Как правильно калить металл


Как закалить металл в домашних условиях: видео, способы

Если знать, как закалить металл правильно, то даже в домашних условиях можно повысить твердость изделий из него в два-три раза. Причины, по которым возникает необходимость в этом, могут быть самыми разными. Такая технологическая операция, в частности, требуется в том случае, если металлу надо придать твердость, достаточную для того, чтобы он мог резать стекло.

Закалка металла в домашних условиях

Чаще всего закалить надо режущий инструмент, причем выполняется термическая обработка не только в том случае, если надо увеличить его твердость, но также и тогда, когда данную характеристику требуется уменьшить. Когда твердость инструмента слишком мала, его режущая часть будет заминаться в процессе эксплуатации, если же она высока, то металл будет крошиться под воздействием механических нагрузок.

Немногие знают, что существует простой способ, позволяющий проверить, насколько хорошо закален инструмент из стали, не только в производственных или домашних условиях, но и в магазине, при покупке. Для того чтобы выполнить такую проверку, вам потребуется обычный напильник. Им проводят по режущей части приобретаемого инструмента. Если тот закалили плохо, то напильник будет как будто прилипать к его рабочей части, а в противоположном случае – легко отходить от тестируемого инструмента, при этом рука, в которой находится напильник, не будет чувствовать на поверхности изделия никаких неровностей.

Зависимость твердости стали от режима термобоработки

Если все же так вышло, что в вашем распоряжении оказался инструмент, качество закалки которого вас не устраивает, переживать по этому поводу не стоит. Решается такая проблема достаточно легко: закалить металл можно даже в домашних условиях, не используя для этого сложного оборудования и специальных приспособлений. Однако следует знать, что закалке не поддаются малоуглеродистые стали. В то же время твердость углеродистых и инструментальных стальных сплавов достаточно просто повысить даже в домашних условиях.

Технологические нюансы закалки

Закалка, которая является одним из типов термической обработки металлов, выполняется в два этапа. Сначала металл нагревают до высокой температуры, а затем охлаждают. Различные металлы и даже стали, относящиеся к разным категориям, отличаются друг от друга своей структурой, поэтому режимы выполнения термической обработки у них не совпадают.

Режимы термообработки некоторых цветных сплавов

Термическая обработка металла (закалка, отпуск и др.) может потребоваться для:

  • его упрочнения и повышения твердости;
  • улучшения его пластичности, что необходимо при обработке методом пластической деформации.
Закаливают сталь многие специализированные компании, но стоимость этих услуг достаточно высока и зависит от веса детали, которую требуется подвергнуть термической обработке. Именно поэтому целесообразно заняться этим самостоятельно, тем более что сделать это можно даже в домашних условиях.

Если вы решили закалить металл своими силами, очень важно правильно осуществлять такую процедуру, как нагрев. Этот процесс не должен сопровождаться появлением на поверхности изделия черных или синих пятен. О том, что нагрев происходит правильно, свидетельствует ярко-красный цвет металла. Хорошо демонстрирует данный процесс видео, которое поможет вам получить представление о том, до какой степени нагревать металл, подвергаемый термической обработке.

В качестве источника тепла для нагрева до требуемой температуры металлического изделия, которое требуется закалить, можно использовать:

  • специальную печь, работающую на электричестве;
  • паяльную лампу;
  • открытый костер, который можно развести во дворе своего дома или на даче.

Закалка ножа на открытых углях

Выбор источника тепла зависит от того, до какой температуры надо нагреть металл, подвергаемый термической обработке.

Выбор метода охлаждения зависит не только от материала, но также от того, каких результатов нужно добиться. Если, например, закалить надо не все изделие, а только его отдельный участок, то охлаждение также осуществляется точечно, для чего может использоваться струя холодной воды.

Технологическая схема, по которой закаливают металл, может предусматривать мгновенное, постепенное или многоступенчатое охлаждение.

Быстрое охлаждение, для которого используется охладитель одного типа, оптимально подходит для того, чтобы закаливать стали, относящиеся к категории углеродистых или легированных. Для выполнения такого охлаждения нужна одна емкость, в качестве которой может использоваться ведро, бочка или даже обычная ванна (все зависит от габаритов обрабатываемого предмета).

Охлаждение заготовки ножа в масле

В том случае, если закалить надо стали других категорий или если кроме закалки требуется выполнить отпуск, применяется двухступенчатая схема охлаждения. При такой схеме нагретое до требуемой температуры изделие сначала охлаждают водой, а затем помещают в минеральное или синтетическое масло, в котором и происходит дальнейшее охлаждение. Ни в коем случае нельзя использовать сразу масляную охлаждающую среду, так как масло может воспламениться.

Для того чтобы правильно подобрать режимы закалки различных марок сталей, следует ориентироваться на специальные таблицы.

Режимы термообработки быстрорежущих сталей

Режимы термической обработки легированных инструментальных сталей

Режимы термической обработки углеродистых инструментальных сталей

Как закалить сталь на открытом огне

Как уже говорилось выше, закалить сталь можно и в домашних условиях, используя для нагрева открытый костер. Начинать такой процесс, естественно, следует с разведения костра, в котором должно образоваться много раскаленных углей. Вам также потребуются две емкости. В одну из них надо налить минеральное или синтетическое масло, а в другую – обычную холодную воду.

Для того чтобы извлекать раскаленное железо из костра, вам понадобятся кузнечные клещи, которые можно заменить любым другим инструментом подобного назначения. После того как все подготовительные работы выполнены, а в костре образовалось достаточное количество раскаленных углей, на них можно уложить предметы, которые требуется закалить.

По цвету образовавшихся углей можно судить о температуре их нагрева. Так, более раскаленными являются угли, поверхность которых имеет ярко-белый цвет. Важно следить и за цветом пламени костра, который свидетельствует о температурном режиме в его внутренней части. Лучше всего, если пламя костра будет окрашено в малиновый, а не белый цвет. В последнем случае, свидетельствующем о слишком высокой температуре пламени, есть риск не только перегреть, но даже сжечь металл, который надо закалить.

Цвета каления стали

За цветом нагреваемого металла также необходимо внимательно следить. В частности, нельзя допустить, чтобы на режущих кромках обрабатываемого инструмента появлялись черные пятна. Посинение металла свидетельствует о том, что он сильно размягчился и стал слишком пластичным. Доводить до такого состояния его нельзя.

После того как изделие прокалится до требуемой степени, можно приступать к следующему этапу – охлаждению. В первую очередь, 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.

Цвета побежалости стали

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.

Есть определенные тонкости при охлаждении закаливаемых сверл. Так, их нельзя опускать в емкость с охлаждающей жидкостью плашмя. Если поступить таким образом, то нижняя часть сверла или любого другого металлического предмета, имеющего вытянутую форму, резко охладится первой, что приведет к ее сжатию. Именно поэтому погружать такие изделия в охлаждающую жидкость необходимо со стороны более широкого конца.

Для термической обработки особых сортов стали и плавки цветных металлов возможностей открытого костра не хватит, так как он не сможет обеспечить нагрев металла до температуры 700–9000. Для таких целей необходимо использовать специальные печи, которые могут быть муфельными или электрическими. Если изготовить в домашних условиях электрическую печь достаточно сложно и затратно, то с нагревательным оборудованием муфельного типа это вполне осуществимо.

Самостоятельное изготовление камеры для закаливания металла

Муфельная печь, которую вполне возможно сделать самостоятельно в домашних условиях, позволяет закалить различные марки стали. Основным компонентом, который потребуется для изготовления этого нагревательного устройства, является огнеупорная глина. Слой такой глины, которой будет покрыта внутренняя часть печи, должен составлять не более 1 см.

Схема камеры для закалки металла: 1 — нихромовая проволока; 2 — внутренняя часть камеры; 3 — наружная часть камеры; 4 — задняя стенка с выводами спирали

Для того чтобы придать будущей печи требуемую конфигурацию и желаемые габариты, лучше всего изготовить форму из картона, пропитанного парафином, на которую и будет наноситься огнеупорная глина. Глина, замешанная с водой до густой однородной массы, наносится на изнаночную сторону картонной формы, от которой она сама отстанет после полного высыхания. Металлические изделия, нагреваемые в таком устройстве, помещаются в него через специальную дверцу, которая тоже изготавливается из огнеупорной глины.

Камеру и дверцу устройства после просушки на открытом воздухе дополнительно просушивают при температуре 100°. После этого их подвергают обжигу в печи, температуру в камере которой постепенно доводят до 900°. Когда они остынут после обжига, их необходимо аккуратно соединить друг с другом, используя слесарные инструменты и наждачную шкурку.

Глиняный нагреватель с замурованной нихромовой спиралью

На поверхность полностью сформированной камеры наматывают нихромовую проволоку, диаметр которой должен составлять 0,75 мм. Первый и последний слой такой намотки необходимо скрутить между собой. Наматывая проволоку на камеру, следует оставлять между ее витками определенное расстояние, которое тоже надо заполнить огнеупорной глиной, чтобы исключить возможность короткого замыкания. После того как слой глины, нанесенный для обеспечения изоляции между витками нихромовой проволоки, засохнет, на поверхность камеры наносится еще один слой глины, толщина которого должна составлять примерно 12 см.

Готовая камера после полного высыхания помещается в корпус из металла, а зазоры между ними засыпаются асбестовой крошкой. Для того чтобы обеспечить доступ к внутренней камере, на металлический корпус печи навешиваются дверцы, отделанные изнутри керамической плиткой. Все имеющиеся зазоры между конструктивными элементами заделываются при помощи огнеупорной глины и асбестовой крошки.

Готовая самодельная камера

Концы нихромовой обмотки камеры, к которым необходимо подвести электрическое питание, выводятся с задней стороны ее металлического каркаса. Чтобы контролировать процессы, происходящие во внутренней части муфельной печи, а также замерять температуру в ней при помощи термопары, в ее передней части необходимо выполнить два отверстия, диаметры которых должны составлять 1 и 2 см соответственно. С лицевой части каркаса такие отверстия будут закрываться специальными стальными шторками. Самодельная конструкция, изготовление которой описано выше, позволяет в домашних условиях закаливать слесарные и режущие инструменты, рабочие элементы штампового оборудования и др.

Самостоятельное изготовление такой печи (как и закалочного оборудования другого типа) позволяет не только получить в свое распоряжение устройство, полностью соответствующее вашим потребностям, но и хорошо сэкономить, так как серийные модели стоит достаточно дорого.

Оценка статьи:

Загрузка...

Поделиться с друзьями:

5 вещей, которые следует учитывать при термической обработке металла

Мы уже говорили в другом месте о том, как тепловое расширение может быть фактором при принятии решения о том, насколько точными должны быть размеры металлической детали.

А именно, если даже небольшая разница в допуске, вызванная тепловым расширением, повлияет на работу детали, то разумно избегать указания очень жесткого допуска, когда существует риск изменения температуры окружающей среды. А это означает вариации на любом этапе процесса, от обрезки детали и проверки до сборки и конечного использования.

Но что насчет того, если вы намеренно обрабатываете металлы как обычную часть производственного процесса? Что в таком случае нужно учитывать при создании спецификаций для небольших отрезанных металлических деталей, таких как те, которые мы производим здесь, в Metal Cutting Corporation?

Почему металлы подвергаются термической обработке? Есть много важных причин. Но в основном процесс термической обработки металлов включает контролируемое приложение тепла для изменения физических, а иногда и химических свойств материала.

Несмотря на то, что мы не занимаемся термической обработкой металлов в рамках наших услуг в Metal Cutting, мы учитываем его потенциальные эффекты изменения размеров . Но прежде чем мы исследуем непреднамеренные последствия для размеров металлических деталей, давайте обсудим некоторые преимущества термической обработки и отжига.

В зависимости от используемого метода термообработанные металлы становятся тверже или мягче, более или менее хрупкими, прочнее или слабее. Исходя из желаемых конечных результатов, метод может включать:

  • Использование нескольких процедур
  • Изменение температуры термообработки металла
  • Изменение продолжительности воздействия тепла
  • Контроль скорости или скорости охлаждения материала

Способ применения и отвода тепла при термообработке металла влияет как на предел текучести, так и на твердость конечного продукта.

Например, нержавеющая сталь обычно подвергается термообработке для повышения ее твердости; с другой стороны, он также может стать более хрупким.

И наоборот, нержавеющая сталь может подвергаться термообработке для повышения ее пластичности, что помогает минимизировать растрескивание и повысить обрабатываемость. Однако этот процесс также может снизить твердость стали.

Следовательно, для получения металла с желаемыми характеристиками - например, нержавеющей стали с высоким пределом прочности на разрыв, но относительно низкой хрупкостью - может потребоваться несколько обработок при разных температурах и разное время.

Часто используется взаимозаменяемо с термином термическая обработка. , отжиг. - это особый метод, используемый для смягчения металлов с целью повышения их пластичности и уменьшения хрупкости.

Отжиг также может использоваться для увеличения однородности металлов, а также для восстановления их пластичности перед дальнейшей обработкой. Например, при обработке нержавеющей стали 316 она может приобретать нежелательные магнитные свойства; однако отжиг нержавеющей стали может восстановить ее первоначальное немагнитное состояние (или очень близко к нему).

Отжиг осуществляется в специализированных печах, в которых жестко контролируются условия. Металл нагревается до высокой температуры - обычно немного выше температуры рекристаллизации.

Материал выдерживают при высокой температуре от нескольких часов до нескольких дней, а затем дают остыть (в случае стали и других черных металлов - очень медленно).

При термообработке металла важна также атмосфера, в которой происходит процесс, поскольку она влияет на поверхность и прочность материала.

Например, если вы термически обрабатываете вольфрам в нормальной атмосфере, это приведет к окислению, которое сделает поверхность пористой. Однако работа в контролируемой среде, например в вакууме или герметичной атмосфере азота, аргона или водорода, позволяет термически обрабатывать металл без окисления.

Низкоуглеродистая сталь

может подвергаться отжигу в среде, богатой углеродом, для цементирования стали с поверхностным слоем с высоким содержанием углерода, который обладает хорошей усталостной и износостойкостью. Этот метод используется для повышения твердости и долговечности таких изделий, как проволочные пружины и поковки из углеродистой стали.

Однако, если «науглероживание» не является желательным признаком, отжиг следует проводить в среде с низким содержанием углерода или без него.

Иногда поиск правильной «формулы» как для состава сплава, так и для метода термообработки металла имеет важное значение для достижения желаемых конечных свойств. Отличным примером является свойство памяти формы никель-титанового сплава , также известного как NiTi или нитинол .

Этот «упругий» материал был впервые широко использован для изготовления оправ для очков, которые могут сгибаться и, казалось бы, волшебным образом возвращаться к своей первоначальной форме.Сегодня NiTi широко используется для изготовления трубок медицинских устройств, таких как проводники для катетеров, стенты и иглы для микрохирургии.

Свойство памяти формы NiTi зависит от термической обработки. Это то, что позволяет NiTi подвергаться деформации при одной температуре, а затем восстанавливать свою первоначальную недеформированную форму при нагревании выше так называемой температуры превращения.

Тем не менее, NiTi, как известно, трудно сделать как из-за высокой реакционной способности титана, так и из-за того факта, что даже небольшие изменения в составе могут повлиять на температуру превращения.

Например, если атомы титана соединяются с кислородом или углеродом, кристаллическая структура NiTi может потерять титан, что приведет к снижению температуры превращения. Если никеля слишком мало и материал выдерживается слишком долго, температура превращения повышается.

Какой бы метод ни использовался для термообработки металлов, жизненно важно указать этот процесс в спецификациях для ваших отрезанных металлических деталей. Примечательно, как термообработка металла может изменить одни размеры тщательно обработанных деталей и не повлиять на другие параметры.

Например, если у вас есть спецификация прямолинейности, вы должны учитывать, повлияет ли термообработка и возникающее в результате расширение металла на размеры ваших вырезанных деталей и, в конечном итоге, на то, насколько хорошо они будут работать - и если да, то вы может потребоваться соответствующая корректировка допусков.

Кроме того, важно убедиться, что термообработанные металлические детали будут правильно упакованы, чтобы избежать деформации или повреждения ранее вырезанных деталей во время их транспортировки.

Например, в компании Metal Cutting мы всегда хотим знать, будут ли вырезанные детали отправлены третьей стороне для термической обработки или отжига. Так как детали становятся более податливыми в результате отжига, неправильная упаковка может привести к деформации отожженных деталей, когда они будут повторно упакованы и отправлены вам (или отправлены обратно нам для дополнительной обработки).

Такие детали, как стержни, могут деформироваться, если они расширяются и не упаковываются должным образом после термообработки металла. Другие детали могут начать тереться друг о друга и поцарапать поверхность, если упаковка больше не удерживает термообработанные металлические детали надежно.

Еще одна причина для тщательных спецификаций

Суть в том, что в случае термически обработанного металла методы и эффекты должны быть рассмотрены и предоставлены вашим партнерам по производству, когда вы создаете спецификации для ваших требований к мелким деталям. Это поможет оптимизировать технологичность и получить желаемые результаты.

.

Термическая обработка металлов - свидетельство об отпуске Технические заметки

Auto Navigation
  • Конструкторский сертификат - Coláiste Pobail Bheanntraí
    • Макет экзаменационной работы
    • Домашнее задание на пятый год
    • Завершение домашнего задания Cert.
    • Модель автомобиля с дистанционным управлением (пятница, 6 марта 2020 г.)
    • Техническая графика
  • Диаграмма равновесия (тепловая).
    • Диаграмма теплового равновесия
  • Термическая обработка металлов

    • Определение общих терминов термической обработки
    • Процессы закалки
    • Температурные зоны термообработки
    • Типы пирометров
  • Диаграмма углерода железа
  • Обработка
    • Образование стружки
    • Сверление
    • Шлифовка
    • Фрезерование
    • Токарная обработка
  • Испытание материалов
    • Испытание на твердость
    • Испытание на ударную вязкость
    • Неразрушающий контроль
    • Испытание на растяжение
  • Механизмы
    • Сцепление
    • Шаговый двигатель
    • Универсальный шарнир
  • Полимерная технология
    • Выдувное формование
    • Каландрирование
    • Компрессионное формование
    • Определение общепринятых терминов для полимеров
    • Экструзия
  • 900 20
.

Удельная теплоемкость некоторых металлов

Удельная теплоемкость металлов и металлоидов (полуметаллов) приведена в таблице ниже.

См. Также табличные значения для газов, пищевых продуктов и пищевых продуктов, обычных жидкостей и жидкостей, обычных твердых веществ и других обычных веществ, а также значения молярной удельной теплоемкости для обычных органических и неорганических веществ.

Металлоиды, также известные как полуметаллы, представляют собой элементы, обладающие сходными свойствами и находящимися где-то посередине между металлами и неметаллами.

  • 1 Дж / (кг · К) = 2,389x10 -4 ккал / (кг o C) = 2,389x10 -4 БТЕ / (фунт м o F)
  • 1 кДж / (кг · К) = 0,2389 ккал / (кг o C) = 0,2389 Btu / (фунт м o F) = 10 3 Дж / (кг o C) = 1 Дж. / (г o C)
  • 1 БТЕ / (фунт м o F) = 4186,8 Дж / (кг · K) = 1 ккал / (кг o C)
  • 1 ккал / (кг o C) = 4186.8 Дж / (кг · К) = 1 БТЕ / (фунт м o F)

Для преобразования единиц используйте онлайн-конвертер единиц удельной теплоемкости.

См. Также табличные значения для газов, пищевых продуктов и пищевых продуктов, обычных жидкостей и жидкостей, обычных твердых веществ и других обычных веществ, а также значения молярной удельной теплоемкости для обычных органических и неорганических веществ.

Энергия нагрева

Энергия, необходимая для нагрева продукта, может быть рассчитана как

q = c p m dt (1)

, где

q = необходимое количество тепла (кДж)

c p = удельная теплоемкость (кДж / кг K, кДж / кг C ° )

dt = разница температур (K, C ° )

Пример - Нагрев углеродистой стали

2 кг углеродистой стали нагревается от 20 o C до 100 o C .Удельная теплоемкость углеродистой стали составляет 0,49 кДж / кгC ° , а необходимое количество тепла можно рассчитать как

q = (0,49 кДж / кг o C) ( 2 кг) ((100 o C). C) - (20 o C))

= 78,4 (кДж)

.

Смотрите также