Путем термической обработки можно изменить структуру металла и улучшить его характеристики. После закалки сталь становится более твердой, износостойкой и долговечной. Существует несколько способов, как закалить металл в домашних условиях.
Процесс закалки
В домашних условиях может понадобиться закалка самых разных предметов из металла. Такой процедуры иногда требуют ножи, отвертки, гвозди, проволока.
Что представляет собой процесс закалки
Сам процесс закалки состоит из следующих этапов:
- сталь нагревается до изменения цвета в сторону красного;
- производится резкое охлаждение металла в воде или масле.
После такой термообработки металл может стать не только более твердым, но еще и более хрупким и ломким. Поэтому, помимо закалки, часто производится еще и отпуск металла.
Какую сталь можно закаливать
Закаливать в домашних условиях можно далеко не любые виды металла. Сталь, из которой изготавливаются предметы, используемые в быту, классифицируется на 3 основных типа:
- высокоуглеродистая;
- конструкционная и инструментальная;
- низкоуглеродистая.
Интересно! Принцип работы и применение индукционной системы при выборе литейного оборудования
Для закалки первого вида стали требуется особое оборудование — муфельная печь. Такие печки могут работать на голубом топливе, твердом и электричестве. Поэтому высокоуглеродистые стали в домашних условиях закаливают редко. Имеют возможность это делать лишь владельцы мастерских или загородных участков.
Предметы из конструкционной или инструментальной стали закаливать значительно проще. Такой металл легко обрабатывать термически, в том числе и в условиях городской квартиры. Конструкционную и инструментальную сталь можно закаливать даже с помощью газовой плиты или горелки.
Низкоуглеродистые стали закаливанию обычными способами не подлежат ни на производстве, ни в домашних условиях. Металл, из которого изготавливаются, к примеру, обычные гвозди, из-за низкого содержания углеродов после термообработки никак не изменяет своих свойств. Металл остается таким же мягким и податливым, как и до закалки.
Закалка низкоуглеродистого металла возможна. Но в этом случае для повышения показателей твердости используется особая технология, позволяющая повысить процент содержащегося в стали углерода. В домашних условиях для этого часто применяют графит из батареек, растертый в порошок. Между металлическим предметом, требующим закаливания, и графитом пропускают электрическую дугу.
Как правильно закалить металл в домашних условиях: температура для разных марок стали
Каждая конкретная марка стали должна закаливаться при определенной температуре. При несоблюдении этого правила изделие может получиться:
- слишком твердым и хрупким;
- недостаточно твердым.
В первом случае кромка изделия будет крошиться при заточке или использовании по назначению. Если же металл останется слишком вязким, кромка при эксплуатации изделия начнет загибаться.
Интересно! Преимущества металлических кровельных и фасадных профлистов
Таблица температур закалки
Узнать точную марку стали в домашних условиях зачатую бывает невозможно. Поэтому домашние мастера при термообработке часто используют усредненные значения температуры с учетом вида металла и цветов каления.
| Вид стали | Температура обработки, ºС | Цвет накаливания |
|---|---|---|
| конструкционная | от 870 до 900 | красный цвет светлый |
| инструментальная | от 755 до 765 | красно-вишневый темный |
| нержавейка | от 1050 до 1150 | желтый цвет темный |
Показатели температуры и цвета
Если марка стали все же известна, правильную для ее закалки температуру можно узнать из специальных таблиц. Сложность в данном случае будет представлять лишь определение степени разогрева при самом накаливании. Узнать значения температуры при нагреве можно по цвету стали.
| Температура разогрева, ºС | Цвет разогретой стали |
|---|---|
| 530-580 | коричневый, видимый в темноте |
| до 650 | коричневый с переходом в красный |
| до 730 | красно-темный |
| до 770 | темный красный с переходом в вишневый |
| до 800 | красный с уклоном в вишневый |
| до 830 | красно-вишевый светлый |
| до 950 | красный светлого оттенка |
| до 1050 | оранжевый |
| до 1150 | желтый темного оттенка |
| до 1250 | желтый светлого оттенка |
| до 1350 | желтый яркий |
Комментарий эксперта. Константин, мастер по изготовлению ножей:
«Слишком резко металл при закаливании в домашних условиях разогревать нельзя. Сначала заготовку нужно медленно прогреть до 500ºС. Далее производят быстрый разогрев уже до нужной температуры. Держать заготовку в огне нужно столько, чтобы она прогрелась до правильных значений на всю толщину».
Закалка металла в домашних условиях: что необходимо
Прежде чем приступать к закалке металла, стоит проверить, не подвергался ли он термообработке ранее, на предприятии. Для этого нужно:
- разогреть паяльник;
- провести им по поверхности заготовки.
Если паяльник прилипает к металлу, о его термообработке речи идти не может. Если он отскакивает – закалка была проведена слишком сильная. Гладкое прохождение паяльника говорит о хорошей термообработке.
Подготовка к закалке
Чтобы обработать сталь дома, нужно:
- определиться с методикой ее разогрева до требуемой температуры;
- определиться со средой охлаждения;
- подобрать негорючие емкости под охлаждение;
- выбрать пожаробезопасное место, где будет производиться процедура.
Способы разогрева
Закаливаться металлические предметы в домашних условиях могут как в открытом огне, так и в закрытых горнах либо печах. Первый способ – наиболее простой. Закаливание в данном случае производится на газовой плите или с применением горелки. Недостатком обработки на открытом пламени считается неравномерность прогрева. Также такой способ позволяет закаливать лишь изделия небольших размеров.
При закаливании в горнах либо печах изделия прогреваются равномерно по всей площади и толщине. Недостатком способа считается то, что производить термообработку в этом случае можно лишь в оборудованной вентиляцией мастерской или на улице.
Среда охлаждения
В качестве среды для охлаждения при закалке своими руками могут использоваться:
- вода;
- воздух;
- минеральное масло.
При охлаждении раскаленной заготовки в воде вокруг нее образуются пузыри воздуха, что может негативно сказаться на конечном результате. Поэтому при охлаждении заготовок в этой среде их полагается крутить или делать ими «помешивающие» движения. Для охлаждения воздухом необходимы специальные приспособления, создающие сильный направленный поток.
Масло, применяемое при закаливании, – это обычно простая минеральная отработка. Закалить сталь в масле правильно и безопасно можно только на улице или в большой мастерской с вентиляцией. При охлаждении в масле горячей заготовки она на несколько секунд вспыхивает и испускает едкий дым.
Способы закаливания стали в домашних условиях
Определившись с методикой разогрева и подготовив все необходимые инструменты и приспособления, можно приступать к закалке своими руками.
Открытый огонь: как закаливать
Эта технология используется при необходимости закалить небольшие металлические изделия. Процесс чаще всего происходит на кухне при включенной газовой конфорке или же в мастерской с применением горелки. Самое сложное в этой методике – обеспечение равномерного прогрева.
Чтобы закалить металл в домашних условиях газовой горелкой качественно, при прогревании изделия необходимо проследить за тем, чтобы его цвет менялся одинаково по всей площади. Охлаждать заготовку на кухне допускается только с использованием воды.
Как закалить металл в домашних условиях правильно в масле
В этом случае металл также разогревается до требуемой по правилам температуры, прогревается на всю толщину и опускается в масло. Емкость под масло стоит брать узкую устойчивую. Это снизит риск возникновения пожара. Налить масло можно в емкость, изготовленную из трубы диаметром 7-10 см. Перед закалкой масло подогревают до температуры примерно в 60ºС.
Закалка закрытым способом
Для закалки по этой технологии изготавливают муфельную печь:
- склеивают из толстого картона каркас камеры обжига необходимых размеров;
- покрывают каркас шамотом;
- наматывают по шамоту спираль нагрева из проводов;
- накладывают теплоизоляцию.
В такой печи температура закалки без риска углеродного выгорания в стали может доходить до 1200ºС. Можно также выложить из жаропрочных кирпичей печь такой же конструкции, что и обычная дровяная, но меньших размеров. В таких печках металл можно разогревать и до 1400ºС.
Особенности закаливания для ножей
Закалка ножей, как и других металлических предметов, производится с соблюдением температурного режима для конкретной марки стали. Если в качестве примера взять нож из распространенной марки материала 95Х18, процесс закалки будет выглядеть так:
- нормализация – разогрев до 1150ºС, выдержка (1 минута на 1 мм толщины металла), охлаждение на воздухе до остывания;
- сама закалка – нагрев до 1050ºС, выдержка 1 мин/1 мм, охлаждение в масле;
- отпуск.
Как отпустить закаленный металл в домашних условиях
Без нормализации кованой стали – процесса, при котором она приобретает мелкозернистую структуру – во многих случаях можно обойтись. Отпуск же при закалке – процедура всегда обязательная. Благодаря этой операции повышаются пластичные свойства металла. После отпуска закаленная сталь становится менее хрупкой, не крошится, дольше служит. Процедура представляет собой нагрев металла до не слишком высокой температуры на длительное время.
Для большинства марок металла, закаливаемого в домашних условиях, температура отпуска находится в пределах от 130 до 250ºС. Поэтому произвести такую постобработку можно и в духовке газовой плиты. Отпуск ножей чаще всего делают при 150ºС в течение 2 часов.
Закалка металла – процедура несложная, но требующая соблюдения определенных правил и техники безопасности. Выдержав нужную для данной конкретной марки стали температуру, можно получить качественное изделие, которое в будущем прослужит максимально долго.
