Как закалить нержавейку в домашних условиях: Закалка нержавеющей стали в домашних условиях: видео, инструкция

alexxlab | 13.02.2023 | 0 | Разное

Как закалить нержавейку в домашних условиях: инструкция и техника безопасности

При работе с металлом люди часто задаются вопросом, как закалить нержавейку. Существует несколько способов. Закаливание металла представляет собой трудоемкую процедуру. Она необходима для того, чтобы изделия были крепкими.

В настоящее время используется промышленная закалка металла. Она производится в специальных термических печах. Многие интересуются, как закалить нержавейку в домашних условиях. Это сложно осуществить без специального оборудования. Дома можно сделать нержавейку более жесткой и убрать мягкость. В сегодняшней статье мы рассмотрим, как этого добиться.

Зачем это нужно?

Перед тем как закалять нержавейку, необходимо понять, для чего необходима данная процедура. Если правильно закалить сталь, то она не будет легко сгибаться. После термической обработки изделие не будет крошиться.

Важно не переборщить с закаливанием, иначе металл станет очень хрупким. В таком случае придется проводить отпуск изделия. Многие не знают, как закалить нож, чтобы лезвие было прочным и не сгибалось при резке. Данный тип работы допустимо проводить дома, если соблюдать правила техники безопасности. Нужно помнить, что сталь нельзя перегревать. Если она станет слишком твердой, то нож будет плохо резать.

Существует два варианта: закаливают изделие целиком, либо только его часть. Первый вариант называют глобальной закалкой металла, а второй – локальной.

Общая последовательность работ

Чтобы правильно закаливать нож из нержавейки, нужно:

1. Нагреть металлическую часть изделия. Рукоятку греть не нужно.
2. Дождаться, пока нож станет алого цвета. Металл должен равномерно нагреться.
3. Греть лезвие нужно не больше 10 минут, после этого его помещают в сургуч и сразу же вынимают.

После работы нужно убрать с лезвия остатки сургуча. Далее поверхность протереть скипидаром.

Что потребуется для работы с нержавейкой?

Необходимо заранее подготовить необходимые материалы и позаботиться о хорошем оборудовании. Если в доме нет электрической печи, то для операции подойдет обычная газовая горелка. Нужно приобрести сургуч, а также скипидар.

Как изменяется металл в ходе работ?

Многие делают заготовки для ножей дома. Данная работа требует определенных навыков. Перед тем как закалить нож в домашних условиях, следует выяснить, как проходит процесс и что происходит с металлом.

В ходе работы сталь раскаляется. В зависимости от материала, из которого изготовлен лист, он приобретает красный или белый оттенок. В процессе закаливания металл становится прочнее, чем был до процедуры. Повышается прочность в следующих случаях:

1. Когда сплав раскаляется до определенной точки. Начинается процесс разрушения структуры кристаллов.
2. Металл трансформируется в мягкую массу. Кристаллы приобретают подвижность. Они превращаются в мелкозернистые. После того как изделие охлаждается, зерна не теряют свою структуру. Между ними появляется крепкая связь. В итоге сталь становится прочной, но при этом хрупкой.

Многих интересует, как закалить нож. Специалисты советуют работать только с режущей кромкой. В таком случае изделие прослужит долго.

Метод проверки металла на твердость

Многие в быту используют нож из нержавейки. Если не знают, нужна ли ему термическая обработка для повышения износоустойчивости, смотрят на степень твердости металла.

Что это такое? Под твердостью металла обычно понимают его устойчивость к нагрузкам от прочных предметов. Существует специальная методика Роквелла. Она заключается во вдавливании шарика из стали. В качестве инденторов применяются прочные шарики и алмазные конусы с углом при вершине 120° со скругленным острым концом.

Из-за своей простоты этот способ является одним из наиболее распространенных методов испытания материалов.

Как определить степень твердости металла без специальных приспособлений?

В домашних условиях можно без прибора определить степень твердости изделия. Для этого следует запастись надфилем. С его помощью можно определить твердость плоской поверхности. Данный метод работает также с округлыми поверхностями. Если кромка изделия очень острая, для проверки прочности берется кусок стекла.

Если металл мягкий, то он не будет резать стекло (максимум оставит пару царапин). Когда металл твердый, то его сложно взять и надфилем. После некоторых усилий он может оставить на стекле заметный след.

Если металл подвергался сильной закалке, то его практически невозможно взять надфилем. Изделие легко режет стекло. В процессе можно услышать специфический хруст.

Какие выделяют виды домашней закалки?

Перед тем как закалить нержавейку, следует выяснить, какие существуют методы, доступные для работы дома. Многое зависит от правильно поставленной задачи. Важно учитывать, какая марка стали у нержавейки. Существуют различные режимы закалки металла:

1. Закаливание в единичной среде. Считается одним из простых методов. Нужно помнить, что способ не подходит для металла, в котором содержится много углерода. Если взять лист такого типа, то в результате закаливания на нем появятся трещины. Изделие становится хрупким и в большинстве случаев теряет форму. Метод отлично подходит для изделий с низким процентным содержанием углерода.
2. Метод прерывистой закалки. Он происходит в два этапа. Изделие охлаждают в воде, после этого его помещают в масло. Можно оставить металл на воздухе. Данный способ подходит для металла с высоким содержанием углерода. Он позволяет закалять сталь без появления трещин. Метод считается сложным для исполнения в домашних условиях. Его следует использовать для изделий с большим содержанием углерода.
3. Чтобы закалить нержавейку поэтапно, следует сначала раскалить металл, а после опустить его в горячую воду с добавлением соли. В соляной ванне изделие держат до 5 минут. Происходит постепенное охлаждение. Изделие не пострадает от термического напряжения. Плюс данного метода в том, что он позволяет избежать трещин и других повреждений металла. Завершающий этап состоит в остывании листа на свежем воздухе. Такой способ предназначен для тонкого металла, в котором содержится много углерода.
4. Поверхностная закалка металла. Ее часто именуют частичной. Многие хотят выяснить, как закалить нержавейку согласно этому методу. В данном случае можно увидеть, что изделия получают поверхностную прочность. Сердцевина металла остается пластичной. Способ отлично подойдет для закаливания деталей, которые выдерживают большую нагрузку.
5. Метод последующего отпуска. Он интересен тем, что можно задать твердость металла на нужную глубину. Данный способ используется при работе над ударными инструментами. Прочность таких изделий возрастает.

Что используют для охлаждения нержавейки дома?

В домашних условиях для охлаждения после закалки металла используют:

1. Воду. Она быстро справляется с функцией охладителя металла. Не рекомендуется помещать в воду металл, в котором большое процентное содержание углерода. Изделие может деформироваться. Данная среда подходит для нержавейки с низким содержанием углерода.
2. Если человек хочет равномерно охладить изделие после закаливания, то ему потребуется минеральное масло. Оно позволяет металлу медленно остывать и не вызывает деформации. Данный способ отлично подходит для легированной стали.
3. Хлорид натрия или гидроксид, представленные в водном растворе. Концентрация вещества не должна превышать 10 процентов. Металлическое изделие будет равномерно охлаждаться. Искомый метод применяют по отношению к стали с высоким содержанием углерода.
4. Различные полимерные растворы. К ним можно отнести моющие средства. Метод хорош тем, что не вызывает деформации материала. На изделии не будет дефектов.

Таблица температуры охлаждения металла после закалки

Рекомендуемая среда для остывания закаленного металла	Подходящая температура
Вода	От 20 до 80 градусов
Масло	От 20 до 200 градусов
Солевые растворы	От 20 градусов и выше до бесконечности

Что нужно знать для проведения процедуры закаливания нержавейки в домашних условиях?

Перед проведением данной операции дома следует узнать некоторые правила:

1. Если металл имеет повышенную твердость, то его нужно максимально сильно накалить. Лучше всего дождаться, пока изделие не станет малинового цвета.
2. Если в составе стали отмечено большое количество углерода, то нужно отнестись с осторожностью к процессу остывания.
3. Если изделие требует закалки по всей поверхности, то следует равномерно нагревать его с каждой стороны.
4. Не стоит допускать перегрева нержавейки. На поверхности в результате накаливания не должны проявляться пятна.
5. Перед началом работы необходимо подготовить специальные щипцы. Потребуется емкость для охлаждения металла.

Советы специалистов

Специалисты советуют проводить закаливание нержавейки на открытом огне. Лучше всего для этих целей подходит пламя костра. Рекомендуется использовать готовые угли. Они довольно долго держат нужный температурный режим.

Если для изделия требуется частичное закаливание, то следует использовать паяльную лампу. Она подходит для работы с режущей кромкой и другими мелкими деталями. Важно не передерживать детали на огне.

Новички часто спрашивают, как закалить нержавейку по инструкции. Также важно знать, какая техника безопасности должна соблюдаться при работе с ней. Если этап охлаждения проходит с использованием масла, необходимо держаться на расстоянии от емкости, чтобы не получить ожоги.

Как понизить твердость нержавейки с помощью отпуска?

Отпуск используется для устранения повышенной твердости металла. Происходит нагрев изделия до максимальной температуры, а затем постепенное охлаждение на воздухе.

Для отпуска можно использовать температуры, не превышающие отметку 250 градусов. В этом случае материал не теряет свою прочность. В таком режиме работают с ножами и другими колющими предметами.

Рессоры и спирали рекомендуется нагревать до 500 градусов. Если человек работает над деталями, предназначенными для ударных нагрузок, то он может использовать температурный режим от 500 до 700 градусов.

Как закалить нержавейку? Техника безопасности

Чтобы работа с металлом не вредила здоровью человека, необходимо соблюдать следующие правила техники безопасности:

1. Следует регулярно проветривать помещение, в котором происходит процесс закаливания металла. Рекомендуется установить в комнате специальную вытяжку. Нельзя пускать в помещение, где проходит работа, детей и животных.
2. В процессе нужно использовать специальные перчатки. Как только инструменты начинают накаливаться, их опускают в воду до полного охлаждения.
3. При работе с огнем следует соблюдать пожарные нормы, не подходить к огню с легко воспламеняющимися жидкостями.
4. Если закаливание изделия происходит в масле, то контейнер плотно закрывается крышкой.
5. Работать нужно в специальной защитной одежде. Рукава и ноги должны быть закрытыми, так как существует риск ожога конечностей.

Итак, мы рассмотрели, как выполнить закалку нержавейки. Как видите, данную операцию можно осуществить своими руками в домашних условиях. Главное, не забывать о технике безопасности и точно следовать инструкции.

Отжиг, закалка и термическая обработка нержавеющей стали от Авек Глобал

• org/ListItem”> Главная
• Справочник
• Нержавеющая сталь
• Нержавеющая сталь
• Способы обработки

Вас интересует термическая обработка, отжиг, закалка нержавеющей стали?.. Поставщик Авек Глобал предлагает купить нержавеющую сталь отечественного и зарубежного производства по доступной цене в широком ассортименте. Обеспечим доставку продукции в любую точку континента. Цена оптимальная.

Актуальность

Нержавеющая сталь обычно подвергаются термической обработке для снятия напряжений, упрочнения или с целью повышения пластичности. Термическая обработка осуществляется в контролируемых условиях, чтобы избежать науглероживания и обезуглероживания.

Отжиг

Отжиг используют для перекристаллизации структуры аустенитных нержавеющих сталей и стимуляции образования карбидов хрома, Кроме того, эта обработка устраняет напряжения, возникающие во время предшествующей обработки, и гомогенизирует сварные швы. Температура кратковременного отжига нержавеющих сталей выше 1040 °C, чтобы исключить рост зерна в структуре. Контролируемая температура отжига некоторых сплавов может быть более низкая, учитывая размер зерна.

Стабилизирующий отжиг

Его обычно проводят после обычного отжига. Стабилизация заключается в осаждении углерода в форме карбидов (чаще — ниобия и титана) в температурном диапазоне от 870 до 900°C) в течение 2−4 часов с последующим быстрым охлаждением. Все ферритные и мартенситные нержавеющие стали могут быть отожжены в диапазоне температур образования феррита, или при нагревании выше критической температуры в диапазоне аустенита.

Субкритический отжиг

Температура субкритического отжига от 760 до 830 °C. Мягкую структуру сфероидизированных и ферритовых карбидов можно получить путем охлаждения материала (до t° 25°С) в течение часа, или выдержкой материала в течение часа при температуре докритического отжига. Отожжённые детали, прошедшие холодную обработку, можно отжигать на докритических температурах.

Рекристаллизационный отжиг

Сорта ферритной стали во всем диапазоне рабочих температур требуют короткого рекристаллизационного отжига (температура от 760 до 955°C). Поставщик Авек Глобал предлагает купить нержавеющую сталь отечественного и зарубежного производства по доступной цене в широком ассортименте. Обеспечим доставку продукции в любую точку континента. Цена оптимальная.

Термообработка в контролируемой атмосфере

Контролируемые условия отжига позволяют уменьшить искажение формы. Эту обработку можно проводить в соляной ванне, но в основном предпочтителен отжиг, выполняемый в восстановительной среде,

Закалка

Как и низколегированные стали, мартенситные нержавеющие марки закаляют с одновременной аустенизацией. Температура аустенизации составляет от 980 до 1010 ° C. При температуре аустенизации 980 ° С, твердость вначале увеличивается, а затем падает. Процесс производится также с целью устранения возможного коррозионного растрескивания стали.

Отпуск

Мартенситные нержавеющие стали имеют высокое содержание сплавов и, следовательно, высокую прокаливаемость. Полная твердость может быть достигнута за счет воздушного охлаждения при температуре аустенизации, но для упрочнения больших участков может потребоваться закалка в масло. Закаленные компоненты должны быть отпущены сразу же после охлаждения на воздухе. В некоторых случаях компоненты перед обработкой охлаждают при -75°C. Закалка мартенситных сталей проводится при температурах выше 510 °C, а затем выполняется быстрое охлаждение сталей при температурах ниже 400 °C, чтобы избежать охрупчивания.

Купить. Поставщик, цена

Вас интересует термическая обработка, закалка нержавеющей стали?.. Поставщик Авек Глобал предлагает купить нержавеющую сталь отечественного и зарубежного производства по доступной цене в широком ассортименте. Обеспечим доставку продукции в любую точку континента. Цена оптимальная. Приглашаем к партнёрскому сотрудничеству.

Некоторые мысли о нержавеющей стали и термообработке

Среди производителей ножей и энтузиастов ножей всегда будут споры о том, какой «лучший» вид стали. Есть пуристы, которые считают, что высокоуглеродистая сталь — единственная настоящая сталь для серьезных ножей. Есть и те, для кого нож из нержавеющей стали — единственный разумный нож.

Лично мне нравятся как простые углеродистые стали, так и современные нержавеющие стали для ножей. Я узнал, что если мне приходится делить ножи на кухне дома, они должны быть достаточно простыми, чтобы о них могла заботиться вся моя семья, а это значит, что они изготовлены из нержавеющей стали. При правильном выборе стали и тщательной термообработке я могу изготовить кухонный нож из нержавеющей стали, который режет так же хорошо, как обычный высокоуглеродистый нож, и требует гораздо меньшего ухода.

 

Термическая обработка нержавеющей стали: что в ней особенного?

Для меня термообработка является наиболее важной частью процесса. Если я ставлю на нем свое имя, это должно быть сделано в соответствии с моими стандартами. Я могу сделать более доступный нож с помощью машинной обработки или повысить качество ножа, выполнив шлифовку вручную, но все начинается с одинаковой высококачественной термообработки.

Термообработка нержавеющей стали требует более высоких температур и более длительного времени выдержки. Кроме того, вероятность ошибки при выборе правильной температуры намного меньше. Вдобавок к этому, чтобы должным образом упрочнить большинство нержавеющих сталей, вам необходимо подвергнуть их криогенному циклу. После того, как вы выполнили все шаги, единственный способ убедиться, что вы все сделали правильно, — это твердомер по Роквеллу. В целом это требует довольно больших затрат на оборудование и время, поэтому многие производители ножей отправляют свои лезвия в одну из очень уважаемых фирм по термообработке. Хотя я мог бы сэкономить некоторое время, сэкономить немного денег и уменьшить количество хлопот, отправив свои лезвия на термообработку, тогда каждое лезвие не получило бы того уровня внимания и заботы, который необходим мне, чтобы мне было комфортно писать свое имя на нем.

 

Кухонная нержавеющая сталь на выбор: CPM 154 CM

Я выбрал CPM 154 CM в качестве основной нержавеющей стали для кухонных ножей. CPM означает «металлургия частиц в тигле», процесс, который обеспечивает однородность сплава по всему материалу. CPM 154 CM представляет собой марку 154-CM для порошковой металлургии, которая долгое время была очень хорошей ножевой сталью. Марка «PM» улучшает эту сталь за счет уменьшения размера карбидов и обеспечения более равномерного распределения карбидов. Одним из дополнительных преимуществ является повышенная ударная вязкость для уровня твердости по сравнению со стандартным 154-СМ. Я считаю, что эта сталь обеспечивает хороший баланс между твердостью и ударной вязкостью, сохраняя при этом превосходную устойчивость к пятнам.

Я тоже работаю в S35VN, но предпочитаю эту сталь для универсальных ножей. Испытывая обе стали на собственной кухне, я обнаружил, что S35VN может резать лучше, чем CPM154, но нержавеющая сталь S35VN имеет тенденцию слегка окрашиваться некоторыми более кислыми фруктами и овощами, такими как клубника и помидоры.

 

Термическая обработка CPM 154 CM

После профилирования лопастей (то есть вырезания), но до шлифовки фасок, лопасти проходят цикл снятия напряжения. Причина этого в том, что иногда в стали остается напряжение от формирования из нее листа, а цикл снятия напряжения помогает предотвратить деформацию лезвий в дальнейшем. Для CPM 154 CM это означает 2-часовую выдержку в печи с цифровым управлением при температуре 1275°F.

Затем лезвия закаляются. Это самая важная часть и самая срочная. Я заворачиваю ножи в фольгу из нержавеющей стали, чтобы они меньше подвергались воздействию кислорода внутри печи, помещаю их в печь и довожу температуру до 1400 ° F. Ножи выдерживают при этой температуре в течение 15 минут, чтобы лезвия прогреваются на всем протяжении. Затем печь разогревают до 1975°F, и лезвиям дают отмокать в течение 45 минут. Это аустенизирует сталь и переводит углерод и другие компоненты сплава в раствор. Затем ножи вытаскивают из печи и закаливают между толстыми алюминиевыми пластинами, что снижает температуру до 400°F за секунды.

Когда лезвия достигают комнатной температуры, их помещают в 35-литровый сосуд Дьюара, наполненный жидким азотом, минимум на 8 часов. Эта криогенная закалка позволяет лезвиям достичь максимальной твердости. После того, как лезвия вынуты и достигнут комнатной температуры, они индивидуально тестируются с помощью твердомера по Роквеллу. На этом этапе я ориентируюсь на твердость 63-65 по шкале Rockwell Hardness C.

Настало время закалить лезвия, чтобы уменьшить их хрупкость. Если я оставлю лезвия такими твердыми, они могут сколоться или треснуть. Лезвия подвергаются 2 циклам отпуска по 2 часа каждый при температуре около 700 ° F. Это обеспечивает лучшую твердость для окончательного использования: от 61 до 62 по шкале твердости C по шкале Роквелла.

 

 Итог.

К тому времени, когда я проверяю окончательную твердость, каждое лезвие проходит проверку на твердость не менее 3 раз. Это может быть чрезмерным, но я человек, ориентированный на детали. Я хочу, чтобы каждый нож, который я делаю, был максимально полезным — и это должно начинаться с тщательной и тщательной термической обработки.

Нравится:

Нравится Загрузка…

Как термообработать сталь для ножей в кузне

Спасибо Майку Путиатину, TWJC, Роберту Хью, Head VI и Снакину за то, что стали сторонниками Knife Steel Nerds Patreon! Я смог купить кузницу для проведения этих экспериментов благодаря вкладу сторонников.

Версия видео

Общая информация в этой статье также существует в виде видео на YouTube для тех, кто предпочитает использовать свою информацию таким образом:

Важность предшествующей микроструктуры как нормализовать и отжигать сталь после ковки, но перед заключительными этапами аустенизации, закалки и отпуска. Одна из вещей, на которые я указал в этой статье, заключалась в том, что использование нормализованной перлитной микроструктуры для термообработки приведет к очень быстрому отклику на термообработку.

Отожженная структура, такая как исходит от производителя, требует больше времени и более высокой температуры для надлежащей аустенизации стали. Ниже показана результирующая твердость после закалки для 1084 и 52100 при сравнении нормализованной и отожженной стали. Все они были закалены примерно с того места, где они стали немагнитными (1385°F для 1084 и 1445°F для 52100), при относительно низкой температуре по сравнению с обычно рекомендуемой температурой для термообработки.

1084 твердость:

52100 твердость:

Высокая твердость после закалки 52100 при такой низкой температуре впечатляет из-за относительно высокого содержания хрома (1,5%) в стали. Высокое содержание хрома задерживает превращения в стали, и обычно считается, что сталь 52100 требует более высоких температур и времени выдержки. Однако, если исходить из перлитной структуры, ее можно закалить из немагнитной и при этом подвергнуть «надлежащей» термообработке. Эта большая разница в реакции на аустенитизацию также показана в литературе, например, в показанном ниже исследовании, сравнивающем перлитную и сфероидизированную структуры в 52100.

Вы можете видеть, что твердость достигает своего максимума менее чем за минуту с перлитной структурой, в то время как для этого требуется более 2 часов для достижения той же твердости со сфероидальной структурой.

52100 сталь, аустенитизированная при 840°C/1550°F, закаленная в масле и отпущенная при 175°C/350°F [1]

Это происходит из-за того, что расстояние, на котором происходит диффузия, намного короче с перлитной структурой затем со сфероидизированной отожженной структурой. См. приведенную ниже упрощенную схему, где перлит (линии, указывающие на структуру цементита) и сфероидизированные карбиды (черные кружки), где вы можете видеть, что расстояние между этими элементами намного больше для сфероидизированных цементита/карбидов.

Перлит (нормализованный)

Сфероидизированный карбид (отожженный)

Термообработка в кузне несколько выше, чем у немагнитных, и это является основным источником изменчивости. Я подумал, что если вместо этого мы будем использовать нормализованную структуру, я смогу нагреть до немагнитного состояния и закалить, не пытаясь достичь более высокой температуры, которую нелегко измерить в кузнице, работающей при высокой температуре. Существуют различные методы термической обработки в кузне, например, использование муфеля или трубы внутри кузницы для поддержания более равномерного распределения температуры. Тем не менее, я хотел использовать самый простой метод, используемый многими начинающими кузнецами, с простой горн для нагрева стали и проверки температуры с помощью только магнита. Если бы я мог успешно термообработать таким образом, я бы с большей уверенностью рекомендовал людям методы термообработки в кузнице. В прошлом я всегда рекомендовал воздерживаться от термической обработки в кузне, потому что печь гораздо более управляема и постоянна. Тем не менее, я хотел доказать, что в некотором смысле ошибался, посмотрев, смогу ли я термообработать в кузнице, не имея никакого прошлого опыта в этом.

Я выбрал ряд различных низколегированных сталей, обычно используемых кузнецами. Я хотел сделать разные стали, чтобы убедиться, что процесс работает с разным содержанием углерода и сплава. С каждым разом я перегревал сталь до 2100°F/1150°C в течение часа, чтобы имитировать ковку, нормализовал при 1550-1700°F в течение 10 минут и охлаждал воздухом. Температура нормализации варьировалась в зависимости от стали. Это было условие, которое я использовал при нагреве до немагнитного состояния в кузнице и закалке в Parks 50. Все это были куски стали толщиной 1/8 дюйма.

Из-за разного состава этих сталей твердость нормализованной стали была разной, хотя я смог разрезать их все ленточной пилой и просверлить небольшое отверстие. Сталь с очень высокой прокаливаемостью, такая как L6, или более тонкая сталь, такая как 1/16″, может достаточно упрочняться на воздухе, когда резка ленточной пилой или сверление могут быть затруднены.

Твердость нормализованной стали

Магнетизм и скорость нагрева

Сталь становится немагнитной, когда она превращается в аустенит, немагнитную фазу стали. Существуют определенные стали, особенно аустенитные нержавеющие стали, которые должны быть аустенитными при комнатной температуре и поэтому немагнитны при комнатной температуре. Они не используются для ножей, но я привожу пример для лучшего понимания магнитного/немагнитного поведения. К счастью для нас, нормализованная перлитная сталь становится немагнитной, когда перлит заменяется аустенитом и готов к закалке. С отожженной сталью она также станет немагнитной, когда превратится в аустенит, но более высокая необходимая температура необходима для того, чтобы растворить больше карбида и поместить в раствор больше углерода и сплава за счет растворения этих карбидов. При начальных условиях перлита в растворе достаточно углерода сразу после того, как перлит был заменен аустенитом (см. предыдущую диаграмму зависимости твердости 52100 от времени для перлита и сфероидизированного карбида).

Различные стали превращаются в аустенит при несколько разных температурах, но нам не нужно об этом беспокоиться, потому что мы проверяем с помощью магнита; когда сталь трансформируется, мы видим это с помощью магнита. Другая потенциальная проблема заключается в том, что температура превращения может изменяться в зависимости от того, насколько быстро нагревается сталь. Более быстрый нагрев означает, что трансформация задерживается до несколько более высокой температуры. Сталь может относительно быстро нагреваться в кузнице, поэтому превращение может быть смещено на несколько градусов. Тем не менее, мы проверяем с помощью магнита, поэтому, как только сталь трансформируется, мы закаливаем оттуда независимо от температуры, при которой это произошло на самом деле. (Примечание: растворение всего карбида/цементита на диаграмме не показано.)

52100 температуры превращения при непрерывном нагреве с разной скоростью. Адаптировано из [2].

Однако в то время как при непрерывном нагреве превращение смещается вверх, если сталь выдерживается при этой температуре в течение определенного периода времени, превращение будет происходить при более низкой температуре. Поэтому, если относительно быстрый нагрев горна приводит к повышению температуры превращения, попытка выдержать сталь при этой температуре может привести к перегреву стали.

52100 температуры превращения с выдержкой при постоянной температуре. Адаптировано из [2].

Опасность перегрева

Рост зерна

Кузнецы обычно знакомы с проблемой роста зерна при перегреве. Более крупные зерна в стали обычно означают пониженную ударную вязкость. Если размер зерна достаточно велик, сталь становится хрупкой и легко ломается. Это можно оценить по внешнему виду излома, если сталь разрушается в хрупком состоянии, т. е. сталь после закалки без отпуска. Ковкая сталь, подвергшаяся разрушению, не отражает размер зерна стали, поэтому нормализованную сталь нельзя использовать для оценки зерна разрушения. Ниже показана сталь 1084, которую нагревали в течение 10 минут, охлаждали и разрушали.

1475 ° F (800 ° C)

1700 ° F (925 ° C)

2000 ° F (1095 ° C)

Углег в растворе

, однако, зерновой рост – зерновой рост – зерновой рост. не единственная опасность перегрева. Когда растворяется слишком много карбида, вязкость раствора снижается, добавляя избыток углерода. Выше примерно 0,6% углерода в растворе тип мартенсита начинает переходить от «реечного» к «пластинчатому» мартенситу. Пластинчатый мартенсит хрупкий и склонен к микротрещинам.

1% углеродистая сталь не обязательно содержит 1% углерода в растворе. Сталь обычно аустенизируется при такой температуре, при которой некоторое количество углерода остается в карбидах.

Стрелка указывает на пластинчатый мартенсит в матрице преимущественно пластинчатого мартенсита [3]

Изображение из [4]

рассчитанный углерод в растворе, чтобы сравнить их. Тенденция была довольно убедительной, показывая, насколько важен этот фактор для ударной вязкости ножевой стали, особенно в низколегированной ножевой стали, где углерод в растворе не так легко контролировать, как в высоколегированных сталях.

Результаты кузнечной термообработки

Итак, я термообработал эти стали в кузнице Atlas с пропаном, настроенным на очень низкое давление. Это все еще при относительно высокой температуре, приблизительно 2000°F/1095°C. Я нагрел их до постоянной температуры, насколько мог, время от времени проверяя магнитом.

Когда сталь стала немагнитной, я закалил в Parks 50. Затем образцы дважды отпустили в течение 2 часов при 400°F/205°C. Я проверил образцы на твердость, а также ударную вязкость, используя мои стандартные образцы Шарпи без надрезов меньшего размера.

5160 и 8670

Эти стали имеют наименьшее содержание углерода, которые я тестировал в этих экспериментах. Эти стали также обладают самой высокой ударной вязкостью, которую я тестировал, см. таблицу ниже для низколегированных ножевых сталей. У меня есть отдельные статьи о термической обработке этих двух сталей:

Как термически обрабатывать 5160

Как термически обрабатывать 8670

В моей кузнечной термообработке стали 5160 и 8670 я измерил такие же твердость и ударную вязкость, что и в печи. обработанные образцы:

Это указывает на то, что сталь была достаточно нагрета (аналогична твердость образцам, подвергнутым термообработке в печи), но не перегрета (аналогична ударная вязкость). При термообработке в печи 5160 мы обнаружили, что при использовании температур 1550°F или выше ударная вязкость значительно снижается из-за роста зерен. Это дает относительно широкий диапазон при кузнечной термообработке между немагнитностью и чрезмерным ростом зерна при использовании нормализованной стали, поскольку она становится немагнитной по меньшей мере при температуре ниже этой точки на 100°F.

O1 и 1095

При относительно низком содержании углерода в 5160 и 8670 избыток углерода в растворе не является потенциальной проблемой перегрева. Вместо этого нас в первую очередь заботит рост зерна. Однако для высокоуглеродистой стали влияние углерода в растворе гораздо значительнее. Вот почему ударная вязкость O1 и 1095 намного ниже, чем 5160/8670 в таблице ударной вязкости низколегированных сталей. Иногда использование пониженных температур аустенизации для высокоуглеродистых сталей может привести к повышению ударной вязкости из-за уменьшения содержания углерода в растворе (меньшее количество растворенного карбида). См. ниже, где аустенизация O1 при 1475 и особенно 1425°F привела к превосходной ударной вязкости по сравнению с 1550°F даже после компенсации твердости.

Это также было важной темой при сравнении ударной вязкости низколегированных сталей с термической обработкой бейнитом, поскольку бейнит не имеет проблемы с углеродом в растворе, которая есть у пластинчатого мартенсита. Это привело к более высокой ударной вязкости для O1 и 1095 с обработкой аустенитным отпуском для бейнита из-за устранения пластинчатого мартенсита.

1475°F — типичная температура, рекомендованная для термообработки в печи для этих сталей, поэтому я провел сравнение с образцами, подвергнутыми кузнечной термообработке. В этом случае твердость была несколько выше для моих образцов, подвергнутых термообработке в кузнице, но баланс твердости и ударной вязкости был аналогичен образцам, подвергнутым термообработке в печи при температуре 1475°F. Так что это хороший результат, я считаю.

52100

С 52100 образцы, подвергнутые печной термообработке, имеют значительно лучшую ударную вязкость, чем термообработанные в печи O1 и 1095. Добавление хрома снижает содержание углерода в растворе при заданной температуре аустенизации и позволяет контролировать содержание углерода в растворе. Полегче. Это дает 52100 превосходную ударную вязкость и износостойкость по сравнению с другими высокоуглеродистыми низколегированными сталями. Однако это касается термообработки в печи из сфероидизированного отожженного состояния. При термообработке перлита у вас нет такого контроля над углеродом в растворе и результирующей твердостью после закалки, как показано ниже.

Таблица адаптирована из [1]

Однако 52100 было бы труднее всего подвергать термообработке в кузнице из сфероидизированного отожженного состояния из-за медленного растворения карбида. И даже если бы это было эффективно сделано, было бы трудно ориентироваться на конкретные температуры, как в печи. Таким образом, как и в случае с 1095 и O1, вы ограничены относительно высокой твердостью. Вы можете отпустить при температуре выше 400 ° F, но тогда вы столкнетесь с проблемой охрупчивания отпускного мартенсита, когда твердость снижается, но также снижается и ударная вязкость. Это было замечено при термообработке 52100 при температуре отпуска 450°F. Дополнительную информацию см. в этой статье о термообработке 52100.

Ударная вязкость образцов, подвергнутых кузнечной термообработке 52100, по-прежнему была хорошей, с более высокой ударной вязкостью, чем у образцов O1 и 1095. Однако ударная вязкость была несколько хуже, чем у других высокотвердых образцов, подвергнутых термообработке в печи 52100. Это может быть связано с большим содержанием углерода в растворе. исходной микроструктуры перлита. В других образцах с высокой твердостью после термообработки в печи использовались более низкие температуры отпуска (300°F/150°C) в сочетании с меньшим содержанием углерода в растворе. Однако, как я уже сказал, свойства по-прежнему разумны и хорошо подходят для тонких высокопроизводительных ножей.

80CrV2 и 1084

Я оставил эти две стали напоследок, потому что они находятся между среднеуглеродистыми (5160/8670) и высокоуглеродистыми (1095/O1/52100) категориями, описанными выше. Поэтому их поведение в основном находится между этими двумя категориями. 1084 известен тем, что его очень легко подвергать термообработке в кузнице из-за низкого содержания легирующих элементов и хорошей прокаливаемости (его не нужно закаливать так же быстро, как 1095). Однако использование перлитной исходной структуры во всех сталях, подвергнутых термообработке, в некоторой степени устраняет преимущество 1084, связанное с низким содержанием легирующих элементов, поскольку все эти стали очень хорошо закаляются из немагнитных материалов. По иронии судьбы, 1084 доставил мне больше всего проблем при термообработке, потому что два образца имели более низкую ударную вязкость, чем третий. Это произошло из-за того, что у меня возникли проблемы с равномерным нагревом детали, и у меня была горячая точка на одной стороне стали, как показано на изображении ниже, которое взято из видеозаписи моей термообработки образцов:

Итак, чтобы весь кусок стал немагнитным, я перегрел эти два более горячих образца, что привело к росту зерна и снижению ударной вязкости. Это также было видно по зерну излома образцов, хотя это было не так плохо, как вы могли бы подумать, исходя из снижения ударной вязкости (помните, что они имеют ширину всего 10 мм):

по-прежнему получается приемлемый нож; существует множество комбинаций термообработки стали, используемых в обычных ножах с более низкой ударной вязкостью. Однако мы, конечно, предпочли бы оптимизированную термообработку, а не некачественную.

Для 80CrV2 ударная вязкость была несколько ниже, чем у образца, подвергнутого термообработке в печи. Однако твердость также была выше. Итак, чтобы иметь некоторое представление о том, как это сравнить, я наложил ударную вязкость образцов из сплава 1084, прошедших термообработку в печи, поскольку у меня нет тренда для 80CrV2. При сравнении с термически обработанной в печи 1084 баланс твердости и ударной вязкости 80CrV2, подвергнутой кузнечной термообработке, выглядит довольно хорошо.

Общие тенденции

Поскольку я подвергал термообработке перлитную микроструктуру, а не сфероидальный отжиг, и все они были отпущены при 400°F, результирующая твердость и ударная вязкость в основном контролировались содержанием углерода в стали, как показано ниже:

И затем, если мы построим баланс твердости и ударной вязкости, вы сможете лучше увидеть, как различные стали оказались в своих общих свойствах:

Таким образом, 5160 и 8670 лучше всего подходят для ножей, требующих высокой прочности, таких как тяжелые измельчители. . Среднее содержание углерода придает им хорошую твердость (58-60 Rc при отпуске при температуре 400°F) без значительных проблем с высоким содержанием углерода в растворе и пластинчатым мартенситом.

1095, O1 и 52100 лучше всего подходят для тонких ножей, таких как кухонные ножи. Хотя у 52100 была лучшая твердость и прочность, чем у 109.5 и O1, так что это был бы мой выбор. И 52100 лучше сохраняет режущую кромку, чем любая из этих сталей.

1084 и 80CrV2 лучше всего подходят для ножей общего назначения. Их средне-высокое содержание углерода придает им несколько большую твердость/прочность и удержание режущей кромки, сохраняя при этом очень хорошую ударную вязкость.

Следует ли проводить термообработку в кузнице?

Однако при термообработке в печи у вас будет несколько больший контроль над конечными свойствами стали, и стали будут более гибкими в термообработке для достижения различных свойств. 52100, например, может иметь ударную вязкость до 1084/80CrV2 при аналогичной твердости с дополнительным преимуществом большего количества карбида для более высокой износостойкости. Таким образом, при этом типе кузнечной термообработки выбор стали очень важен для типа ножа, который будет использоваться, и при этом нельзя так сильно полагаться на изменения в термообработке. Тем не менее, я получил достойные свойства со всеми этими сталями при кузнечной термообработке, и это были самые первые купоны, которые я когда-либо подвергал термообработке в кузне. Так можно ли добиться хороших результатов термообработки в кузнице? Да. Я связываю это с использованием нормализованной перлитной микроструктуры, что означало, что я мог закаливать из немагнитного материала, не беспокоясь о том, насколько горячее оно будет.

Наибольшие опасности при кузнечной термообработке представляют собой перегрев для роста зерен и избыток углерода в растворе, а также неравномерный нагрев, приводящий к образованию пятен с более высокой/низкой твердостью или ударной вязкостью. Проблема неравномерного нагрева может быть решена только с практикой, поэтому я все же рекомендую начинающим ножеделам отправлять ножи профессиональному термообработчику, если печь еще не предусмотрена в бюджете. Термическая обработка в печи очень проста и каждый раз приводит к одним и тем же свойствам. Вы можете следовать рекомендациям с этого веб-сайта, технических описаний или моей книги Knife Engineering. Просто следуйте рекомендациям, и производительность будет хорошей, даже если вы новичок. Шансы запороть кузнечную термообработку намного выше. Один пример, который я привел в своей последней статье, был, когда производитель ножей прислал мне целый ряд различных образцов, подвергнутых термообработке в кузне, и даже использовал метод муфеля с термопарой, чтобы попытаться добиться более равномерного нагрева и более постоянной температуры. Судя по виду излома, образцы были явно перегреты, а ударная вязкость была очень плохой. Таким образом, при кузнечной термообработке гарантий меньше.

Надлежащая термообработка 52100 справа и неправильно термообработанная 52100 слева

Высоколегированные и нержавеющие стали

Во всех этих примерах использовались низколегированные стали, обычно используемые кузнецами. Метод термической обработки нормализованной стали и проверки с помощью магнита не работает для высоколегированных инструментальных сталей, быстрорежущих сталей, нержавеющих сталей и т. д. Практически любая сталь с содержанием хрома 3% и более. Я не пытался подвергать их термической обработке в кузнице, и методы, необходимые для этого, будут другими.

Резюме и выводы

Моя цель состояла в том, чтобы доказать себе, что хорошую термообработку в кузнице может выполнить даже новичок, и эта цель была достигнута. При термообработке ковки все еще существуют потенциальные ловушки, наиболее распространенными из которых являются перегрев и неравномерный нагрев. Если вы последуете моей рекомендации использовать нормализованную перлитную микроструктуру, нагрейте до немагнитного состояния и не горячее. Его можно легко нагреть значительно выше немагнитного, что приведет к снижению ударной вязкости. Я по-прежнему рекомендую большинству людей термообработку в печи или отправку профессиональному термообработчику.