Як загартувати метал в домашніх умовах – особливості, етапи

Термічна обробка металу є одним з основних методів підвищення його параметрів: твердість, міцність. Найбільш поширена і застосовується процедура – гарт металу. Вона вже на протязі багатьох століть стоїть на озброєнні людства. Зараз ця процедура з успіхом здійснюється не тільки на промислових підприємствах, а й умільцями в побуті для поліпшення виробів з металу. Якщо мати знання про те, як загартувати метал в домашніх умовах, то твердість предмета можна збільшити до кількох разів. Причин для проведення цієї операції може бути багато. Наприклад, до подібної технологічної операції вдаються, коли необхідно надавати таку міцність, наприклад, ножа, щоб їм можна було розрізати скло.

Найчастіше загартуванню піддають ріжучі інструменти. Варто відзначити, що термообробка їм проводиться не тільки, коли потрібно підвищення твердості, але і коли необхідно зменшити цю характеристику. При дуже маленькою твердості ріжучої частиною стане складно користуватися, вона стане заминатися. При дуже високою – стане кришитися під навантаженням.

Коли виникла потреба збільшення міцності вироби, то не потрібно турбуватися – гарт стали в домашніх умовах зможе допомогти. Вам не буде потрібно спеціальне обладнання і спеціальний інструмент. Але варто розуміти, що цій процедурі не піддадуться стали з малим процентним вмістом вуглецю (маловуглецеві). Інструментальна та вуглецева стали обробляються з легкістю.

Що таке загартування?

Технологія передбачає здійснення термічної обробки заліза. Він включає в себе нагрів до певних температурних значень, при яких відбуваються зміни в структурі кристалічної решітки, а потім швидке охолодження в рідкому середовищі (воді, маслі). Мета – збільшення твердості.

Існує процедура, при якій температура нагріву не доводиться до моменту трансформації кристалічної решітки. У такій ситуації відбувається фіксація стану, характерне нагрітого металу. Такий ефект називається перенасиченим твердим розчином.

Загартування зі зміною решітки застосовується для стали і її сплавів. Для кольорових металів передбачена процедура без поліморфних змін.

По завершенні подібної процедури сталевий сплав матиме більшу твердість, але з’являється збільшена крихкість. Втрачаються властивості пластичності.

Для зниження зайвої крихкості після нагрівання зі змінами кристалічної структури використовується інший процес – відпустка. Він здійснюється меншою температурою з подальшим поступовим охолодженням заготовки. За рахунок цього в металі відбувається зниження напруги і знижується крихкість.

Особливості технологічного процесу

Загартування проводиться в 2 стадії. У першій заготівля нагрівається до необхідної температури, а у 2 – охолоджують. Різні типи металів і сталей відрізняються один від одного структурою. Через це процес термообробки відрізняється.

Провести загартування пропонують багато організацій, але ціна послуг буде не маленькою. Вона стане залежати від маси оброблюваної заготовки. З цієї причини варто проводити відповідну термообробку металу в домашніх умовах.

Коли ви будете виконувати операцію своїми силами, то надзвичайно важливо правильно проводити нагрівання. При нагріванні на поверхні деталі не повинні виявлятися чорні або блакитні плями. Правильний процес нагріву супроводжується яскраво-червоним забарвленням металу. Розібратися з процедурою допоможе відео, що показує як проводити нагрів.

Для нагріву матеріалу до необхідної температури може використовуватися:

  • Спеціальну електричну піч;
  • Паяльну лампу;
  • Відкритий вогонь від багаття.

Вибирати джерело нагріву слід виходячи з того, до якого температурного значення слід нагрівати заготовку.

Спосіб охолодження слід підбирати також з особливостей металу, а також від бажаного кінцевого результату. Наприклад, при необхідності гарту не всієї заготовки, а лише окремої частини, то охолоджувати теж необхідно точково. Для цього підійде струмінь води.

Технологія гарту може включати в себе охолодження тривало одну мить, поступового або багатоступінчастого типу.

Процес швидкого охолодження передбачає застосування охолоджуючої рідини одного типу. Він підходить для загартування вуглецевої або легованої сталі. Щоб охолодити подібним чином потрібно одна підходяща ємність.

Там, де необхідно гарт іншого типу стали або потрібно проводити відпустку, то використовуються двоступеневі методи охолодження. В такому випадку нагріта заготовка на першому етапі поміщається в резервуар з водою, а потім переноситься в масло – мінеральне або синтетичне, в якому здійснюється подальший процес охолодження. Але категорично забороняється відразу поміщати нагріту деталь в масло, т. К. Воно здатне запалюватися.

Для правильного вибору режимів гарту різних типів сталей необхідно використовувати відповідні таблиці.

Для швидкорізальних сталей

Для легованих інструментальних сталей

Для вуглецевих інструментальних сталей

середа охолодження

Досягнутий результат гарту багато в чому буде залежати від схеми охолодження. Різні стали, як було сказано вище, охолоджуються різними типами. Так, для низьколегованих сталей використовується вода або розчини, а для нержавіючих – масло і відповідні розчини.

Важливим моментом є те, що вибір середовища для охолодження повинен враховувати те, що вода відповідає деталь швидше, ніж масло. Наприклад, вода 18 ° С може провести охолодження сплаву з температурою 600 ° С за 1 секунду. Масло ж здатне знизити температуру лише на 150 ° С.

Для отримання високої твердості металу, процес охолодження здійснюється під потоком холодної води. Ще щоб збільшити ефект загартування можна приготувати соляні розчини. У воду додається приблизно 10% солі. Також використовується кислотні рідини, що містять мінімум 10% кислоти, в основному сірчаної.

Крім охолоджуючих рідин, важливим моментом буде режим і швидкість охолодження. Температура повинна знижуватися не менше 150 ° С / сек. Так, за три секунди температурне значення має знизитися до 300 ° С. В подальшому охолоджувати можна при будь-якій швидкості, тому що отримана структура в процесі швидкого охолодження в подальшому руйнуватися не буде.

Звертаємо увагу, що надмірно швидкий процес охолодження призведе до підвищеної крихкості. Цей момент необхідно враховувати під час самостійної гарту.

Можна виділити наступні методи для охолодження:

  • Використання єдиної середовища. Заготівля поміщається в рідина і повністю там охолоджується;
  • У 2 середовищах. Використовується масло і вода (сольові розчини). Вуглецеві сталі для початку охолоджуються за допомогою води, а після – в маслі;
  • Струменевий метод. Заготовки охолоджуються під струменем води. Зручний спосіб для загартування окремих ділянок;
  • Ступінчастий спосіб з витримкою температурних режимів.

Загартування сталі на відкритому вогні

Як було сказано вище, загартувати метал можливо будинку, застосовуючи для цього відкрите полум’я багаття. Починається все, звичайно, з створення багаття і підготовки великого обсягу розпеченого вугілля. Ще вам знадобляться 2 ємності. В першу наливається холодна вода, а в іншу – масло (синтетика / мінеральне).

Для вилучення розпеченого металу будуть потрібні кліщі або аналогічний інструмент. Після того як інструмент підготовлений і утворено достатню кількість вугілля, можна укладати заготовки.

Забарвлення знаходяться в багатті вугілля здатна сигналізувати про їх температурі. Найбільш гарячими є володіють яскраво-білим відтінком. Необхідно спостерігати і за кольором вогню в багатті. Він також сигналізує про ступінь нагріву внутрішньої частини. Оптимальною ситуацією є забарвлення полум’я малинових тонів, а не білих. Останній випадок говорить про надмірно високій температурі багаття. Є ризик перегріву.

Яким стає колір прогреваемого заліза теж слід спостерігати з уважністю. Не варто допускати, щоб на ріжучої кромці утворювалися темні плями. Якщо метал посинів, то це означає, що він надмірно став м’яким і пластичним. Досягати цього стану не варто.

Після завершення розжарювання до необхідного рівня, можна починати наступну стадію охолодження. Для початку заготовка поміщається в резервуар з маслом. Робиться це в декілька заходів з інтервалом в три секунди, з максимальною різкістю. Проміжок між опусканням потихеньку необхідно збільшувати. Після втрати сталлю яскравості можливо починати процес охолодження в воді.

Коли деталь охолоджується у воді слід з обережністю. На її поверхні можуть залишатися масляні краплі, які можуть спалахнути. Також після занурення деталі вода повинна перемішуватися – для збереження прохолоди. Наочно вивчити процес можливо на відео.

Для термообробки окремих сортів стали і кольорових металів температури відкритого полум’я вогнища не буде вистачати, тому що не зможе прогрівати залізо до 9000 градусів. Для цього необхідно використання особливих печей – муфельних або електричних. Виготовлення будинку електричного варіант – непросте захід, а муфельну обладнання створити можна.

Камера для загартування своїми руками

Якщо виготовити муфельну піч в домашніх умовах, то вона дозволить загартовувати особливі сорти стали. Головним елементом, який знадобиться для збирання – вогнетривка глина. Нею потрібно буде покрити внутрішню частину печі. Товщина покриття повинна бути до 1 см.

Для створення необхідної форми і габаритів рекомендується заздалегідь підготувати картонну форму, яка просякнута парафіном. На ній стане розміщуватися глина. Вона розлучається з водою. Далі густої однорідної масою обмазується зворотний бік картонній заготовки. Картон самостійно буде відставати по висиханню. Металева заготовка буде міститися всередину в отвір, що закривається дверцятами (також з глини).

Камера і дверцята повинні спочатку висушують на відкритому повітрі, а потім додатково – з температурою в 100 ° С. Потім обпікаються в печі з поступовим підйомом температури до 900 ° С. По завершенні випалу і охолодження елементи з’єднуються.

Готова камера обмотується нихромовой дротом. Її діаметр – 0,75 мм. Перший і останні шари скручуються між собою. При намотуванні необхідно залишати зазори між витками. Вони також повинні заповнюватися глиною для виключення замикань. Після висихання глини з ізоляцією і дротом поверхню знову покривається глиною. Товщина складає близько 12 см.

Коли поверхневий шар висохне, камера повинна поміститися в металевий корпус. Зазор між металом і глиняного камерою заповнює азбестова крихта. Для забезпечення доступу до внутрішнього простору корпус з металу також повинен володіти дверима, обробленою всередині плиткою з кераміки. Будь-які залишаються зазори необхідно закладати глиною і крихтою.

Ніхромовий дріт виводиться з тильного боку каркаса. До неї буде підводитися електричну напругу. Для контролю за температурою і процесами всередині на лицьовій частині можна зробити пару отворів по 1-2 см.

Подібне саморобний виріб дозволить вам своїми силами загартовувати будь-які інструменти зі сталі, що вимагає підвищеної температури (до 950 ° С). Вага його становитиме приблизно 10 кг. До того ж воно дозволить істотно заощадити на серійних моделях, які досить дорогі.

Ссылка на основную публикацию