Як загартувати метал в домашніх умовах: відео, способи
Якщо знати, як загартувати метал правильно, то навіть в домашніх умовах можна підвищити твердість виробів з нього в два-три рази. Причини, по яким виникає у цьому необхідність, можуть бути самими різними. Така технологічна операція, зокрема, потрібно в тому випадку, якщо металу треба надати твердість, достатню для того, щоб він міг різати скло.
Загартування металу в домашніх умовах
Найчастіше загартувати треба ріжучий інструмент, причому виконується термічна обробка не тільки в тому випадку, якщо треба збільшити його твердість, але також і тоді, коли дану характеристику потрібно зменшити. Коли твердість інструмента занадто мала, його ріжуча частина буде займатися в процесі експлуатації, якщо вона висока, то метал буде кришитися під впливом механічних навантажень.
Мало хто знає, що існує простий спосіб, що дозволяє перевірити, наскільки добре загартований інструмент з сталі, не тільки у виробничих або домашніх умовах, але і в магазині, при купівлі. Для того щоб виконати таку перевірку, вам знадобиться звичайний напилок. Їм проводять за ріжучої частини купується інструменту. Якщо той загартували погано, то напилок буде як ніби прилипати до його робочої частини, а в протилежному випадку – легко відходити від досліджуваного інструменту, при цьому рука, в якій знаходиться напилок, не буде відчувати на поверхні виробу ніяких нерівностей.
Залежність твердості сталі від режиму термобоработки
Якщо все ж так вийшло, що у вашому розпорядженні опинився інструмент, якість загартування якого вас не влаштовує, переживати з цього приводу не варто. Вирішується така проблема досить легко: загартувати метал можна навіть у домашніх умовах, не використовуючи для цього складного обладнання і спеціальних пристосувань. Однак слід знати, що не піддаються загартуванню маловуглецеві сталі. В той же час твердість вуглецевих і інструментальних сталевих сплавів досить просто підвищити навіть у домашніх умовах.
Технологічні нюанси загартування
Загартування, яка є одним з типів термічної обробки металів, виконується у два етапи. Спочатку метал нагрівають до високої температури, а потім охолоджують. Різні метали і навіть сталі, що відносяться до різних категорій, які відрізняються один від одного своєю структурою, тому режими виконання термічної обробки у них не збігаються.
Режими термообробки деяких кольорових сплавів
Термічна обробка металу (гарт, відпустка та ін) може знадобитися для:
- його зміцнення і підвищення твердості;
- поліпшення його пластичності, що необхідно при обробці методом пластичної деформації.
Гартують сталь багато спеціалізовані компанії, але вартість цих послуг досить висока і залежить від ваги деталі, яку необхідно піддати термічній обробці. Саме тому доцільно зайнятися цим самостійно, тим більше що зробити це можна навіть у домашніх умовах.
Якщо ви вирішили загартувати метал своїми силами, дуже важливо правильно здійснювати таку процедуру, як нагрівання. Цей процес не повинен супроводжуватися появою на поверхні виробу чорних або синіх плям. Про те, що нагрівання відбувається правильно, свідчить яскраво-червоний колір металу. Добре демонструє цей процес відео, яке допоможе вам отримати уявлення про те, до якої міри нагрівати метал, що піддається термічній обробці.
В якості джерела тепла для нагрівання до необхідної температури металевого виробу, яке потрібно загартувати, можна використовувати:
- спеціальну піч, що працює на електриці;
- паяльну лампу;
- відкритий вогнище, який можна розвести у дворі свого будинку або на дачі.
Загартування ножа на відкритих вугіллі
Вибір джерела тепла залежить від того, до якої температури треба нагріти метал, що піддається термічній обробці.
Вибір методу охолодження залежить не тільки від матеріалу, а також від того, яких результатів потрібно досягти. Якщо, наприклад, треба загартувати не всі виріб, а тільки його окремий ділянку, то охолодження також здійснюється точково, для чого може використовуватися струмінь холодної води.
Технологічна схема, за якою гартують метал, може передбачати миттєве, поступове або багатоступінчасте охолодження.
Швидке охолодження, для якого використовується охолоджувач одного типу, оптимально підходить для того, щоб гартувати сталі, що відносяться до категорії вуглецевих або легованих. Для виконання такого охолодження потрібна одна ємність, в якості якої може використовуватися відро, бочка або навіть звичайна ванна (все залежить від габаритів оброблюваного предмета).
Охолодження заготовки ножа в маслі
У тому випадку, якщо загартувати треба сталі інших категорій або якщо крім загартування потрібно виконати відпустку, застосовується двоступенева схема охолодження. При такій схемі нагріту до потрібної температури виріб спочатку охолоджують водою, а потім поміщають в мінеральне або синтетичне масло, в якому і відбувається подальше охолодження. Ні в якому разі не можна використовувати відразу масляну охолодну середу, так як масло може запалати.
Для того щоб правильно підібрати режими загартування різних марок сталей, слід орієнтуватися на спеціальні таблиці.
Режими термообробки швидкорізальних сталей
Режими термічної обробки легованих інструментальних сталей
Режими термічної обробки вуглецевих інструментальних сталей
Як загартувати сталь на відкритому вогні
Як вже говорилося вище, загартувати сталь можна і в домашніх умовах, використовуючи для нагріву відкритий вогнище. Починати такий процес, природно, слід з розведення багаття, в якому повинно утворитися багато розпечених вугіль. Вам також будуть потрібні дві ємності. В одну з них треба налити мінеральне або синтетичне масло, а в іншу – звичайну холодну воду.
Для того щоб витягувати розпечене залізо з багаття, вам знадобляться ковальські кліщі, які можна замінити будь-яким іншим інструментом подібного призначення. Після того, як всі підготовчі роботи виконані, а у вогнищі утворилася достатня кількість розпечених вугіль, на них можна укласти предмети, які потрібно загартувати.
За кольором утворилися вугілля можна судити про температуру їх нагріву. Так, більш розжареним є вугілля, поверхня яких має яскраво-білий колір. Важливо стежити і за кольором полум’я багаття, який свідчить про температурному режимі в його внутрішній частині. Краще всього, якщо полум’я багаття буде забарвлено в малиновий, а не білий колір. В останньому випадку, що свідчить про занадто високій температурі полум’я, є ризик не тільки перегріти, але навіть спалити метал, який треба загартувати.
Кольори сталі розжарювання
За кольором нагрівається металу також необхідно уважно стежити. Зокрема, не можна допустити, щоб на ріжучих кромках оброблюваного інструменту з’являлися чорні плями. Посиніння металу свідчить про те, що він сильно розм’як і став дуже пластичним. Доводити до такого стану його не можна.
Після того як виріб прокалится до необхідної міри, можна приступати до наступного етапу – охолодженню. В першу чергу, його опускають в ємність з маслом, причому роблять це часто (з періодичністю в 3 секунди) і як можна більш різко. Поступово проміжки між цими зануреннями збільшують. Як тільки розпечена сталь втратить яскравість свого кольору, можна приступати до її охолодження у воді.
Кольори мінливості сталі
При охолодженні водою металу, на поверхні якого залишилися краплі розпеченого масла, слід дотримуватися обережності, так як вони можуть спалахнути. Після кожного занурення воду необхідно збовтувати, щоб вона постійно залишалася прохолодною. Отримати більш наочне уявлення про правила виконання такої операції допоможе навчальне відео.
Є певні тонкощі при охолодженні закаливаемых свердел. Так, їх не можна опускати в ємність з охолоджувальною рідиною плазом. Якщо діяти таким чином, то нижня частина свердла або будь-якого іншого металевого предмета, що має витягнуту форму, різко охолоне першої, що призведе до її стиснення. Саме тому занурювати такі вироби в охолоджуючу рідину необхідно з боку більш широкого кінця.
Для термічної обробки особливих сортів сталі і плавки кольорових металів можливостей відкритого вогнища не вистачить, так як він не зможе забезпечити нагрівання металу до температури 700-9000. Для таких цілей необхідно використовувати спеціальні печі, які можуть бути муфельними або електричними. Якщо виготовити в домашніх умовах електричну піч досить складно і затратно, то з нагрівальним обладнанням муфельного типу це цілком здійсненно.
Самостійне виготовлення камери для загартування металу
Муфельна піч, яку цілком можливо зробити самостійно в домашніх умовах, дозволяє загартувати різні марки сталі. Основним компонентом, який буде потрібно для виготовлення цього нагрівального пристрою, вогнетривка глина. Шар такої глини, якою буде покрита внутрішня частина печі, повинен становити не більше 1 див.
Схема камери для загартування металу: 1 — ніхромовий дріт; 2 — внутрішня частина камери; 3 — зовнішня частина камери; 4 — задня стінка з висновками спіралі
Для того щоб надати майбутньої печі необхідну конфігурацію і бажані габарити, краще всього виготовити форму з картону, просоченого парафіном, на яку буде наноситися вогнетривка глина. Глина, замішана з водою до густої однорідної маси, наноситься на виворітну сторону картонній форми, від якої вона сама відстане після повного висихання. Металеві вироби, що нагріваються в такому пристрої, поміщаються в нього через спеціальну дверцята, яка теж виготовляється з вогнетривкої глини.
Камеру і дверцята пристрою після просушування на відкритому повітрі додатково просушують при температурі 100°. Після цього їх піддають випалу в печі, температуру в камері якої поступово доводять до 900°. Коли вони охолонуть після випалу, їх необхідно акуратно з’єднати один з одним, використовуючи слюсарні інструменти і наждачну шкірку.
Глиняний нагрівач з замурованій ніхромового спіраллю
На поверхню повністю сформованою камери намотують ніхромовий дріт, діаметр якої повинен становити 0,75 мм. Перший і останній шар такої намотування необхідно скрутити між собою. Намотуючи дріт на камеру, слід залишати між її витками певну відстань, яке теж треба заповнити вогнетривкою глиною, щоб виключити можливість короткого замикання. Після того як шар глини, нанесений для забезпечення ізоляції між витками ніхромового дроту, засохне, на поверхню камери наноситься ще один шар глини, товщина якого повинна складати приблизно 12 див.
Готова камера після повного висихання поміщається в корпус з металу, а зазори між ними засипаються азбестовою крихтою. Для того щоб забезпечити доступ до внутрішньої камері, металевий корпус печі навішуються двері, оброблені зсередини керамічною плиткою. Всі наявні зазори між конструктивними елементами закладаються за допомогою вогнетривкої глини і азбестової крихти.
Готова саморобна камера
Кінці ніхромового обмотки камери, до яких необхідно підвести електричне живлення, виводяться з задньої сторони її металевого каркаса. Щоб контролювати процеси, що відбуваються у внутрішній частині муфельній печі, а також заміряти температуру в ній за допомогою термопари, в її передній частині необхідно виконати два отвори, діаметри яких повинні складати 1 і 2 см відповідно. З лицьової частини каркаса такі отвори будуть закриватися спеціальними сталевими шторками. Саморобна конструкція, виготовлення якої описано вище, що дозволяє в домашніх умовах гартувати слюсарні та ріжучі інструменти, робочі елементи штампувального обладнання та ін.
Самостійне виготовлення такої печі (як і гартівного обладнання іншого типу) дозволяє не тільки отримати в своє розпорядження пристрій, повністю відповідний вашим потребам, але і добре зекономити, так як серійні моделі коштує досить дорого.
