение в различной среде.

Особенности технологии

Можно выделить 3 основных этапа термической обработки стали:

Отжиг. Для начала проводится нагрев структуры до температуры, которая выбирается в зависимости от типа закаливаемого материала (для У7 +780°С). После нагрева металл оставляют в печи для медленного охлаждения.
Закалка. После выполнения отжига наступает этап закалки. В зависимости от типа металла температура нагрева может варьировать в пределах +800…+1000°С и выше. В домашних условиях можно достигнуть лишь показателя +800°С или чуть выше. Нагрев проводится до момента, пока металл не станет полностью красным, при этом графит и вся кристаллическая решетка перестраивается. Охлаждение может проходить в воде, но лучше использовать масло, что позволит снизить вероятность появления серьезных дефектов в структуре. При этом следует учитывать, что при нагреве масла может образовываться дым и другие продукты горения, которые вредны для человека.
Отпуск. За счет отпуска можно существенно снизить хрупкость структуры, при этом изделие выдерживается в духовке на протяжении 1 часа или более при температуре не выше +320°С. Важно учитывать, что на этом этапе не должно происходить перестроение кристаллической решетки, т. к. сильный нагрев может привести к снижению твердости поверхностного слоя.

Закалка ножа в домашних условиях осуществима, этого потребуется обычная печь, место для проведения работы, а также емкость с маслом или водой для охлаждения металла.

Много внимания уделяется выбору способа охлаждения стали. Различают следующие методы:

Применение одной среды.
Охлаждение при использовании двух жидкостей.
Струйный метод снижения температуры поверхности металла.
Метод ступенчатого охлаждения, применяемый для снижения напряжений в структуре материала.

При проведении закалки в домашних условиях следует учитывать, что слишком быстрое охлаждение становится причиной повышенной хрупкости структуры. Важно обеспечивать равномерное охлаждение, что позволяет получить равномерную структуру.

При работе с раскаленной сталью следует соблюдать осторожность. Нельзя проводить подобные работы вблизи легковоспламеняющихся материалов.

Изготовление стамесок – закалка и отпуск инструментальной стали

Стамески широко используются оружейниками для резки дерева и мягкой стали. Древесина ложи обычно имеет среднюю твердость, поэтому для получения гладкого и точного среза требуется острое долото. Необходимы практические знания в области закалки и отпуска стали, чтобы изготовить долото, которое сохранит режущую кромку и выдержит абразивное воздействие дерева.

В основном существует два основных типа углеродистой стали. Низкоуглеродистая сталь — это сталь, обычно используемая для изготовления гвоздей, вешалок, болтов класса 2 и всего, что можно слегка согнуть без поломки. Этот тип стали используется, когда напряжение и деформация не являются фактором, который следует учитывать при применении.

Высокоуглеродистая сталь — другой тип стали. Ее часто называют инструментальной сталью, потому что содержание углерода достаточно велико, чтобы ее можно было закалить и использовать для изготовления режущих инструментов. Этот тип стали используется для напильников, долот, сверл, концевых фрез и токарных долот. Однако после того, как эта сталь затвердеет, ее необходимо волочить или закалить для использования в качестве долота, чтобы она не была хрупкой. Например, файлы не закалены. Файлы твердые и могут быть такими же хрупкими, как стекло.

Мы начнем с тупого металлического напильника в качестве сырья, так как тупые напильники можно найти повсюду на дворовых распродажах и купить за мелочь.
Во-первых, металл должен быть размягчен, чтобы его можно было легко обрабатывать. Это делается путем отжига файла. Отжиг стали осуществляется путем нагревания и очень медленного охлаждения стали. Нагрейте напильник до вишнево-красного цвета (около 1200 F) и закопайте горячую сталь в ведро, полное чистого мелкого песка. Примерно через 2 часа металл должен стать прохладным и достаточно мягким, чтобы его можно было отшлифовать хорошим напильником.

Придайте металлу желаемую форму стамески. Включите 30-градусный скос для режущей кромки. Делайте как можно больше формовки, пока металл размягчен, потому что после закалки и отпуска металла на заточку и заточку хорошей режущей кромки потребуется меньше времени.

Чтобы закалить долото, нагрейте металл до вишнево-красного цвета и охладите его в прохладной чистой воде. После извлечения долота из воды оно будет чрезвычайно хрупким. Будьте осторожны и отшлифуйте все поверхности наждачной бумагой или наждачной шкуркой, пока не станет виден естественный цвет металла.

Завершающим процессом термообработки является отпуск металла. Вертикально установите или держите металл режущей кромкой вверх. Медленно нагревайте нижнюю часть металла, пока он не начнет менять цвет. Цвет постепенно будет приближаться к режущей кромке. Когда на режущей кромке появится соломенный или очень светло-коричневый цвет, немедленно закалите металл в чистом, прозрачном масле 20 вес.

Если синий цвет добрался до режущей кромки, повторите процесс закалки и отпуска.

Режущая кромка готова к заточке на мягком и/или твердом арканзасском камне. Когда заточенный скос под углом 30 градусов встречается с плоской нижней частью долота, образуется небольшой заусенец. Когда заусенец полностью пройдет через режущую кромку, удалите заусенец полоской кожи или лезвием. Режущая кромка готова.

Рукоять для стамески может быть изготовлена из дерева, пластика или любого другого прочного материала.

Как можно себе представить, оружейник должен использовать долото, стамески и скребки различных размеров и форм. Все сделано по одному принципу. По отдельности каждый инструмент может стоить от 25 до 75 долларов. Стоимость зависит от размера, формы и качества стали. Я предпочитаю ручную работу, отличные инструменты для мелочи и немного времени.

Изотермическая закалка – Ajax

Запросить цену

Домашняя
Изотермическая закалка

При термообработке используется строго контролируемая модуляция температуры для улучшения определенных желаемых характеристик металлов, таких как производительность и долговечность. Существует пять уникальных термообработок:

Закалка
Цементация (или науглероживание)

Нормализация
Закалка
Отжиг

Узнайте больше о полном ассортименте продукции для термообработки, предлагаемой Ajax Electric. Каждый из этих пяти процессов изменяет фундаментальную кристаллическую структуру металла для улучшения определенных свойств, таких как ударная вязкость или пластичность.

Что такое изотермическая закалка?

Изотермическая закалка – это процесс термообработки, предназначенный для обработки металлов со средним и высоким содержанием углерода. Основная цель изотермической закалки заключается в уменьшении деформации при одновременном повышении прочности и ударной вязкости металла. Это делается путем нагревания изделия до тех пор, пока металл не станет аустенитным, а затем закалки до точных температур и оставления там на определенные промежутки времени.

Два хорошо известных метода отпуска используют изотермическую закалку; Аустенизация и мартенситизация. Эти два процесса имеют много общего, их основные различия заключаются в температурах, до которых они закаляются, времени, в течение которого они остаются при этих температурах, и в конечном результате.

Обзор аустенитной и мартенситной закалки

Для полного понимания аустенитной и мартенситной закалки необходимо обратиться к S-образной кривой. При термообработке микроструктура заготовки преобразуется для получения желаемых свойств. S-кривые важны металлургу для понимания того, когда в металле происходят те или иные превращения и при каких температурах.

Если мы нагреем сталь или чугун до тех пор, пока их составляющие не перейдут в раствор, затем закалим до 1200°F и выдержим при этой температуре достаточно долго, мы заставим эту микроструктуру превратиться в самую мягкую микроструктуру, перлит. Если бы вместо этого мы охладили этот аустенит до 600 ° F перед выдержкой, мы бы избежали перлитного превращения и вместо этого создали гораздо более твердую микроструктуру, бейнит. Наконец, если мы охладим эту заготовку быстро и в достаточной степени, образование как перлита, так и бейнита будет исключено, превратившись в самую твердую структуру, мартенсит.

Закалка на мартенсит быстро и эффективно охлаждает аустенит, чтобы избежать образования перлита или бейнита, в результате чего получается самая твердая микроструктура – мартенит.
Аустемперинг также быстро охлаждается, но не так низко, как мартенсит, так как вы только избегаете образования перлита и поддерживаете температуру в закалке до тех пор, пока заготовка полностью не превратится в бейнит.

S-кривые при аустенитной и мартенситной закалке

Закалка

Кривая охлаждения по отношению к S-кривой. Аустенитная сталь охлаждается со скоростью, достаточной для образования носовой части S-образной кривой, предотвращая начало перлитного или бейнитного превращения. Затем его выдерживают чуть выше точки Ms (начало трансформации) для получения однородности температуры. Когда температура стали однородна по всей стали, ее охлаждают на воздухе до комнатной температуры. При охлаждении образуется мартенсит. Стрессы низкие.

Austempering

Кривая охлаждения по отношению к S-кривой. Аустенитную сталь охлаждают с достаточной скоростью, чтобы избежать излома S-образной кривой, и выдерживают чуть выше точки Ms для полного превращения в бейнитную структуру, в то время как температура остается постоянной, тем самым снижая термические напряжения, которые могут вызвать растрескивание или деформацию. Диаграммы время-температура, подобные этой, дают специалистам по термообработке трехмерное представление о проблемах термообработки.

Установка для закалки

Комплексная установка для закалки на заводе известного производителя самолетов состоит из (I) бака закалки в масле, (2) печи аустенитизации, (3) печи закалки и (4) бака промывки горячей водой. Несмотря на огромную глубину печи аустенитизации, пятнадцать с половиной футов, разброс температуры по всей рабочей зоне ванны составляет менее 10°F. Печи, используемые для закалки длинных стальных сварных деталей самолетов, последовательно обрабатывают детали без растрескивания или обезуглероживания.

Применение и материалы для закалки

Металл, прошедший закалку, более прочный, пластичный, ударопрочный и менее подвержен деформации. Этот процесс обычно используется для создания прочных тонких компонентов из углеродистой стали или ковкого чугуна. Обычные закаленные компоненты включают:

Компоненты сельскохозяйственного оборудования
Шестерни автомобильной трансмиссии
Компоненты строительного оборудования
Режущие лезвия
Детали пистолета
Зажимы
Зажимы; Ремни безопасности в автомобилях, Промышленная безопасность

Применение и материалы для закалки

Закаленный металл имеет самый жесткий рейтинг по шкале Роквелла среди всех процессов закалки. Этот процесс используется для достижения минимальной деформации в очень крупных деталях для авиационной промышленности, а также для чрезвычайно прочных деталей. Некоторые типичные закаленные детали включают:

Коленчатые валы
Шестерни
Детали промышленного оборудования
Вертолетные опоры

Общие изотермически закаленные материалы включают:

Углеродистые стали, легированные стали и железо являются наиболее закаленными материалами с использованием этих методов из-за высокого содержания углерода, который помогает облегчить превращения при различных температурах.

Процесс изотермической закалки

Этот процесс упрочняет углеродистую сталь и другие сплавы железа со средним и высоким содержанием углерода путем нагревания металла до температуры, которая разрушает его кристаллическую структуру, пока он не станет аустенитным.

После того, как изделие становится аустенитным, процессы мартенситного отпуска или аустенитного отпуска расходятся:

Марочный отпуск

После превращения в аустенит следующим шагом является постоянная и быстрая закалка этого изделия, чтобы предотвратить образование бейнита или перлита.
После того, как заготовка достигла однородной температуры, которая находится прямо над начальной температурой образования мартенита, вы переходите к последнему шагу.
Охлаждение на воздухе до комнатной температуры.

Аустенитная закалка

После превращения в аустенит следующим шагом является закалка этой детали до температуры, чуть выше температуры, при которой начинает формироваться бейнит.
После достижения температуры деталь необходимо выдержать до завершения превращения аустенита в бейнит.

Наконец, изделие охлаждается воздухом или водой.

Преимущества изотермической закалки

Аустенитный отпуск и мартенситный отпуск предлагают широкий спектр преимуществ для различных отраслей промышленности. К основным преимуществам относятся:

Повышенная прочность . Закаленная кристаллическая структура бейнита или мартенита, созданная при такой обработке, делает металлы значительно прочнее, чем необработанные металлы.
Ударопрочность. Металл Austempered демонстрирует более высокий уровень ударопрочности благодаря своей исключительно прочной кристаллической структуре и пластичности. Там, где другие металлы могут треснуть или порваться, аустенизированные компоненты могут выдерживать удары, сохраняя при этом свою форму.
Снижение искажений . Закаленная сталь демонстрирует меньшую деформацию благодаря процессу закалки. Это делает его особенно полезным для тонких компонентов, которые должны сохранять определенные размеры во время и после термообработки.

Решения и линии для изотермической закалки от Ajax Electric

В течение 60 лет компания Ajax Electric Co. поставляет продукты для промышленной термообработки, в том числе печи для соляной ванны, металлические и керамические горшки, для клиентов из самых разных отраслей. Если вам нужны комплексные продукты для термообработки, ремонт, техническое обслуживание или просто консультация с опытным специалистом, у Ajax Electric есть все, что вам нужно, чтобы сделать ваш проект успешным.

Мы рады предложить широкий спектр решений для термообработки с помощью нашей продукции, включая отжиг, закалку, мартенсит и аустенитный отпуск. Свяжитесь с нами сегодня, чтобы узнать, как наши продукты могут помочь в вашем следующем проекте термообработки.

TOP HEADLINES