Чем нагреть металл до красна в домашних условиях


на огне, в масле или печи

Расскажем о трех способах закалки металла в домашних условиях, охлаждении и контроле качества. Как правильно провести закалку стали в масле и на открытом огне. Какое масло выбрать. Особенности закалки алюминия и меди.

Как можно закалить металл в домашних условиях, наверное, знает каждый мастер, работающий со слесарным или столярным инструментом. Считается, что для этого достаточно разогреть изделие докрасна, а затем охладить его в емкости с водой. Однако в домашней мастерской этим способом можно получить только твердый и хрупкий металл, который вполне подходит для стамесок и ножей, но непригоден для молотков, кернеров или зубил. Режимы термообработки зависят от марки стали и требуемых параметров изделия после закалки, а к ним относятся не только твердость, но и прочность, износостойкость, пластичность и вязкость. В домашних мастерских, как правило, отсутствуют измерительные приборы, с помощью которых можно узнать температуру детали. Поэтому для того, чтобы закалить деталь, границы нагрева и отпуска приходится распознавать по цвету металла или его побежалости. Кроме того, перед тем как закалить какое-либо изделие, мастер должен определить (хотя бы приблизительно) марку стали или сплава, из которого оно изготовлено. Со временем накапливаются и знания, и навыки, но начинающему термисту даже для того, чтобы в домашних условиях успешно закалить сверло, резец или какой-нибудь крепеж, сначала придется пополнить свой теоретический багаж, пообщаться с опытными специалистами и сделать несколько пробных закалок.

Способы бытовой закалки металла


Чтобы закалить изделие из металла в домашних условиях, в первую очередь следует определиться со способом его разогрева до необходимой температуры, а также подобрать емкости для охлаждающих жидкостей. Кроме того, необходимо выбрать домашнее помещение или место во дворе, где можно заниматься закалкой с соблюдением всех требований техники безопасности. Для нагревания можно использовать источники с открытым пламенем. Но таким способом удастся разогреть и закалить только небольшие по объему детали. К тому же открытое пламя вызывает окисление и обезуглероживание, которые негативно влияют на поверхностный слой металла. 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.



Для того чтобы закалить изделие из стали с полным и равномерным прогревом, лучше всего воспользоваться такими источниками тепла, как кузнечные горны и закрытые печи. Это оборудование несложно изготовить самому в домашней мастерской, а эксплуатировать его можно как в помещении, так и на открытом воздухе. Для наддува в кузнечном горне обычно используют промышленный фен, а в качестве топлива подойдет древесный уголь, который продается в любом супермаркете. Небольшую закрытую печь легко изготовить из пары десятков шамотных кирпичей. При этом в зависимости от метода закалки металла в ней можно не только закалить, но и провести отпуск с прогревом всего объема изделия. Проще всего с емкостями для охлаждения и зажимным инструментом. Для закалочной жидкости подойдет любой негорючий сосуд достаточного размера, а удерживать и перемещать деталь можно щипцами или крючьями с ручками подходящей длины. На видео ниже показано, как в домашних условиях можно закалить топор с использованием самодельного горна и двух емкостей с разными охлаждающими средами.

Закалка на открытом огне


Самый простой способ закалить небольшую деталь в домашних условиях — это нагреть ее на открытом пламени до нужной температуры, руководствуясь при этом цветовыми таблицами. В качестве источника нагрева в таких случаях можно использовать газовую горелку, паяльную лампу или даже конфорку домашней газовой плиты. Главный недостаток такой закалки — это сложность равномерного прогрева изделия по всему объему, т. к. пламя создает высокую температуру на узком, ограниченном участке. Этот способ подойдет, когда необходимо закалить торец удлиненного изделия, например режущую часть сверла или лезвие стамески, или же небольшую деталь размером в несколько сантиметров. Еще одна проблема, с которой может столкнуться домашний мастер, решивший закалить углеродистую сталь открытым пламенем, — это сильное окисление и выгорание углерода в поверхностном слое железа, которые приводят к деградации его структуры.

Распространенные среды для самостоятельного каления

Для закалки сталей в домашних условиях обычно используют следующие охлаждающие среды: воздух, воду и водные растворы, минеральное масло. В качестве водных растворов обычно используют 10-15%-й хлористого натрия (поваренной соли), а минеральное масло в домашних мастерских — это чаще всего обычная моторная отработка. Чтобы закалить отдельные части изделия с разной твердостью, используют закалку с последовательным охлаждением в двух средах. Каждая из этих закалочных сред характеризуется своей скоростью охлаждения, от которой напрямую зависит структура обрабатываемого металла. К примеру, воздух охлаждает сталь со скоростью 5÷10 °C в секунду, масло — 140÷150 °C, а вода (в зависимости от температуры) — 700÷1400 °C.

Чтобы правильно и без проблем закалить свое изделие, необходимо знать марку металла, из которого оно изготовлено, т. к. от этого зависит как температура нагрева, так и способ охлаждения. Народные умельцы для своих изделий в качестве исходных материалов чаще всего используют б/у изделия из быстрорежущих и инструментальных сталей, которые можно закалить в домашней мастерской. Ниже в таблице приведены рекомендуемые температурные режимы и среды охлаждения для различных сталей.

Закалка металла в масле


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. На производстве для закалки обычно используют индустриальное масло И-20 или современные закалочные масла типа «Термойл», «Термо» или «Волтекс». В домашних мастерских народные умельцы пользуются тем, что имеется в наличии. Чаще всего это новое или отработанное моторное масло. Чтобы безопасно закалить деталь в таком масле в домашних условиях, 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. Помимо обычных ведер и жестяных банок, одна из самых распространенных конструкций такой емкости, которой пользуются домашние мастера — это удлиненный отрезок трубы подходящего диаметра с приваренным днищем.

Изготовление камеры для закаливания металла


Основным материалом для изготовления корпусов домашних печей для закалки стали являются твердые огнеупоры в виде блоков различных размеров и шамотная глина. В такой печи достигается температура свыше 1200 °C, поэтому в ней можно закалить изделия не только из углеродистой или инструментальной, но и из высоколегированной стали. При изготовлении домашних печей из шамотной глины сначала делают картонный каркас по форме и размеру рабочей камеры, который затем покрывают слоем шамота. Поверх его наматывают нагревательную спираль, а затем накладывают основной теплоизолирующий слой. При такой конструкции область нагрева изолирована от нагревательного элемента, что важно, когда необходимо закалить сталь, чувствительную к окислам и выгоранию углерода.

Самой же распространенной конструкцией домашних закалочных печей являются установки, тепловые корпуса которых выполнены из шамотного кирпича или аналогичных ему огнеупоров. Рабочая температура у таких материалов более 1400 °C, поэтому в подобных печах можно закалить практически любой вид стали и многие тугоплавкие сплавы. Конструктивно такая домашняя печь похожа на обычную печь на дровах, только имеет гораздо меньшие размеры. Нагрев металла в ней осуществляется с помощью электрической спирали, уложенной в пазы по периметру внутреннего пространства. Если необходимо качественно закалить сталь, ее необходимо нагреть до точно заданной температуры, поэтому большинство таких домашних самоделок оснащено терморегуляторами (их свободно можно приобрести на «Алиэкспресс»).

На видео ниже показано устройство такой домашней печи с торцевой загрузкой и терморегулятором, который позволяет закалить сталь с точным соблюдением температурных режимов. Ее тепловой корпус изготовлен из муллитокремнеземистых огнеупорных плит ШПТ-450.



Подробное описание конструкции и рекомендации по созданию печи с верхней загрузкой, в которой можно закалить изделия длиной до 54 см, можно посмотреть в следующем видео. Здесь тепловой корпус печи изготовлен из шамотного кирпича (типа ШБ) и также используется терморегулятор. Кроме верхней загрузки, особенностью этого устройства является спираль из кантала, который служит во много раз дольше традиционного нихрома и фехраля.

Как самостоятельно провести отпуск


Отпуск стали проводят для снижения ее хрупкости и повышения пластичности, что происходит во время ее нагрева до невысокой (по сравнению с закалкой) температуры с последующим медленным охлаждением. Для большинства сталей (углеродистых и низколегированных), которые можно закалить в домашней мастерской, отпуск проводится при температурах в интервале от 150 до 250 °C (см. таблицу выше). В отличие от закалки такой нагрев не требует специального оборудования, поэтому многие домашние мастера используют для этих целей духовки бытовых плит с терморегуляторами. Определить температуру нагрева при отпуске можно по цвету побежалости — разноцветной оксидной пленки, возникающей на поверхности стали при нагреве (см. рис. ниже). Если закалить сталь «на мартенсит», т. е. с быстрым охлаждением в воде, то получится очень твердая, но хрупкая структура. Поэтому отпуск является обязательной процедурой при термической обработке режущего инструмента.

Проверка качества закалки


Для того чтобы определить, удалось ли закалить изделие из стали до нужной твердости, у домашнего мастера не так уж и много способов. Традиционный — это попробовать поцарапать металл надфилем (не алмазным), который обычно имеет твердость 55÷60 HRC. Если на поверхности остаются бороздки, то это значит, что закалить сталь до нужного значения не получилось и ее твердость ниже этой величины. Если же надфиль скользит по поверхности закаленного металла, то его твердость в норме. Еще один способ проверки качества домашней закалки — это царапание закаленной сталью поверхности бутылочного стекла (см. фото ниже). Кроме твердости, в домашних условиях при наличии определенных навыков можно проверить и структуру металла. Для этого необходимо закалить несколько образцов одинаковой стали в разных режимах, а затем на глаз сравнить структуру и размер зерна.

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 у домашнего мастера может возникнуть 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

Технологии термообработки стали и меди имеют принципиальные отличия. 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.

Мы описали два способа проверки качества закалки в домашних условиях. А какие знаете вы? Поделитесь, пожалуйста, информацией в комментариях к этой статье.

МЕТОДОВ ТЕПЛООБРАБОТКИ СТАЛИ -

Закалка - это термическая обработка, при которой металл при высокой температуре быстро охлаждается путем погружения в воду или масло. Закалка делает сталь более твердой и хрупкой, с мелкозернистой структурой.

Закалка - это термическая обработка стали и некоторых сплавов. Закаленная сталь после закалки от высокой температуры слишком твердая и хрупкая для многих применений, а также является хрупкой. Отпуск, то есть повторный нагрев до промежуточной температуры и медленное охлаждение, снижает эту твердость и хрупкость.Температура отпуска зависит от состава стали, но часто составляет от 100 до 650 C. Более высокие температуры обычно дают более мягкий и прочный продукт. Цвет оксидной пленки, образующейся на поверхности нагретого металла, часто служит индикатором его температуры.

Отжиг - это термическая обработка, при которой материал при высокой температуре медленно охлаждается. После охлаждения металл снова становится ковким и пластичным (может многократно изгибаться без образования трещин).

Все эти методы термической обработки стали используются для получения сталей с определенными механическими свойствами для определенных нужд.

Словарь:

для погружения

применить

средний

оксидная пленка

отжиг,

растрескивание

Общее понимание:

1. Что можно сделать, чтобы получить более твердую сталь?

2.Что делает сталь более мягкой и прочной?

3. Что делает сталь более ковкой и пластичной?

4. Что может служить индикатором температуры металла при его нагреве?

5. В каком температурном диапазоне используется отпуск?

6. Для чего используются методы термической обработки стали?

Упражнение 1.6. Перевести на английский следующие слова и словосочетания:

1.

2.

3.

4.

5.

6.

7.

8.

ИЗВЕСТНЫЕ ЛЮДИ НАУКИ

Менделеев Дмитрий Иванович

Дмитрий Иванович Менделеев - известный русский химик. Он наиболее известен своими разработками периодической таблицы свойств химических элементов. В этой таблице показано, что свойства элементов периодически меняются, если они расположены в соответствии с атомным весом.

Менделеев родился в 1834 году в Тобольске, Сибирь. Он изучал химию в Петербургском университете, а в 1859 году был направлен учиться в Гейдельбергский университет. Менделеев вернулся в Санкт-Петербург и стал профессором химии в Техническом институте в 1863 году. Он стал профессором общей химии в Санкт-Петербургском университете в 1866 году. Менделеев был известным учителем, и, поскольку не было хорошего учебника по химии в то время он написал двухтомные «Основы химии», которые стали классическим учебником по химии.

В этой книге Менделеев попытался классифицировать элементы по их химическим свойствам. В 1869 году он опубликовал свою первую версию своей периодической таблицы элементов. В 1871 году он опубликовал улучшенную версию таблицы Менделеева, в которой он оставил пробелы для элементов, которые в то время не были известны. Его таблица и теории были подтверждены позже, когда были открыты три предсказанных элемента: галлий, германий и скандий.



Менделеев исследовал химическую теорию раствора.Он обнаружил, что наилучшее соотношение спирта и воды в водке составляет 40%. Он также исследовал тепловое расширение жидкостей и природу нефти.

В 1893 году он стал директором Бюро мер и весов в Санкт-Петербурге и занимал эту должность до своей смерти в 1907 году.

БЛОК 2

.

Основы системы отопления и охлаждения: советы и рекомендации

Как только воздух нагревается или охлаждается у источника тепла / холода, его необходимо распределить по различным комнатам вашего дома. Этого можно добиться с помощью систем с принудительной подачей воздуха, гравитации или излучения, описанных ниже.

Системы нагнетания воздуха

Система принудительной подачи воздуха распределяет тепло, производимое печью, или холод, производимый центральным кондиционером, через вентилятор с электрическим приводом, называемый нагнетателем, который нагнетает воздух через систему металлических каналов в комнаты в вашем доме.По мере того, как теплый воздух из печи течет в комнаты, более холодный воздух в комнатах течет вниз по другому набору каналов, называемому системой возврата холодного воздуха, в печь для обогрева. Эта система регулируется: вы можете увеличивать или уменьшать количество воздуха, проходящего через ваш дом. В центральных системах кондиционирования воздуха используется та же система принудительной подачи воздуха, в том числе вентилятор, для распределения холодного воздуха по комнатам и возврата более теплого воздуха для охлаждения.

Объявление

Проблемы с системами принудительной подачи воздуха обычно связаны с неисправностью вентилятора.Воздуходувка также может быть шумной и добавляет стоимость электроэнергии к стоимости топочного топлива. Но поскольку в ней используется воздуходувка, система принудительной подачи воздуха является эффективным способом отвода тепла или охлаждения воздуха по всему дому.

Гравитационные системы

Гравитационные системы основаны на принципе подъема горячего воздуха и опускания холодного воздуха. Следовательно, гравитационные системы нельзя использовать для распределения холодного воздуха из кондиционера. В гравитационной системе печь располагается рядом с полом или под ним.Нагретый воздух поднимается по воздуховодам и попадает в пол по всему дому. Если печь расположена на первом этаже дома, регистры тепла обычно располагаются высоко на стенах, поскольку регистры всегда должны быть выше печи. Нагретый воздух поднимается к потолку. По мере того, как воздух охлаждается, он опускается, входит в каналы возвратного воздуха и возвращается в печь для повторного нагрева.

Другой основной системой распределения для отопления является лучистая система.Источником тепла обычно является горячая вода, которая нагревается печью и циркулирует по трубам, встроенным в стену, пол или потолок.

Радиант Системс

Излучающие системы работают, обогревая стены, пол или потолок комнат или, чаще, обогревая радиаторы в комнатах. Затем эти предметы нагревают воздух в комнате. В некоторых системах используются электрические нагревательные панели для выработки тепла, которое излучается в комнаты. Как и гравитационные настенные обогреватели, эти панели обычно устанавливают в теплом климате или там, где электричество относительно недорогое.Системы излучающего излучения нельзя использовать для распределения холодного воздуха от кондиционера.

Радиаторы и конвекторы, наиболее распространенные средства распределения лучистого тепла в старых домах, используются в системах водяного отопления. Эти системы могут зависеть от силы тяжести или от циркуляционного насоса для циркуляции нагретой воды от котла к радиаторам или конвекторам. Система, в которой используется насос или циркуляционный насос, называется гидравлической системой.

Современные системы лучистого отопления часто встраиваются в дома, построенные на фундаменте из бетонных плит.Под поверхностью бетонной плиты прокладывается сеть водопроводных труб. Когда бетон нагревается трубами, он нагревает воздух, соприкасающийся с поверхностью пола. Плита не должна сильно нагреваться; в конечном итоге он будет контактировать с воздухом во всем доме и нагревать его.

Системы Radiant, особенно когда они зависят от силы тяжести, подвержены ряду проблем. Трубы, используемые для распределения нагретой воды, могут забиться минеральными отложениями или наклониться под неправильным углом.Бойлер, в котором вода нагревается у источника тепла, тоже может выйти из строя. В новых домах системы горячего водоснабжения устанавливаются редко.

В следующем разделе вы узнаете, как термостат и другие элементы управления используются для поддержания климата в помещении, создаваемого вашими системами отопления и охлаждения.

.

10 способов экономии электроэнергии дома

Помимо освещения, электроники и кондиционеров, большинство бытовых приборов в нашем доме работают на электричестве. По мере того, как мы используем электрические приборы, увеличиваются и наши счета за коммунальные услуги. Кроме того, так же, как растет осведомленность об экономии воды, электричество также является невозобновляемым источником энергии, и важно сохранять его, а не тратить впустую. Если вы хотите сэкономить на счетах за электроэнергию или хотите что-то сделать для защиты окружающей среды, важно знать , как сэкономить электроэнергию дома .В этой статье oneHOWTO будет обсуждаться около 10 способов экономии электроэнергии дома .

Следующие шаги:

1

Максимум дневного света . Вместо того, чтобы включать свет в доме, постарайтесь больше полагаться на естественные источники света в течение дня. Откройте эти жалюзи и шторы и впустите внутрь солнечный свет. Если вам все же нужно держать шторы закрытыми, выбирайте светлые, которые не пропускают солнечные лучи.Если вы планируете построить новый дом, то преимущества стеклянного дома будут отличными для экономии электроэнергии.

2

Поменять лампочки . Вместо ламп накаливания используйте КЛЛ или светодиодные лампы, которые выделяют достаточно энергии при меньшей мощности. Они могут быть дорогими в покупке, но с их более низким потреблением электроэнергии они помогут вам сэкономить деньги в долгосрочной перспективе. Они служат дольше и требуют менее частой замены. Узнайте, как выбрать светодиодные лампы, чтобы получить дополнительную информацию по этому вопросу.

3

Вместе время . Вам нужно включать свет по вечерам и ночам, но вместо того, чтобы освещать все комнаты, попробуйте собраться вместе в одной комнате, например в гостиной, и выключить свет в других комнатах. Таким образом вы не только сэкономите электроэнергию, но и проведете некоторое время со всеми членами вашей семьи.

4

Всегда отключайте кабель питания . Электронные приборы продолжают потреблять электричество, даже если вы их выключили.Возьмите за привычку отключать его от сети после каждого использования. Все ваши телевизоры, радиосистемы, компьютеры, кофеварки, зарядные устройства для телефонов, фены и другие приборы должны быть отключены от сети после использования. Вы обязательно заметите уменьшение вашего следующего счета.

5

Зажигание свечей . Не ждите прорыва силы, чтобы насладиться ужином при свечах. Выключайте свет в доме хотя бы раз в неделю и зажигайте дом медленно горящими свечами. Используйте свечи, чтобы читать ночью, или привыкните к занятиям, которые более увлекательны в темноте, например, рассказывая страшные или забавные истории детям, играя в прятки и т. Д.

6

Наружное освещение . Если в целях безопасности на лужайке или подъездной дорожке есть уличное освещение, не позволяйте им оставаться включенными всю ночь. Вместо этого используйте автоматическое освещение. Эти огни будут обнаруживать движение и предупреждать вас, когда в вашем доме что-то не так. Также выключайте декоративное освещение перед сном, так как никто не увидит их и не оценит после полуночи.

7

Стирка и сушка одежды . Вместо того, чтобы сушить одежду в сушилке, дайте ей повиснуть на солнце и высохнуть естественным путем.Сушилка - одна из главных виновников, потребляющая много электроэнергии. В солнечный день используйте силу солнечного света, чтобы одежда высохла. Помните, что солнечный свет доступен абсолютно бесплатно, и ваша одежда будет сушиться бесплатно.

Кроме того, мы советуем вам всегда подождать, пока ставить стиральную машину на , когда у вас полная загрузка, и использовать самый короткий цикл, который позволит эффективно очистить вашу одежду.

8

Копите на готовке . Нагревание микроволновой печи потребляет много электроэнергии.Если вы выпекаете, соберите все свои работы по выпечке и выполняйте их одновременно, вместо того, чтобы нагревать ее через день.

9

Энергоэффективная техника . Замените старые электроприборы в вашем доме более новыми энергоэффективными моделями для устойчивого дома . Производители сейчас делают энергоэффективные модели для экономии электроэнергии. Старые приборы потребляют больше электроэнергии по сравнению с последними моделями. Итак, если прибор стал слишком старым, замените его прибором с рейтингом звезд, вместо того, чтобы время от времени ремонтировать его.

10

Сделайте свой дом энергоэффективным . Экономно используйте кондиционеры. Изолируйте свой дом, откройте окна, чтобы обеспечить циркуляцию свежего воздуха, пейте много воды, чтобы оставаться прохладным, и каждый день проводите время на улице. Постарайтесь приспособиться к естественной температуре в помещении и включайте кондиционер только тогда, когда жара станет невыносимой.

.

Смотрите также