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. Т.е. процесс закалки подразделяется на два этапа: разогрев металла до высокой температуры и последующее охлаждение.
Процесс выглядит только на первый взгляд простым, а ведь приходиться учитывать структуру и характеристики металла. Если без анализа стали начать её разогрев, материал, скорее всего, деформируется.
Особенно часто деформация происходит с малоуглеродной сталью, поэтому если структура металла неизвестна, лучше не применять термическую обработку.
Закалка стали оправдана только в некоторых случаях. Например,
Ниже приведена только основная информация!
Для термической обработки стальных небольших по объему заготовок может подойти резак, паяльная лампа, электрическая или газовая плита. В некоторых случаях разогрев металла можно производить и на костре.
Фактически разницы нет в том, где лучше разогревать металлическое изделие. Просто на открытом воздухе, при разогреве с помощью костра, может не хватить энергии тепла для достижения необходимой температуры. Также нужно учитываться, что открытое пламя вызывает окисление и обезуглероживание, которые негативно влияют на поверхностный слой металла.
Для того чтобы закалить изделие из стали с полным и равномерным прогревом, лучше всего воспользоваться такими источниками тепла, как кузнечные горны и закрытые печи.
Сталь можно и испортить, если поднимать температуру металла выше нормы. В таком случае инструмент может приобрести чёрный или синий оттенок, который в итоге нельзя будет даже сточить наждачной бумагой.
Для того чтобы подобного дефекта не было, металл должен иметь в своей структуре достаточное количество углерода, а также нельзя переусердствовать с повышением температуры. Обычно сталь считается разогретой, если появляется красный оттенок.
Температуру нагрева домашние мастера, как правило, определяют по цвету нагретой заготовки. На рисунке ниже приведена цветовая таблица, без которой невозможно правильно закалить изделие из углеродистой стали. Для легированных сталей температурный диапазон обычно сдвинут в сторону увеличения на 20-50 °C.
Масло довольно плохо проводит тепло, что способствует более медленному формированию структурных элементов стали. Поэтому, если ее закалить в масляной среде, она наравне с твердостью приобретет прочность и упругость.
В домашних мастерских чаще всего используют новое или отработанное моторное масло. Чтобы безопасно закалить деталь в таком масле нужно помнить, что у него, по сравнению с промышленными закалочными жидкостями, гораздо более низкая температура вспышки, и при погружении в него раскаленного металла оно на короткий срок загорается с выделением едкого дыма. Поэтому закалочная емкость, применяемая в домашней мастерской, должна иметь минимальную открытую поверхность и использоваться только на открытом воздухе или в проветриваемом помещении.
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.
Каждая из закалочных сред имеет свою скорость охлаждения. Так воздух охлаждает сталь со скоростью 5-10 °C в секунду, масло — 140-150 °C, а вода (в зависимости от температуры) — 700-1400 °C
Не маловажным является и ёмкость под охлаждение. Для этого подойдёт любая ёмкость с водой, главное, чтобы инструмент поместился полностью.
Охладитель подбирается не только с учётом размера стального предмета, но и способа термической обработки. Иногда нужно закалить только определённый участок, и в этом случае можно использовать только струйное охлаждение. Точнее говоря, на материал каплями выливают простую воду в участок, который требует закалки. Особенно часто такой метод используется при термической обработке сверла для дрели или на гвоздях для повышения качества наконечника.
Различают следующие способы охлаждения:
Приблизительно процесс охлаждения выглядит так (для примера - охлаждение в двух жидких средах): после того как изделие прокалится до требуемой степени его опускают в емкость с маслом, причем делают это часто (с периодичностью в 3 секунды) и как можно более резко. Постепенно промежутки между этими погружениями увеличивают. Как только раскаленная сталь утратит яркость своего цвета, можно приступать к ее охлаждению в воде.
При охлаждении водой металла, на поверхности которого остались капельки раскаленного масла, следует соблюдать осторожность, так как они могут вспыхнуть. После каждого погружения воду необходимо взбалтывать, чтобы она постоянно оставалась прохладной. Получить более наглядное представление о правилах выполнения такой операции поможет обучающее видео.
Для того чтобы правильно подобрать режимы закалки различных марок сталей, следует ориентироваться на специальные таблицы. Для некоторых металлов они приведены ниже
Вот неплохое видео по теме
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.
Если все-таки есть насущная потребность закалить какое-то количество медных деталей в условиях домашней мастерской, придется обзавестись пирометром для контроля температуры нагрева.
Процесс выглядит только на первый взгляд простым, а ведь приходиться учитывать структуру и характеристики металла. Если без анализа стали начать её разогрев, материал, скорее всего, деформируется.
Особенно часто деформация происходит с малоуглеродной сталью, поэтому если структура металла неизвестна, лучше не применять термическую обработку.
Закалка стали оправдана только в некоторых случаях. Например,
- необходимость в повышении прочности инструмента. К примеру, это может быть обычная кухонная утварь, стамеска или зубило.
- повышение пластичности металла также требует термической обработки для дальнейшего упрощения работы при горячей ковке.
Ниже приведена только основная информация!
Разогрев металла при закалке
Первым делом при разогревании стали нужно запомнить некоторые правила.Для термической обработки стальных небольших по объему заготовок может подойти резак, паяльная лампа, электрическая или газовая плита. В некоторых случаях разогрев металла можно производить и на костре.
Фактически разницы нет в том, где лучше разогревать металлическое изделие. Просто на открытом воздухе, при разогреве с помощью костра, может не хватить энергии тепла для достижения необходимой температуры. Также нужно учитываться, что открытое пламя вызывает окисление и обезуглероживание, которые негативно влияют на поверхностный слой металла.
Для того чтобы закалить изделие из стали с полным и равномерным прогревом, лучше всего воспользоваться такими источниками тепла, как кузнечные горны и закрытые печи.
Сталь можно и испортить, если поднимать температуру металла выше нормы. В таком случае инструмент может приобрести чёрный или синий оттенок, который в итоге нельзя будет даже сточить наждачной бумагой.
Для того чтобы подобного дефекта не было, металл должен иметь в своей структуре достаточное количество углерода, а также нельзя переусердствовать с повышением температуры. Обычно сталь считается разогретой, если появляется красный оттенок.
Температуру нагрева домашние мастера, как правило, определяют по цвету нагретой заготовки. На рисунке ниже приведена цветовая таблица, без которой невозможно правильно закалить изделие из углеродистой стали. Для легированных сталей температурный диапазон обычно сдвинут в сторону увеличения на 20-50 °C.
Охлаждение металла при закалке
Разные марки сталей подвергаются охлаждению по-разному.Масло довольно плохо проводит тепло, что способствует более медленному формированию структурных элементов стали. Поэтому, если ее закалить в масляной среде, она наравне с твердостью приобретет прочность и упругость.
В домашних мастерских чаще всего используют новое или отработанное моторное масло. Чтобы безопасно закалить деталь в таком масле нужно помнить, что у него, по сравнению с промышленными закалочными жидкостями, гораздо более низкая температура вспышки, и при погружении в него раскаленного металла оно на короткий срок загорается с выделением едкого дыма. Поэтому закалочная емкость, применяемая в домашней мастерской, должна иметь минимальную открытую поверхность и использоваться только на открытом воздухе или в проветриваемом помещении.
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.
Каждая из закалочных сред имеет свою скорость охлаждения. Так воздух охлаждает сталь со скоростью 5-10 °C в секунду, масло — 140-150 °C, а вода (в зависимости от температуры) — 700-1400 °C
Не маловажным является и ёмкость под охлаждение. Для этого подойдёт любая ёмкость с водой, главное, чтобы инструмент поместился полностью.
Охладитель подбирается не только с учётом размера стального предмета, но и способа термической обработки. Иногда нужно закалить только определённый участок, и в этом случае можно использовать только струйное охлаждение. Точнее говоря, на материал каплями выливают простую воду в участок, который требует закалки. Особенно часто такой метод используется при термической обработке сверла для дрели или на гвоздях для повышения качества наконечника.
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.
Приблизительно процесс охлаждения выглядит так (для примера - охлаждение в двух жидких средах): после того как изделие прокалится до требуемой степени его опускают в емкость с маслом, причем делают это часто (с периодичностью в 3 секунды) и как можно более резко. Постепенно промежутки между этими погружениями увеличивают. Как только раскаленная сталь утратит яркость своего цвета, можно приступать к ее охлаждению в воде.
При охлаждении водой металла, на поверхности которого остались капельки раскаленного масла, следует соблюдать осторожность, так как они могут вспыхнуть. После каждого погружения воду необходимо взбалтывать, чтобы она постоянно оставалась прохладной. Получить более наглядное представление о правилах выполнения такой операции поможет обучающее видео.
Для того чтобы правильно подобрать режимы закалки различных марок сталей, следует ориентироваться на специальные таблицы. Для некоторых металлов они приведены ниже
 |
| Режимы термообработки быстрорежущих сталей |
 |
| Режимы термической обработки легированных инструментальных сталей |
 |
| Режимы термической обработки углеродистых инструментальных сталей |
Вот неплохое видео по теме
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 может возникнуть, например, после сварки между собой деталей из алюминиевых сплавов, т. к. в этом случае они очень часто теряют жесткость в области, прилегающей к сварному шву. Но в домашних условиях закалить алюминий очень сложно, т. к. для этого нужно точно знать тип сплава и выдерживать термические параметры с точностью как минимум ±5 °C. Охлаждение тоже требует определенных навыков, т. к. при неточном соблюдении технологии изделие может повести.Если же все-таки хочется освоить этот вид термообработки для использования в домашних условиях, то в первую очередь необходимо обзавестись печью с точным терморегулятором, а также быть готовым к тому, что каждый раз придется закаливать поочередно несколько образцов для подбора нужных параметров термического процесса.
Особенности закалки меди
Нагрев меди до красного каления (свыше 600 °C) и быстрое охлаждение в воде приводит к ее отпусканию (т. е. она становится мягкой). Закалить медь в домашних условиях сложнее, чем отпустить, т. к. для этого ее нужно нагреть всего до 400 °C, при которых она не имеет свечения. После нагрева до указанной температуры медное изделие медленно остужается на воздухе, после чего оно приобретает твердость, как после нагартовки.Если все-таки есть насущная потребность закалить какое-то количество медных деталей в условиях домашней мастерской, придется обзавестись пирометром для контроля температуры нагрева.
Комментариев нет:
Отправить комментарий