Закалка для самых маленьких

[volodya]

Хороший ресурс от полхого отличается, в первую очередь, наличием на нем полезной информации. Поскольку данный форум, по своей сути, уникален для интернет-сегмента стран бывшего СССР, предлагаю размещать здесь побольше полезной информации)))
И,раз уж сам предложил, начну с себя. Буду изредка, по мере возможности и свободного времени, выкладывать описание некоторых процессов и методов, которые могут пригодится посетителям.

Большая часть информации не являет собой какую-то гостайну — это обычные слесарные навыки, но, как показывает чтение разных бложиков и форумов, многие мастера с ними не знакомы. Все, что я расскажу, как правило, применимо в балконно-гаражных условиях и не требует нанотехнологий и станков с ЧПУ.

Начну с кузнечной магии — термообработки. Сразу предупреэжаю — я в этих ваших карбидах, ферритах и прочих ферментах не знаю ничего. Буду рассказывать на уровне знаний колхозного кузнеца.

Сперва — зачем это вообще нужно.
Я думаю, что многие в курсе, что, если сталь сильно нагреть, а потом резко охладить, то она станет тверже. Абстрактный пример — ударник из сырой(не закаленной) стали после 100 условных выстрелов расклепается. Закаленный же выдержит не одну тысячу.
Есть, кстати, и обратный процесс — когда твердую сталь делают мягче, для более легкой обработки.
Вот эти все процессы — закалки и т. д и носят общее название термообработка, т. е обработка материалов температурой.

Все дальнейшее написано применимо к стали, цветмет тоже можно термообрабатывать, но там свои заморочки, как-нибудь в другой раз.

Условно сведем возможные состояния стали к двум — закаленная и сырая.

Итак, условно, есть три основные процесса термообработки:
1. Закалка
2. Отжиг
3. Отпуск

Закалка — делает металл твердым, но хрупким, малопластичным.
Отжиг — полностью снимает эффект закалки(делает металл сырым), сталь становится легко обрабатывать.
Отпуск — частично снимает эффект закалки, снижая твердость и повышая пластичность.

Немного про отпуск. Непосредственно после закалки, деталь будет очень твердая. Но, также она будет очень хрупкая — в зависимости от сорта стали и условий закалки, вполне возможна ситуация, когда деталь лопнет просто упав на бетонный пол с высоты стола(тонкий штырь, сделанный из напильника , к примеру). Для того, что бы снизить хрупкость применяют отпуск — нагрев детали до температур ниже закалочной. В зависимости от того, до какой температуры деталь будет нагрета, будет зависить результирующая твердость и пластичность. К примеру, для той же стали У10, из которой делают напильники, при температуре отпуска 200 градусов, твердость будет порядка 63 HRC, а при 500 — уже 40HRC.

Про HRC. HRC – это такие попугаи измерения твердости стали, единицы Роквелла, или просто — роквеллы. Чем больше, тем тверже. Для ориентира, напильник имеет твердость около 65 HRC.

О сталях.
Закаливаются не все стали. А только те, которые содежат БОЛЕЕ 0.3% углерода. Это означает, что водопроводные трубы, уголок, полоса и тому подобное — не закаливается. Вообще. Что бы вы там на ютубе не видели.
Крепеж (болты и т.д) закаливается не весь — только тот, который имеет класс прочности 10.9 и выше. Если болт имеет маркировку 8.8, 5.8 и меньше — он не закалится.
Арматура бывает из ст.35, с 0.35% углерода и такую арматуру можно закалить. Но, если вы только не покупаете ее на металлобазе и точно знаете, из чего ваша арматура — лучше не связываться, определить на глаз разницу между закаливаемой и незакаливаемой арматурой невозможно.
Закаливаемые стали, доступные для домашнего творчества:
Сталь 45(ст45). Доступна на металлобазах ввиде круга, шестигранника. 0.45% углерода, посредственная твердость, температура закалки 850гр. После отпуска легко переносит удары, в меру пластичная. В принципе, почти все оружейные стали(включая стволы) — родственники ст45, только дополнительно легированы всякой химией для повышения износостойчивости.
Пружины/рессоры. 0.5 – 0.6% углерода, посредственная твердость, но выше, нежели у ст45 Температура закалки 800-850гр.
Напильники. Сталь У10-У12. Очень высокая твердость, хрупкая, не терпит ударов.  температора закалки 760-800гр.
Болты классов 10.9, 12.9 — делаются из ст45.
Подшипники — в колхозно-гаражной среде их сталь именуют ШХ-15, но это совершенно не обязательно, может быть и ШХ-10 и даже 95Х18(очень редко). Очень твердая, хорошо переносит удары. Температура закалки 850гр.

Вопреки народной популярности крайне не рекомендую связываться с т. н быстрорежущими сталями — сверла, метчики, прочий металлорежущий инструмент. Эти стали КРАЙНЕ капризны в закалке, по науке требуется крайне сложный процесс с ОЧЕНЬ высокими температурами и множественными отпусками с высокими температурами. Даже наколенная закалка на т. н. «первичную твердость» требует температуры 1150 гр. При этом для домашних поделок и мелкого инструмента не имеет преимуществ. Особенность этих сталей — так называемая красностойкость, т. е способность сохранять высокую твердость до температур под 600гр.

Необходимое оборудование для закалки в наколенно-балконных условиях.
Сразу скажу, что если вы захотите так катану метровую закалить — не получится. Данный метод для сравнительно небольших деталей, крепежа, инструмента(протяжки, дорны, развертки и т. п.) а также набольших ноже.

Итак, вам понадобится:
1. Горелка газовая пропановая типа вот такой:

Вы не можете просматривать это вложение.
Горелки на маленькие баллоны не подойдут. Что-то совсем маленькое ими можно закалить, но лучше не мелочится.
2. Баллон пропановый 5+ литров С ВЕНТИЛЕМ.
3. Кусок шамотной плиты или кирпич. Как временный вариант — жаростойкая теплоиозляция, так же известная как каменная вата. Если найдете жаропрочный войлок МКРВ200 — вообще отлично.
Собственно все.
Горелку нужно подключить к баллону БЕЗ редуктора. Мощность ее при это регулироваться вообще не будет, но нам это и не нужно.

Общий принцип работы при закалке : кладем нагреваемую деталь на теплоизоляцию, уложенную на чем-нибудь не горючем — бетонный пол, стальной лист, тиски etc. Греем горелкой деталь температуры закалки, которую определяем по цвету, с каким светится деталь и после этого окунаем ее в охладитель. Подробнее — чуть дальше.

Общий принцип работы при отжиге —все тоже, что при закалке, только после нагрева деталь никуда не окунаем, а просто убераем пламя и даем детали медленно остыть.

Общий принцип работы при отпуске — остывшую после закалки деталь кладем в духовку на кухне, на которой выставляем 200 градусов и выдерживаем час-другой. После чего даем остыть вместе с духовкой.
В принципе, для режущего инструмента(кроме ножей, ножниц, зубил) отпуск , в принципе, можете не проводить. Все равно самодельные протяжки/развертки долго не служат.

Теперь чуть подробнее про сам процесс закалки.

Как определить температуру. Температура определяется на глаз по цвету, с которым светится нагретая деталь — смотри картинку.
Вы не можете просматривать это вложение.
Внимание — на солнце или при искуственном освещении эти цвета очень сильно отличаются, поэтому заклку нужно проводить в полумраке, только тогда вы сможете легко различать цвета.
А теперь фокус — рядом с тем  местом, где вы будете калить, положите магнит. Зачем?Это поможет вам не просрать температуру. Сталь теряет свои магнитные свойства примерно при 760гр. Т.е пока греете — периодически берете деталь плоскогубцами и прикладываете к магниту. Как только перестанет прилипать — почти нагрелось.

Во что макать для охлаждения.
Как правило, в справочниках сплавов указывается, какая охлаждающая среда может использоваться для закалки той или иной стали. К примеру , для У10 допускается использовать воду.
Так вот — СРАЗУ ПРО ЭТО ЗАБУДЬТЕ. На воду калить в домашних условиях можно ТОЛЬКО ст45. Для всего остального нужно ОЧЕНЬ ТОЧНО выдержать температуру. На глазок это у вас не получится. Чуть перегрели выше, к примеру, 760гр для той же У10 — и она с высокой долей вероятности треснет.

Поэтому запоминаем:
Есть два метода охлаждения — в масле(можно использовать обычную отработку) и комбинированный — вода-масло.
Первый способ даст результат помягче, но полностью безопасный, второй — максимальную твердость, которую вы сможете получить в наколенных условиях, но с риском все-таки что треснет.

Готовим охлаждающую жидкость. Обьем жидкости должен минимум в 5 раз превышать объем детали. Так что для разверток и прочей мелочи хватит и поллитровой банки.  Емкость обязательно должна быть негорючей, лучше — металлической.

Закалка в масло — все просто, как кирпич. Нагрели и сунули в масло до полного остывания. Если деталь длинная — суем строго вертикально! Не болтать! Засунули — и слегка поднимаем — опускаем деталь до полного остывания.

Закалка через воду в масло. Тут нам понадобится две банки — в одной будет масло, во второй — крепкий(10-15%) водный раствор обыкновенной пищевой соли. Соль снизит вероятность трещин, если вы идиот, слепой или слепой идиот и таки перегреете заготовку.
Как делать — нагрели — и смело окунаем деталь в воду на 1.5-2 секунды(ЭТО ВАЖНО), потом резко достаем и окунаем в масло до полного остывания.

Поздравляю, вы потеряли кузнечную девственность.

Как проверить, закалилась ли деталь? После полного остывания нежно шоркаем по ней напильником. В идеале он не должен цеплять металл — будет снимать окалину, но металл грызть не будет.  Для мягких сталей типа ст45 возможно, что будет таки цеплять, но куда хуже чем сырую. Что бы иметь возможность сравнить — перед закалкой пошоркайтееще сырую деталь напильником, что бы понимать, как она шоркается сырой.

Кто молодец и дочитал — бонус. При закалке на поверхности детали образуется окалина. Плюс слегка выгорает углеродна поверхности, в результате чего всякие режущие кромки и т.п могут потерять твердость. Как этого избежать? Легко. Купите в аптеке ПОРОШОК борной кислоты(именно порошок, а не раствор!). Берите грамм 100-200, этого вам на всю жизнь хватит. Пока нагреваете деталь — пару раз окуните ее в этот порошок. Он расплавится и создаст на поверхности детали защитную пленку, которая отвалится сама собой при охлаждении. Эта защитная пленка полностью защитит поверхность, даже мельчайшие царапинки останутся.  И обезуглероживания не произойдет.

ПС. Намеренно не описываю технику безопасности...

[Pendalf]

Итак, условно, есть три основные процесса термообработки:
1. Закалка
2. Отжиг
3. Отпуск

Забыл про нормализацию. После токарной обработки закаленной детали,накапливаются наппряжения, и если токарить уже каленую сталь, требуется нормализация. После шлифовки тоже. Не уверен, лучше не кали, испортишь.

Горелку нужно подключить к баллону БЕЗ редуктора. Мощность ее при это регулироваться вообще не будет, но нам это и не нужно.

Вот это ПЛОХОЙ совет. Зимой в баллоне давление выше 2х "очков" вряд ли поднимется, за то летом, или в теплом помещении, все 6-8 Бар. По этому редуктор обязателен.

Кусок шамотной плиты или кирпич.

На крайняк штук 6 шамотных кирпичей, греются они сильно, но все же лучше, чем открытая поверхность. Для мелких деталек может и пойдет кирпич.

Лучше сделать из гипса с песком печку газовую, простейшую, прикрывать кирпичом выхлоп. Эффективность нагрева будет сильно выше.

Закаливаются не все стали. А только те, которые содежат БОЛЕЕ 0.3% углерода.

Не совсем верное утверждение.
30ХГСА калится, 25ХГСА тоже калится. Ищите марочник сталей.

Если заниматься металлообработкой и термичкой серьезно. Нужно 2 муфельные пачи. Если совсем серьезно, то бариевую ванну.

Читайте марочник стали. Хороший есть тут http://www.splav-kharkov.com
Там режимы закалки и состав стали.

Купите в аптеке ПОРОШОК борной кислоты

Силикатный герметик для каминов, погрел детальку чуток,  намазал, дал высохнуть и кали. Буру фиг отковыряешь потом.
Еще, если перед закалкой макнуть в отработку, масло обгорит и создаст защитную пленку. Но она тонкая, а пламя очень активное и разрушает пленку. По этому снаружи лучше покрыть герметиком деталь, а внутри уже поможет пленка от масла.
На счет отработки, профи калят только в индустриальном масле.

[volodya]

Забыл про нормализацию. После токарной обработки закаленной детали,накапливаются наппряжения, и если токарить уже каленую сталь, требуется нормализация. После шлифовки тоже. Не уверен, лучше не кали, испортишь.

Ну да, забыл... Но на колхозно-наколенном уровне это уже тонкие материи.

Вот это ПЛОХОЙ совет. Зимой в баллоне давление выше 2х "очков" вряд ли поднимется, за то летом, или в теплом помещении, все 6-8 Бар. По этому редуктор обязателен.

Как человек, который такой горелкой пользуется уже несколько лет ответственно заявляю, что нафиг он там не нужен. Тем более, когда задача состоит в том, чтобы вытянуть максимум мощности. Дросселирование дюзой никто не отменял.

Лучше сделать из гипса с песком печку газовую, простейшую, прикрывать кирпичом выхлоп. Эффективность нагрева будет сильно выше.

Ну да, как вариант выложить шамотной глиной с песком внутри большую консервную банку и обернуть ее теплоизоляцией.
Но, опять же, мелочевку вполне можно калить на открытом воздухе.

Не совсем верное утверждение.
30ХГСА калится, 25ХГСА тоже калится. Ищите марочник сталей.

Возможно, но для колхозных кузнецов и просто домашних мастеров такие стали еще найти нужно. Ну именно ввиде проката, что бы точно знать, что за оно.

Если заниматься металлообработкой и термичкой серьезно. Нужно 2 муфельные пачи. Если совсем серьезно, то бариевую ванну.

На балконе или в гараже? Чтобы болтики и мелкий инструмент калить? Серьезно?
У кого есть возможность купить муфели с ПИДом и работать с ядовитым барием не будет искать информацию по методам закалки в даркнете, а наймет термиста. Этот пост для домашних мастеров, а не для собственников металлобрабатывающих производств.

Силикатный герметик для каминов, погрел детальку чуток,  намазал, дал высохнуть и кали.

Этот герметик, представляющий собой смесь жидкого стекла с кварцевым песком годен только хамон на ножах делать, это я как человек, лично сделавший множество ножей говорю.

Буру фиг отковыряешь потом.

А причем тут бура? Я говорил о БОРНОЙ КИСЛОТЕ(ортоборная кислота), а не о буре(натрий тетраборнокислый). Буру действительно можно убрать только пескоструем или абразивами, в то время как пленка борной кислоты разрушается САМА при охлаждении.

Еще, если перед закалкой макнуть в отработку, масло обгорит и создаст защитную пленку. Но она тонкая, а пламя очень активное и разрушает пленку. По этому снаружи лучше покрыть герметиком деталь, а внутри уже поможет пленка от масла.

Вы извините за прямоту, но это какая-то порнография. Зачем такие танцы с бубном, если можно просто разок макнуть борную кислоту и получить отличный результат? Причем после борной кислоты даже очистка детали не требуется, достаточно просто ветошью протереть.

На счет отработки, профи калят только в индустриальном масле.

Профи калят в специальных закалочных маслах, которые меньше чем 200 литров не купишь.Для закалки ушек и прочих сталей, где требуется получить высокую твердость у масел И40 и т.п. очень высокая вязкость, по сравнению с машинными(в 2-3 и более раз), что сильно снижает скорость охлаждения. На самом деле даже при закалке в машинном масле я сперва в емкость кидаю нагретую железяку, что бы масло прогреть до 60-80 град, что снижает его вязкость и повышает скорость остужения, и, в результате, повышает твердость.

[Pendalf]

Я возможно спутал буру, она у меня есть, пользуюсь ей. Теперь вспомнил, что прокаленную и перемолотую буру бодяжат с борной кислотой.
Сам не пробовал борную кислоту использовать.
На герметик зря наговариваешь, защиту от травлением пламенем он выполняет. При окунании в масло слезает частично, окалины нет.
На счет бариевых ванн, давно хочу, но надо мощные трансформаторы городить, там ведь токи под 1000А проходят. И быстрорезы ты без бариевой ванны фиг сделаешь. А это мощности уже от 5кВт, трансы мотать 3х фазные надо и питать где-то. Технической возможности мутить такого нету.

На счет нормализации - не стоит принебрегать - эта тонкая материя рвет деталь после шлифовки...
Калить 40Х мне понравилась в расплаве хлорида натрия, происходит быстрый нагрев и равномерный всей детали, на стволики хватает 1 минуты выдержки.
Отпуск в свинцовой ванне 500 градусов, минут 10 хватает.

[volodya]

Если есть возможности, то можно и в инертных газах греть и криозакалку делать. Практического смысла для работы с ст45 и подобными в домашних условиях для таких заморочек не вижу. Для длиномера и габарита у меня есть два газовых горна, ножи калятся и в них нормально, максимум что хочу это муфель с ПИДом, но это "хочу" уже много лет тянется.
Быстрорезы хороши только для металлорежущего инструмента, но, кто знает как сделать простейший метчик, а там своих заморочек хватает хотя бы с затыловкой, врядли будет мой пост читать, ибо, как правило, есть выход на заводскую термичку.
 

[Zevs]

Я думаю чем проще технология тем лучше.
Ошибка многих самодельщиков в том что они пытаются копировать заводские технологии.
Но завод, он завод. То что просто для него, сложно сделать дома.
Простой пример это автомат калашникова, уж сколько про него исписано что он такой вот простой в устройстве. А вот с точки зрения самодельщика нихуя он не простой...
Взять ту же AR-15, ее в 3 раза проще воспроизвести в условиях домашней мастерской и собирается она на резьбах вся без применения прессов, заклепочников и т.д.
Так и с этими пружинами, надо искать легкие пути.
В топку эти закалки в газах, криозакалки и т.п.
Попутно замечу, что огнестрел в отличии от ножей и другого холодняка... Греется! Особенно ствол, и для него всякие замороченные закалки как мертвому припарки.

[Pendalf]

C упрощением технологии можно получить сюрпризы. Например 40Х склонна к отпускной хрупкости, если ее отпускать на 400-500 градусов, и дать медленно стыть, получим сюрприз, который может проявится при эксплуатации, детель лопнет.
Я с разными приколами сталкивался. 9ХС не закаливается, если не попасть в точный диапазон температур.
Дорн из ХВГ лопнул, т.к. я не стал его отпускать. Еще один дорн ободрал мне ствол, т.к. начал залипать, вероятно сильно я его отпустил, т.к. "на глазок" отпускал.

[kadet]

Если вы хотите сделать термообработку, измерьте потом твердость твердомером.
По таблице в марочнике можно будет найти примерную прочность стали.
Кругаль продается без отпуска, понятное дело что он может выдержать.
Но с отпуском по идее должен уже деформироваться, за этим надо следить.