Закалка нержавейки: можно ли это сделать самому и как

Содержание

Закалка нержавеющей стали / Термообработка металла / Услуги / Гальванокама

  • Главная

  • Услуги

      __/uslugi/__

  • Термообработка металла

      __/uslugi/termoobrabotka/__

  • Закалка нержавеющей стали

Назад

 Термообработка. Закалка нержавеющей стали. 

 Нержавеющая сталь – один из видов легированной стали, имеющая высокое сопротивление коррозии и окислению. Данный эффект достигается путем добавления в структуру металла хрома более 12 %. В присутствии кислорода образуется оксид хрома, создающую инертную пленку защищающую поверхность металла от внешних негативных воздействий.                                                                                                                                                                                                                                                                                        .                                                                                                                                                   Компания «Гальванокама» предоставляют услуги по термообработке (обьемной закалке) нержавеющей стали. Работы проводятся в новой камерной электропечи СНО с температурой нагрева до 1250 градусов, с последующей закалкой на воду или на масло. Размеры рабочего пространства камеры печи: глубина 640 мм, высота 560 мм, ширина 455 мм  

Классификация нержавеющих сталей. 

Аустенитные нержавеющии стали.

Сталь с увеличенным содержанием легирующих элементов. Содержание хрома 16-25 %, никеля 6-14 %. Такого рода стали легируются следующими элементами: ферритизаторами, стабилизирующими структуру аустенита (ванадий, вольфрам, ниобий, титан, кремний и молибден) и аустенитизаторами (азот, углерод, марганец). Аустенитная сталь широко используется в современной промышленности и составляет 60-70 % мирового потребления нержавеющей стали.

Многообразие легирующих добавок позволяют создавать особые аустенитные стали, которые применяются в изготовлении деталей, работающих в высоких температурах, коррозионных и криогенных условиях. Из них выделяются 4 основные группы.

1) Жаропрочные стали способны достаточно долго сопротивляться нагрузкам в высокотемпературных условиях, сохраняя при этом свои изначально высокие механические характеристики. Легируются вольфрамом и молибденом. В некоторые сплавы добавляют небольшие количества бора.

2) Жаростойкие стали не разрушаются при воздействии химической среды. Применяется в широком диапазоне температур (до +1150 градусов). Как правило, используются в изготовлении слабонагруженных изделий.                         

3) Коррозионностойкие – нержавеющие стали с небольшим содержанием углерода (не более 0,12 %). Содержание никеля от 8 до 30 %, хрома от 12 до 18 %. При проведении термообработки получают еще большую устойчивость в агрессивных средах.

4) Хладостойкие – сталь с содержанием 8-25 % никеля, 17-25 % хрома. Легируется азотом, вводятся в сплав для более высокого предела текучести. Используется ограниченно, например, в производстве криогенных аппаратов. 

 Ферритные нержавеющие стали.

Сталь с содержанием хрома более 12 %, с минимальным количеством углерода (не более 0,1-0,15 %) и отсутствием никеля в составе. Данная сталь сходна с низкоуглеродистой сталью и имеет структуру феррита. Коррозионная устойчивость хромистых ферритных сталей в агрессивных средах превосходит многие хромоникелевые аустенитные нержавеющие стали. Ферритные стали не склонны к коррозионному растрескиванию под напряжением. Для увеличения коррозионной стойкости применяется термообработка. Ферритные стали при нагреве становятся более однородными, не изменяя состава структуры металла. Подобная сталь используется в изготовлении менее ответственных деталей с небольшой нагрузкой.

Мартенситные нержавеющие стали.

Мартенсит – базовый структурный компонент стали после закалки. К мартенситным относятся хромистые нержавеющие стали, в составе которых содержится повышенное количество углерода (в пределах 0,15-0,45 %). Содержание хрома в составе от 11 до 17 %. Для обеспечения нужных коррозионных и иных свойств мартенситные стали легируются никелем. Никель взаимодействуя с углеродом стабилизирует структуру нержавеющей стали. Для повышения жаропрочности в структуру металла вводят молибден, вольфрам, ванадий и ниобий. Стали входящие в мартенситный класс могут быть магнитными и имеют более высокие данные максимальной твердости по сравнению с аустенитными, имея одновременно наименьшую сопротивляемость коррозии. Мартенситные стали используются в специальных случаях, в изготовлении деталей, где требуется высокая твердость и прочность. Например, стали мартенситного класса – 20Х13; 30Х13; 40Х13; 65Х13 обладают высокой твердостью и применяются в изготовлении режущего инструмента и деталей, работающих на износ.                                                                                                                                                                                                         .                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                .                  

                            Таблица соответствия по ГОСТ,DIN,AISI,ЕN и JIS

                                              (нержавеющие стали)

 

 

 

 

 

Россия ГОСТ

Германия DIN

    США AISI

    Европа EN

     Япония JIS

 

 

 

 

 

08Х13

Х6Cr13

410S

1, 4000

SUS 410 S

 

X6CrA113

405.

1, 4002

SUS 405

 

X2CrNi12

 

1, 4003

 

12X13

X12CrN13

410.

1, 4006

SUS 410

12X17

X6Cr17

430.

1, 4016

SUS 430

20X13

X20Cr13

S42010

1, 4021

SUS 420 J1

 

X15Cr13

(410.)

1, 4024

SUS 410 J1

30X13

X30Cr13

(420.)

1, 4028

SUS 420 J2

40X13

X39Cr13

 

1, 4031

SUS 420 J2

40X13

X46Cr13

(420.)

1, 4034

SUS 420 J2

 

X6CrMo17-1

434.

1, 4113

SUS 434

1X17H9

 

302.

1, 4300

SUS 302

08X18h20

X5CrNI18-10

304.

1, 4301

SUS 304

12X18H9

 

304 (304H)

1, 4301

SUS 304 J1

04X18h20

 

304 (304L)

1, 4301

SUS 304 J1

12X18h22

X4CrNi18-12

(305.)

1, 4303

SUS 305

03X18h21

X2CrNi19-11

304 L

1, 4306

SUS 304 L

X17H8

X10CrNi18-8

(301.)

1, 4310

SUS 301

 

X2CrNiN18-7

301 LN

1, 4318

SUS 301 LN

03X17h24M2

X5CrNiMo17-12-2

316.

1, 4401

SUS 316

 

X2CrNiMo17-12-2

316 L

1, 4404

SUS 316 L

03Х17Н14М2

X2CrNiMo18-14-3

316 L

1, 4435

sus 316 L

03Х17Н14М3

 

316 L

1, 4435

 

03Х17Н14М3

 

316 S

1, 4435

 

 

X2CrNiMoN17-13-5

S 31726

1, 4439

SUS 317

 

X2CrNiMoN22-5-3

S 31803

1, 4462

SUS 329 J3L

 

X2CrTiNb18

441.

1, 4509

 

08Х17Т

X3CrTi17

439 (430Ti)

1, 4510

SUS 430 LX

 

X2CrTi12

409.

1, 4512

SUS 409

 

X2CrTi17

 

1, 4520

 

 

X2CrMoTi18-2

444.

1, 4521

SUS 444

 

X1NiCrMoCu25-20-5

N 08904

1, 4539

 

08Х18Н10Т

X6CrNiTi18-10

321.

1, 4541

SUS 321

08Х18Н10Г

 

321.

1, 4541

 

12Х18Н9Т

 

321.

1, 4541

 

08Х18Н12В

X6CrNiNb18-10

347.

1, 4550

SUS 347

 

X1CrNiMoTi18-13-2

 

1, 4561

 

 

X3CrNiMnMoNbN 23-17-5-3

S 34565

1, 4565

 

09Х17Н7Ю1

 

AM 35017-7 PH

1, 4568

 

10Х17Н13М2Т

X6CrNiMoTi17-12-2

316 Ti

1, 4571

SUS 316 Ti

08Х17Н13М2Т

 

316 Ti

1, 4571

 

10X16h23M2B

 

318.

1, 4583

 

 

X5CrNiMoTi15-2

 

1, 4589

 

10X17CЮ

X10CrAl7

 

1, 4713

 

10Х13СЮ

X10CrAl13

405.

1, 4724

 

20Х20Н14С2

 

309.

1, 4828

 

20X25h30C2

X15CrNiSi25-20

314.

1, 4841

 

 

X10CrAl18

442.

1, 4742

 

20X23h28

X12CrNi25-21

310 S

1, 4845

 

 

X10CrAl24

446.

1, 4762

 

12X18h20T

X12CrNiTi18-9

321 (321H)

1, 4878

 

20X20h24C2

X15CrNiSi20-12

309.

1, 4828

 

08X18h20

 

304 (304H)

1, 4948

 

                   Таблица соответствия по ГОСТ,DIN,AISI,ЕN и JIS

                 (жаропрочные стали)

 

 

 

 

 

Россия ГОСТ

Германия DIN

    США AISI

    Европа EN

     Япония JIS

 

 

 

 

 

10X17CЮ

X10CrAl7

 

1, 4713

 

10Х13СЮ

X10CrAl13

405.

1, 4724

 

 

X10CrAl18

442.

1, 4742

 

 

X10CrAl24

446.

1, 4762

 

12Х18Н10Т

X12CrNiTi18-9

321 H

1, 4878

 

20Х20Н14С2

X15CrNiSi20-12

309.

1, 4828

 

20Х23Н18

X12CrNi25-21

310 S

1, 4845

 

20Х25Н20С2

X15CrNiSi25-20

314.

1, 4841

 

Закалка нержавейки в домашних условиях

Несмотря на то, что такая технологическая процедура, как закалка изделий из нержавеющей стали, приводит к снижению их пластичности и гибкости, использование данного способа термической обработки позволяет придать им исключительную твердость. Современные технологии закалки и их правильный подбор обеспечивают высокое качество стали, в которой оптимально выдержаны пропорции прочности, пластичности и вязкости. У обработанных таким образом изделий значительно улучшаются эксплуатационные характеристики.

Закалка стали в индукционной канальной установке

Для чего нужна закалка стали?

Виды закалки
Технологию закаливания человечество применяет на протяжении многих веков. Орудия сельского хозяйства и холодное оружие закаляли уже в Средние века. О закалке нержавеющей стали задумались в эпоху промышленного прорыва, когда понадобились сплавы стали с антикоррозионными качествами. Именно тогда была разработана новая методика закаливания стали, позволившая придать материалам уникальные химико-физические особенности.

Нержавеющая сталь имеет игольчатую внутреннюю структуру, именуемую мартенситом, благодаря чему данные сплавы отличаются повышенной прочностью и высоким охрупчиванием. При термической обработке такой стали происходит повышение коэффициента вязкости, что раздвигает рамки их применения.

Зачем это нужно?

Перед тем как закалять нержавейку, необходимо понять, для чего необходима данная процедура. Если правильно закалить сталь, то она не будет легко сгибаться. После термической обработки изделие не будет крошиться.

Важно не переборщить с закаливанием, иначе металл станет очень хрупким. В таком случае придется проводить отпуск изделия. Многие не знают, как закалить нож, чтобы лезвие было прочным и не сгибалось при резке. Данный тип работы допустимо проводить дома, если соблюдать правила техники безопасности. Нужно помнить, что сталь нельзя перегревать. Если она станет слишком твердой, то нож будет плохо резать.

Особенности процесса

При закалке стали требуется непрерывное наблюдение за:

Как происходит процесс закалки сталей

  • равномерным нагревом края и середины изделия;
  • появлением синих и чёрных пятен на поверхности нержавейки, они свидетельствуют о сильном и неравномерном нагреве;
  • сохранением температурных показателей;
  • однородным охлаждением в жидкости.

В качестве такой жидкости чаще применяют обычную воду либо машинное масло. Изменение цвета при закалке металла контролируется по специальной цветовой схеме.

Химический состав стали aisi 304

Нержавейка aisi 304 – аустенитная низкоуглеродистая сталь. Она содержит 17-19% хрома и 8-10% никеля в зависимости от производителя. Такое содержание хрома в составе обеспечивает хорошую устойчивость к агрессивным воздействиям различных веществ.

Таблица химических свойств стали aisi 304

Физические свойства стали aisi 304

Нержавейка aisi 304 относится к классу коррозионно-стойких, жаропрочных сталей. Температурный диапазон, в котором возможно использовать сталь aisi 304 без изменения основных свойств от -196 до +600 °С.

Закалка нержавеющей стали aisi 304 осуществляется при 1020 – 1100°С

Свариваемость стали: без ограничений.

Как закаливать сталь в домашних условиях?

Сельские жители часто прибегают к самостоятельной закалке металла, таким образом увеличивая эксплуатационный срок бытовых предметов: плуговых лемех, столярных и слесарных инструментов, охотничьих ножей, топоров. Городскому жителю обрабатывать нержавейку тяжелее — требуется специальная мастерская.

Необходимые инструменты

Для того чтобы закаливать сталь в домашних условиях необходимо вооружиться:

  • Слесарными клещами с удлинённой рукояткой;
  • Молотками разных размеров;
  • Напильниками для последующей обработки;
  • Электрической печью;
  • Газовой горелкой;
  • Паяльной лампой.

Для создания охлаждающей среды потребуется любая ёмкость, соответствующая по размерам.

Способы закаливания

Закалить нержавейку можно разными способами. Прежде всего, изделие хорошо разогревается. Для этого применяют:

  • Горелку;
  • Электрическую печь;
  • Паяльную лампу;
  • Костёр на углях.

Последний вариант станет самым лучшим, костёр сможет обеспечить гораздо более высокую температуру.

В качестве охлаждающей среды чаще всего используют:

  • Машинное масло;
  • Сургуч.

При охлаждении маслом деталь окунается в него дважды с коротким интервалом в пару секунд. Первое погружение занимает 3-4 секунды, а второе – 5-6 секунд. Сразу после этой процедуры сталь погружается в воду до полного остывания.

При втором методе охлаждения деталь несколько раз погружается в сургуч. Если нержавейка больше не проникает в жидкую среду, процесс охлаждения считается завершённым. Довольно очистить поверхность скипидаром.

Как выбрать температурный режим?

Выбор режима температуры играет большую роль при закалке стали. Перегрев чреват утратой присущей прочности, это происходит из-за количественного уменьшения углерода в структуре металла.

В некоторых случаях после завершения процесса закаливания нержавейки появляются остаточные напряжения, они снимаются с помощью дальнейшей механической обработки. Эту проблему можно предотвратить, если охлаждать закаливаемое изделие поэтапно, с размеренным понижением температурных условий. Данная поэтапная методика закалки применяется при изготовлении детали, обладающей очень высокими показателями прочности.

Как постепенно понижать температуру охлаждающей среды? Для этого подготавливают несколько ёмкостей с разными жидкостями: солевым раствором, щелочным раствором, минеральным маслом, синтетическим маслом. Подобный способ позволяет устранить полностью внутреннее напряжение, которое негативно влияет на полезные свойства стали. Небольшой минус методики – дороговизна реализации.

Мастер-класс по закаливанию кухонного ножа

После закалки нож обретает прочность и упругость. Проведение процедуры не потребует большого количества времени.

Возьмите:

  • Газовую горелку либо электрическую печь.
  • Сургуч для охлаждения.
  • Скипидар.
  • Клещи.

Поэтапный процесс:

  1. Снимите рукоять с изделия.
  2. Поместите лезвие в отделение печки. При использовании горелки камера изготавливается собственноручно с помощью огнеупорных кирпичей.
  3. Включите печку (горелку). Разогревайте нож до приобретения им насыщенного красного оттенка. При возможности контролируйте нагрев, сверяя приобретаемый окрас с цветовой таблицей.
  4. Выдержите нержавейку до ярко-красного цвета и извлеките из отделения.
  5. Незамедлительно погрузите металл в подготовленный сургуч на пару секунд. Вытащите. Повторяйте процедуру многократно до тех пор, пока деталь перестанет входить в сургуч.
  6. Очистите нержавейку с помощью скипидара от сургучных остатков.

Мастер-класс по закаливанию топора

Иногда производитель нарушает технологию термообработки стали, и топор получается очень мягким, быстро начинает тупиться и образовывать вмятины, или хрупким, тогда лезвие покрывается трещинами и теряет цвет. Исправить ситуацию можно.

Возьмите:

  • Электрическую печь;
  • Проволочный круг;
  • Воду;
  • Машинное масло;
  • 2 ёмкости для воды и масла.

Поэтапный процесс:

  • Затупите режущую кромку до 0,1 см.
  • Нагрейте лезвие топора до 750-760°С.
  • Чтобы определить температуру нагрева, приложите к нержавейке магнит, он не притягивается к нержавеющей стали при 768°С.
  • Медленно охладите до 550°С.
  • Процедура охлаждения занимает до 10 часов. Специального охладителя не требуется, достаточно оставить топор в выключенной печи.
  • Очистите нержавейку от окалин с помощью проволочного круга.
  • Нагрейте лезвие до 800-830°С до насыщенного огненно-красного оттенка.
  • Охладите вначале в воде (30°С), опустив на 3-4 секунды. Быстро двигайте нержавейку в ёмкости, это поможет избежать образования паровой подушки.
  • Охладите в машинном масле.
  • Нагрейте печь до 300°С. Продержите в ней деталь в течение часа.
  • Охлаждайте на свежем воздухе.

Химический состав стали AISI 201

В составе нержавейки AISI 201 дорогостоящий никель заменен на более дешевый марганец. Содержание никеля в сплаве не превышает 1,5%. Кроме того, в состав стали введен азот (до 0,2%), что позволяет формально классифицировать эту сталь, как высокоазотистую.

Сталь легирована хромом, марганцем, никелем, азотом и медью в оптимальных пропорциях. Добавление азота позволяет добиться стабильности аустенитной структуры и уменьшить количество прочих стабилизирующих элементов – марганца и никеля. Такой сбалансированный химический состав обеспечивает нержавейке AISI 201 высокую механическую прочность и хорошую способность к холодному деформированию.

На заметку

После извлечения накаленной стали из печи (горелки) она будет эластичной и мягкой, поэтому велика вероятность её повреждения. Чтобы избежать неприятных последствий, погружать в охлаждающую среду нужно плавно и аккуратно.

При выборе изделий из стали обратите внимание на зарубежных производителей, в их инструментах процентная доля содержания нержавеющего металла превышает российские ГОСТы.

Долгое и сильное нагревание металла делает процесс закалки более глубоким, как следствие, — твёрдое и упругое лезвие. Оно после этого будет менее крепким и постепенно утрачивает режущие качества.

Режимы отжига углеродистых сталей

Одну и ту же нержавейку не следует закаливать много раз: металл начинает уставать и растрачивает необходимые качества.

Закалка стали в первый раз – ответственное мероприятие, требующее непрерывного контроля. Изделие при нагреве вынимается каждые 3-4 секунды, это позволяет строго наблюдать за цветом металла. В случае перегрева сталь обретает белый оттенок, в случае недогрева – тёмно-синий.

Чтобы осуществить закалку нержавеющей стали в домашних условиях, нужно обязательно вооружиться газовой горелкой, электрической печью, паяльной лампой или разжечь костёр. К тому же процесс невозможно осуществить без охлаждающей жидкости (воды, сургуча или машинного масла). Понадобятся клещи с длинной рукояткой и специальные рукавицы. Самостоятельная закалка нержавейки требует постоянного контроля за цветовыми изменениями материала.

Общая последовательность работ

Чтобы правильно закаливать нож из нержавейки, нужно:

  1. Нагреть металлическую часть изделия. Рукоятку греть не нужно.
  2. Дождаться, пока нож станет алого цвета. Металл должен равномерно нагреться.
  3. Греть лезвие нужно не больше 10 минут, после этого его помещают в сургуч и сразу же вынимают.

После работы нужно убрать с лезвия остатки сургуча. Далее поверхность протереть скипидаром.

Дефекты при закаливании стали

При закаливании стали возникают 2 группы дефектов:

  • исправимые;
  • неисправимые.

Первые связаны с неравномерной, пятнистой закалкой и несоответствием полученной твердости требованиям в чертеже. Вызваны такие дефекты в основном неправильным охлаждением или некачественно проведенной термообработкой.

К неисправимым относятся сколы, трещины, полное разрушение деталей. Причина чаще всего заключается в некачественном металле.

Закалка значительно изменяет структуру и эксплуатационные качества металла. Делать ее самостоятельно можно на простых деталях. Необходимо точно знать марку стали, температуру ее закалки и охлаждающую среду.

Вырезаем нож из закаленной нержавеющей стали 63HRC

Для чего нужна закалка стали?

Виды закалки
Технологию закаливания человечество применяет на протяжении многих веков. Орудия сельского хозяйства и холодное оружие закаляли уже в Средние века. О закалке нержавеющей стали задумались в эпоху промышленного прорыва, когда понадобились сплавы стали с антикоррозионными качествами. Именно тогда была разработана новая методика закаливания стали, позволившая придать материалам уникальные химико-физические особенности.

Нержавеющая сталь имеет игольчатую внутреннюю структуру, именуемую мартенситом, благодаря чему данные сплавы отличаются повышенной прочностью и высоким охрупчиванием. При термической обработке такой стали происходит повышение коэффициента вязкости, что раздвигает рамки их применения.

Недостатки ножей из нержавейки

  • Самым главным недостатком кухонного ножа из нержавеющей стали является то, что он очень быстро затупляется. Такие ножи уже после короткого времени эксплуатации приходится точить практически ежедневно. А частые заточки приводят к утончению лезвия. Однако не стоить верить рекламным слоганам о ножах, которые затачиваются сами. Любой нож, независимо от материала, из которого он изготовлен, через определенное время теряет свою остроту. Поэтому такой недостаток легко компенсируется простотой заточки, с которой может справиться каждая хозяйка.
  • Также большим недостатком является частое использование производителем низкокачественной стали. Такие ножи очень сильно гнутся и повреждаются при соприкосновении с твердыми продуктами.
  • Нередко производители, в целях экономии, нарушают правила крепления лезвия. Они лишь немного заводят лезвие в полость ручки, в то время как оно должно проходить через ручку полностью. Такие ножи обычно стоят совсем недорого, но они очень легко ломаются.

Особенности процесса

При закалке стали требуется непрерывное наблюдение за:

Как происходит процесс закалки сталей

  • равномерным нагревом края и середины изделия;
  • появлением синих и чёрных пятен на поверхности нержавейки, они свидетельствуют о сильном и неравномерном нагреве;
  • сохранением температурных показателей;
  • однородным охлаждением в жидкости.

В качестве такой жидкости чаще применяют обычную воду либо машинное масло. Изменение цвета при закалке металла контролируется по специальной цветовой схеме.

Основные этапы обработки нержавеющей стали

Технология обработки изделий из нержавеющей стали включает четыре основных этапа.

На первом этапе выполняется резка нержавейки. Листы стали нужно разрезать на заготовки, из которых будет собрано готовое изделие. Для этого применяют ручные и автоматизированные методы обработки. Современные технологии позволяют добиваться высокой точности и минимального брака в процессе производства деталей.

На втором этапе происходит фиксация заготовки в обрабатывающих станках. При этом важно предотвратить появление перекосов.

Рекомендовано к прочтению

  • Резка меди лазером: преимущества и недостатки технологии
  • Виды резки металла: промышленное применение
  • Металлообработка по чертежам: удобно и выгодно

Затем в точках соединения элементов выполняют сварные швы. Такая методика соединения деталей обеспечивают необходимую прочность изделия и его устойчивость к механическим нагрузкам. Профессионально выполненные сварные швы выглядят аккуратно и незаметны под слоем краски.

Завершающий этап производства изделий из нержавеющей стали – шлифовка. Такая обработка производится на станке или с помощью ручных инструментов. Абразивный материал при воздействии на поверхность изделия из нержавеющей стали делает ее гладкой и блестящей.

Как закаливать сталь в домашних условиях?

Сельские жители часто прибегают к самостоятельной закалке металла, таким образом увеличивая эксплуатационный срок бытовых предметов: плуговых лемех, столярных и слесарных инструментов, охотничьих ножей, топоров. Городскому жителю обрабатывать нержавейку тяжелее — требуется специальная мастерская.

Необходимые инструменты

Для того чтобы закаливать сталь в домашних условиях необходимо вооружиться:

  • Слесарными клещами с удлинённой рукояткой;
  • Молотками разных размеров;
  • Напильниками для последующей обработки;
  • Электрической печью;
  • Газовой горелкой;
  • Паяльной лампой.

Для создания охлаждающей среды потребуется любая ёмкость, соответствующая по размерам.

Способы закаливания

Закалить нержавейку можно разными способами. Прежде всего, изделие хорошо разогревается. Для этого применяют:

  • Горелку;
  • Электрическую печь;
  • Паяльную лампу;
  • Костёр на углях.

Последний вариант станет самым лучшим, костёр сможет обеспечить гораздо более высокую температуру.

В качестве охлаждающей среды чаще всего используют:

  • Машинное масло;
  • Сургуч.

При охлаждении маслом деталь окунается в него дважды с коротким интервалом в пару секунд. Первое погружение занимает 3-4 секунды, а второе – 5-6 секунд. Сразу после этой процедуры сталь погружается в воду до полного остывания.

При втором методе охлаждения деталь несколько раз погружается в сургуч. Если нержавейка больше не проникает в жидкую среду, процесс охлаждения считается завершённым. Довольно очистить поверхность скипидаром.

Как выбрать температурный режим?

Выбор режима температуры играет большую роль при закалке стали. Перегрев чреват утратой присущей прочности, это происходит из-за количественного уменьшения углерода в структуре металла.

В некоторых случаях после завершения процесса закаливания нержавейки появляются остаточные напряжения, они снимаются с помощью дальнейшей механической обработки. Эту проблему можно предотвратить, если охлаждать закаливаемое изделие поэтапно, с размеренным понижением температурных условий. Данная поэтапная методика закалки применяется при изготовлении детали, обладающей очень высокими показателями прочности.

Как постепенно понижать температуру охлаждающей среды? Для этого подготавливают несколько ёмкостей с разными жидкостями: солевым раствором, щелочным раствором, минеральным маслом, синтетическим маслом. Подобный способ позволяет устранить полностью внутреннее напряжение, которое негативно влияет на полезные свойства стали. Небольшой минус методики – дороговизна реализации.

Мастер-класс по закаливанию кухонного ножа

После закалки нож обретает прочность и упругость. Проведение процедуры не потребует большого количества времени.

Возьмите:

  • Газовую горелку либо электрическую печь.
  • Сургуч для охлаждения.
  • Скипидар.
  • Клещи.

Поэтапный процесс:

  1. Снимите рукоять с изделия.
  2. Поместите лезвие в отделение печки. При использовании горелки камера изготавливается собственноручно с помощью огнеупорных кирпичей.
  3. Включите печку (горелку). Разогревайте нож до приобретения им насыщенного красного оттенка. При возможности контролируйте нагрев, сверяя приобретаемый окрас с цветовой таблицей.
  4. Выдержите нержавейку до ярко-красного цвета и извлеките из отделения.
  5. Незамедлительно погрузите металл в подготовленный сургуч на пару секунд. Вытащите. Повторяйте процедуру многократно до тех пор, пока деталь перестанет входить в сургуч.
  6. Очистите нержавейку с помощью скипидара от сургучных остатков.

Мастер-класс по закаливанию топора

Иногда производитель нарушает технологию термообработки стали, и топор получается очень мягким, быстро начинает тупиться и образовывать вмятины, или хрупким, тогда лезвие покрывается трещинами и теряет цвет. Исправить ситуацию можно.

Возьмите:

  • Электрическую печь;
  • Проволочный круг;
  • Воду;
  • Машинное масло;
  • 2 ёмкости для воды и масла.

Поэтапный процесс:

  • Затупите режущую кромку до 0,1 см.
  • Нагрейте лезвие топора до 750-760°С.
  • Чтобы определить температуру нагрева, приложите к нержавейке магнит, он не притягивается к нержавеющей стали при 768°С.
  • Медленно охладите до 550°С.
  • Процедура охлаждения занимает до 10 часов. Специального охладителя не требуется, достаточно оставить топор в выключенной печи.
  • Очистите нержавейку от окалин с помощью проволочного круга.
  • Нагрейте лезвие до 800-830°С до насыщенного огненно-красного оттенка.
  • Охладите вначале в воде (30°С), опустив на 3-4 секунды. Быстро двигайте нержавейку в ёмкости, это поможет избежать образования паровой подушки.
  • Охладите в машинном масле.
  • Нагрейте печь до 300°С. Продержите в ней деталь в течение часа.
  • Охлаждайте на свежем воздухе.

Коротко о видах обработки нержавеющей стали

1.

Лазерная резка.

Наиболее технологичный вариант нарезки заготовок – резка лазером. Этот метод подразумевает нагревание поверхности нержавеющего металла тонким лазерным лучом с последующим разрезанием листа на нужные элементы. Такой способ резки может применяться не только для нержавейки, но и для других металлов. Он обеспечивает минимальный процент брака. Термическая резка не ухудшает характеристики нержавеющего металла.

2.

Гидроабразивная резка.

Гидроабразивная резка происходит путем подачи воды, содержащей абразивные элементы под высоким давлением. Суть такой методики в отрывании частиц металла под воздействием потока абразивных веществ. Процесс гидроабразивной резки нержавеющих металлов включает:

  • Заполнение объемного резервуара водой.
  • Смешивание воды с абразивными компонентами (обычно применяют песок).
  • Подача полученного раствора в узкое сопло.
  • Подача струи раствора на листы нержавейки.

3.

Штамповка.

Для холодной штамповки применяются специальные штампы, позволяющие получать одинаковые изделия с нужными размерами. Этот метод позволяет:

  • пробить отверстия в листах и деталях из нержавеющей стали;
  • нарезать резьбу;
  • сделать изгиб детали;
  • выполнить гравировку.

С помощью штамповки на пробивных станках можно производить металлоконструкции любой формы. На таком оборудовании выпускают витрины, ограждения, стеллажи, стойки для рекламы, решетки, мебельные изделия и т. д.

4.

Токарная обработка.

Механическая обработка нержавеющей стали на токарном станке позволяет выпускать изделия сложной формы. Для этого могут использоваться различные приспособления:

  • сверла для обработки нержавеющей стали;
  • фрезы;
  • токарные резцы;
  • плашки для нарезки резьбы.

В процессе поступательного перемещения резцов по нержавейке можно разрезать листы на заготовки с нужными размерами. Обработка нержавеющих сталей резанием выполняется под контролем специалиста с учетом технического задания, размеров и формы заготовки.

5.

Фрезерование.

Фрезерная обработка нержавеющей стали используется для получения зубчатых колес, сложных отверстий и углублений. Данный метод предполагает обработку вращающейся фрезой детали, которая надежно закреплена в станке, управление которым осуществляется мастером или с помощью ЧПУ.

6.

Слесарные работы.

Слесарные работы выполняются специалистом вручную или с применением особых станков. Они по-прежнему занимают важное место в перечне работ по обработке металла. Одним из направлений слесарной обработки нержавеющей стали выступает сборка заготовок в единое изделие. Она включает:

  • Разметку заготовок (может выполняться как на плоскости, так и в трехмерном пространстве).
  • Удаление лишнего металла с заготовок.
  • Правку и гибку изделий для придания им необходимой формы.
  • Шабрение – это абразивная обработка нержавеющей стали, обеспечивающая лучшее прилегание элементов готовой конструкции.
  • Сверление отверстий и нарезку резьбы.
  • Сборку элементов изделия.
  • Пайку и сварку деталей.

На заметку

После извлечения накаленной стали из печи (горелки) она будет эластичной и мягкой, поэтому велика вероятность её повреждения. Чтобы избежать неприятных последствий, погружать в охлаждающую среду нужно плавно и аккуратно.

При выборе изделий из стали обратите внимание на зарубежных производителей, в их инструментах процентная доля содержания нержавеющего металла превышает российские ГОСТы.

Долгое и сильное нагревание металла делает процесс закалки более глубоким, как следствие, — твёрдое и упругое лезвие. Оно после этого будет менее крепким и постепенно утрачивает режущие качества.

Режимы отжига углеродистых сталей

Одну и ту же нержавейку не следует закаливать много раз: металл начинает уставать и растрачивает необходимые качества.

Закалка стали в первый раз – ответственное мероприятие, требующее непрерывного контроля. Изделие при нагреве вынимается каждые 3-4 секунды, это позволяет строго наблюдать за цветом металла. В случае перегрева сталь обретает белый оттенок, в случае недогрева – тёмно-синий.

Чтобы осуществить закалку нержавеющей стали в домашних условиях, нужно обязательно вооружиться газовой горелкой, электрической печью, паяльной лампой или разжечь костёр. К тому же процесс невозможно осуществить без охлаждающей жидкости (воды, сургуча или машинного масла). Понадобятся клещи с длинной рукояткой и специальные рукавицы. Самостоятельная закалка нержавейки требует постоянного контроля за цветовыми изменениями материала.

Обработка поверхности нержавеющей стали путем шлифовки

Шлифовка позволяет не только придать гладкость и эстетичный вид поверхности заготовки из нержавеющей стали, но и дает возможность устранить поверхностные дефекты материала. Наряду со шлифованием, полировку нержавейки можно выполнить вручную или на оборудовании с электро- или пневмоприводом. Наиболее распространенные виды таких устройств выглядят следующим образом:

  • ленточный пневмонапильник;
  • шлиф-машинка барабанно-ленточного типа;
  • оборудование, оснащенное шлифовальными лентами.

При выполнении операций по шлифованию нержавеющей стали используют шлифовальные листы и специнструмент, который называют шлифками. В производственных условиях шлифование производится на особом оборудовании. Обработка с применением шлифка выполняется в такой последовательности:

  • Если для соединения элементов из нержавеющей стали применяется сварка, то с поверхности деталей нужно удалить прижоги и сварные швы.
  • Поверхность детали, которая будет первой подвержена шлифованию, необходимо ограничить с помощью клейкой алюминиевую ленты (ее нужно наклеить в несколько слоев).
  • Часть поверхности, ограниченную лентой, обрабатывают возвратно-поступательными движениями шлифка. Нужно следить, чтобы давление на шлифовальный инструмент было умеренным.
  • Когда первая часть заготовки обработана, уже ее следует оклеить алюминиевой лентой и выполнить шлифовку соседнего участка.

Если обработка нержавейки шлифком выглядит нецелесообразной, то мастера применяют специальные шлифовальные листы. Для оптимального выбора инструмента для шлифования нержавеющей стали по параметрам зернистости необходимо провести пробную обработку черновых заготовок.

Для шлифования может использоваться пескоструйная обработка нержавеющей стали или токарные станки, оборудованные соответствующими кругами. Последний вариант шлифовки может выполняться как на производстве, так и в домашней мастерской. Для этого подойдут даже самые простые модели токарных станков.

Диффузионный отжиг

Согласно отраслевым нормам, этот вид термообработки можно отнести к экстремальным. Металл нагревается до максимально возможной температуры, превышающей критические точки. Технология часто применяется для сплавов со сложными и легкоплавкими соединениями. При этом структура заэвтектоидной стали после отжига становится менее твердой и значительно пластичнее, что позволяет использовать широкий набор приемов для дальнейшей обработки. Метод требует полного контроля и соблюдения технологии, поскольку высоки риски перегрева и пережога, что может привести частично или полностью к утрате необходимых качеств и такой металл к дальнейшим операциям будет непригоден. Точная температура полного отжига доэвтектоидной стали и других марок металла есть в специальных справочниках.

Диффузионный отжиг стали

Правильно выполненная термообработка позволяет получить:

  • равновесный химический состав;
  • рост зерна;
  • растворение избыточных фаз;
  • образование, рост пор.

Последний пункт является побочным эффектом, относится к дефектам и при производстве стараются избегать возникновения этого явления. Технология отжига стали этим методом требует навыков и знаний, понимания разницы между отдельными видами и марками металла.

Рекристаллизационный отжиг

Методика, позволяющая избавиться от многих нежелательных качеств металла. Рекристаллизационный отжиг стали проводят с целью снять наклеп и другие последствия после некоторых механических операций. Технология применяют для обработки:

  • листового проката;
  • проволоки;
  • прутков;
  • труб;
  • штамповки.

После рекристаллизационного отжига стали металл приобретает необходимые характеристики для получения изделий с заданными качествами.

Выбор технологии определяется химическим составом. При процедуре материал нагревают до значений, превышающих температуру кристаллизации не менее чем на 100-200° C. Необходимые свойства появляются в разной степени в зависимости от вида обработки. Чаще используют полный отжиг. При этом структурные изменения более существенные. В ряде случаев достаточен неполный отжиг.

Температурные зоны для рекристаллизационного отжига

Изотермический отжиг

Этот вид обработки применяется главным образом для легированных сплавов. Изометрический отжиг стали заключается в нагревании металла до аустенитного состояния с последующим ускоренным охлаждением до 660-680° C. Затем заготовку выдерживают при этой температуре, пока аустенит не превратится в перлит. После этого металл охлаждают на воздухе естественным способом.

Это самый быстрый и эффективный способ повысить пластичность металлов с высоким содержанием хрома.

Высокотемпературный отжиг нержавеющей стали и некоторых других конструкционных, инструментальных сплавов делается таким способом. Подобная технология позволяет снизить твердость легированных материалов до уровня, позволяющего эффективно обрабатывать впоследствии заготовку на металлорежущем оборудовании.

Изотермический отжиг характеризуется особым методом охлаждения. Заданное время материал выдерживается при температуре, указанной в нормах на одном уровне, а не падает постепенно, как в других вариантах обработки. Формирование однородной структуры происходит за счет полного распада аустенита и преобразований ферритов и перлитов. Таким способом обрабатывают жаростойкие сплавы.

Эффективна эта методика для обработки небольших изделий, штамповок, инструментальных заготовок.

Изотермический отжиг имеет небольшой по времени технологический цикл, однако достаточно эффективный для решения многих производственных задач.

Химический состав и структура сплава

Рассматриваемый материал 12х18н10т относится к классу конструкционных криогенных. Структуру можно охарактеризовать высокой устойчивостью к воздействию агрессивной среды. Химический состав стали 12х18н10т представлен сочетанием следующих элементов:

  1. Практически любой металл в своем составе имеет высокую концентрацию железа. Вторым наиболее важным химическим элементом является углерод, концентрация которого составляет 0,12%.
  2. Вторым по концентрации элементом является хром. Его концентрация составляет от 17% до 19%.
  3. В состав включили большую концентрацию никеля: от 9% до 11%.
  4. В последнее время в состав современных сплавов включается титан, концентрация которого около 0,8%.

Химический состав стали 12х18н10т

Остальные химические вещества имеют концентрацию в пределах нормы в соответствии с ГОСТ. Избежать наличие вредных примесей в составе практически не возможно, но есть возможность выдерживать низкий показатель концентрации: фосфора около 0,035% и серы не более 0,02%.

Необходимые инструменты для ковки

Инструментарий, честно сказать недовольно огромный, но каждый предмет имеет строго свое предназначение. И не окажись его вовремя под рукой, можно загубить все дело. Можно использовать, как и покупной, так и самодельный, но дрель или болгарку сам не сделаешь, лучше прикупить. Они очень упростят вашу задачу. Весь набор приблизительно выглядит, таким вот образом:

  • молот, желательно двух типов тяжелый 3-4 кг и легкий 1-1,5 кг;
  • наковальня, если нет нормальной в наличии, как вариант использовать кувалду или кусок рельса, хотя бы на первое время тренировок;
  • металлургические клещи и небольшие щипцы;
  • тиски, желательно побольше, позже узнаете зачем они;
  • сварочный аппарат, если его нет – запаситесь большим количеством проволоки стальной;
  • печь, самодельная или горн, способные достичь температуры сварки;
  • шлифовальный станок или «болгарка», наждачная бумага разной зернистости;
  • крупный магнит;
  • дрель со сверлами.

В принципе практически весь набор инструмента, который понадобится для изготовления клинка. Можно обратить особое внимание на печь, если ранее мастер не занимался даже закаливанием стали, то можно либо приобрести ее.

Инструменты для ковки ножей своими руками.

Но ценник будет недешевый или попробовать изготовить самому. В сети и на нашем сайте есть способы изготовления самостоятельно муфельной печи. Ее температуры в 900-1200 градусов, вполне будет достаточно для спекания металла и выковать можно будет что угодно.

Влияние термообработки и отжига нержавеющей стали на коррозионную стойкость и полировку

Технический Артикул

02.09.18

| 5 минут чтения

Нержавеющие стали высоко ценятся в промышленности за уникальные качества, которыми они обладают, от коррозионной стойкости до ударной вязкости и ценности, которую они привносят в область применения. Что делает их «нержавеющими»? Это минимум 10,5% хрома в их формулах.
Но термическая обработка нержавеющей стали может оказаться непростой задачей. Термические процессы улучшают одни качества за счет других. Перед термообработчиками стоит задача разработать правильный баланс. Баланс достигается, когда термическая обработка и отжиг деталей из нержавеющей стали точно соответствуют их составу и назначению.

Типы нержавеющей стали

Наиболее распространенные нержавеющие стали делятся на четыре основных класса:
Аустенитные нержавеющие стали не закаляются при термообработке. Вместо этого эти стали упрочняются (они приобретают твердость во время изготовления и формирования). Отжиг этих нержавеющих сталей смягчает их, повышает пластичность и повышает коррозионную стойкость. Наиболее популярными примерами этого типа являются нержавеющие стали серии 300. Самая популярная из сталей серии 300 — нержавеющая сталь 304 — почитается за очень хорошую коррозионную стойкость и обычно используется в кухонной посуде.
Мартенситные нержавеющие стали могут быть закалены термической обработкой; насколько твердыми они могут стать, зависит от содержания в них углерода. Чем больше углерода содержится в этих сталях, тем они более прокаливаемые. Например, винты хомутов для шлангов обычно изготавливаются из нержавеющей стали 410.
Хирургические инструменты, детали для пищевой промышленности и компоненты пресс-форм обычно изготавливаются из нержавеющей стали 420. Нержавеющая сталь 440C («C» означает более высокое содержание углерода) благодаря своей более высокой твердости хорошо подходит для изготовления инструментов и штампов в пищевой промышленности.
Ферритные нержавеющие стали нельзя упрочнять термической обработкой. Однако они обладают максимальной пластичностью, ударной вязкостью и коррозионной стойкостью; они также дешевы и очень устойчивы к образованию накипи при высоких температурах (например, в выхлопных системах). Например, типы нержавеющей стали 405 и 409 обычно используются при производстве глушителей и других автомобильных деталей. Они популярны из-за их сравнительно лучшей обрабатываемости при относительной дешевизне.
Нержавеющие стали с дисперсионным твердением обеспечивают большую коррозионную стойкость, чем мартенситные нержавеющие стали, но не такую ​​высокую, как аустенитные. Наиболее распространенными марками дисперсионного твердения являются 17-4, 17-7 и Ph23-8Mo. Они могут достигать хорошей прочности и достигать хороших уровней твердости, приближаясь к 44 HRC или выше. Чаще всего они используются в строительных конструкциях, а также в огнестрельной и аэрокосмической промышленности.
Нержавеющие стали с дисперсионным твердением «состариваются» в процессе нагрева, который происходит после отжига для создания новых фаз в деталях для повышения их прочности. Марка 17-4 уникальна тем, что она дает усадку во время дисперсионного твердения, в отличие от большинства других сталей, которые подвержены риску деформации из-за расширения во время обработки.

Важные легирующие элементы

Помимо хрома, следующие легирующие элементы являются обычными добавками к составам нержавеющей стали:

  • Никель делает аустенитную структуру более стабильной, повышает пластичность и повышает жаропрочность и коррозионную стойкость.
  • Марганец также стабилизирует аустенитную структуру и улучшает свойства горячей обработки.
  • Молибден повышает устойчивость к коррозии от хлоридов.
  • Ниобий защищает от межкристаллитной коррозии, а также помогает предотвратить образование карбидов хрома.
  • Ниобий и титан помогают углероду снизить риск межкристаллитной коррозии и действуют как измельчители зерна.

Коррозионная стойкость

Благодаря присутствию легирующих элементов нержавеющие стали имеют более высокую коррозионную стойкость, чем углеродистые стали. Но что делает нержавеющие стали «нержавеющими», так это минимум 10,5% хрома в их составе. При изготовлении этих сталей образуется богатый хромом оксидный барьер, который герметизирует поверхность и обеспечивает лучшую коррозионную стойкость, чем другие легированные стали.

Как отжигать нержавеющую сталь

Отжиг нержавеющей стали имеет решающее значение для определенных применений, где желательна дополнительная коррозионная стойкость, но также необходимы обрабатываемость и формуемость. Как правило, чем сложнее сплав, тем сложнее отжиг (однако аустенитные и некоторые ферритные типы нержавеющей стали легко отжигаются). Этот процесс снижает производственный стресс и смягчает сталь до такой степени, что с ней легче манипулировать. Это также улучшает пластичность, что является желательным свойством готовой продукции в некоторых случаях.
При отжиге нержавеющей стали требуется осторожность. Хотя он улучшает некоторые желаемые свойства, он также может «чувствить» детали, что происходит, когда скорость закалки при отжиге недостаточно высока, чтобы захватить атомы углерода в растворе. Сенсибилизация крадет часть хрома из детали и снижает ее коррозионную стойкость. С другой стороны, слишком быстрое охлаждение может привести к искажению. Эта загадка привела к разработке типов нержавеющей стали марки «L». Марки «L» включают не более 0,03% углерода, что значительно снижает риск деформации.  

Полируемость

Когда мы думаем о нержавеющей стали, мы чаще всего представляем себе блестящие, чистые детали. Не все нержавеющие стали блестят — например, ваш глушитель, — но степень блеска нержавеющей стали зависит от того, насколько она твердая и «чистая». Более твердые нержавеющие стали, а также стали с меньшим количеством примесей и более мелкозернистой структурой полируются намного лучше.
Например, литейная сталь, используемая для литья под давлением, должна достаточно хорошо полироваться, чтобы ее превосходная гладкость могла привести к гладкости пластиковых компонентов, которые они помогают формировать. Для этого требуется более дорогая нержавеющая сталь, которая проходит дополнительное производство, включая переплавку.
Ваш глушитель, с другой стороны, не должен выглядеть красиво. Следовательно, он не должен быть изготовлен из более твердой нержавеющей стали или содержать столько хрома и никеля, которые придают другим нержавеющим сталям их эстетическую привлекательность. Соответственно, дешевле.

Как Paulo может помочь

Опытные металлурги Paulo могут помочь вам разработать решение для термической обработки, позволяющее получить лучшее из ваших деталей из нержавеющей стали. Мы объединяем передовые знания процессов и материалов с многолетним опытом, чтобы поделиться тем, что лучше всего работает во всех промышленных и коммерческих приложениях. Вы можете связаться с нами, чтобы проконсультироваться с экспертом или обсудить будущий проект.
Если вы хотите лучше понять термообработку в целом, вам поможет наше вводное руководство по термообработке.

Аэрокосмическая отрасль | Отжиг | Огнестрельное оружие | Еда и напитки Напиток | Термическая обработка | Осадочное твердение | Лечение раствором | Нержавеющая сталь | Вакуумная печь | Вакуумная термообработка