Наглядное видео:
Издавна закалка была окутана покровом таинственности, и существует множество легенд, перечислить которые просто не хватит времени и бумаги. Закаливали мечи и кинжалы в моче рыжего трехлетнего ребенка и в моче козы, которая неделю голодала, а потом три дня ела только лопухи.
Закаливали, протыкая тело жирного раба, поэтически описывая при этом цвет раскаленного меча: «Цвета солнца, когда оно на треть поднимется над краем пустыни». Закаливали в родниковой воде, при этом для темноты закрывали двери в кузнице, выгоняли посторонних и заодно рубили руки не в меру любопытным подмастерьям, пытающимся раньше времени узнать температуру этой воды. Нам тоже нужно закаливать, нужен отличный результат, но нет времени повторять все эти опыты, да и дорого купить раба и откормить его – сам по миру пойдешь.
Как-то так сложилось, что традиционно закалкой пытаются достичь максимальной твёрдости при жалких остатках прочности. Но ведь у ножа важна режущая стойкость лезвия, а этот параметр напрямую связан с прочностью кромки и в гораздо меньшей степени зависит от твёрдости. Сильно закалённый нож выкрашивается по кромке и от этого быстро тупится. Получается абсурд: добиваются твёрдости в ущерб режущим качествам, хотя стойкость лезвия – это величина практическая, а супертвердостью можно только абстрактно похвалиться: «У тебя нож в 58ед.?! А у меня в 72ед.!!!», совсем упуская из вида, что этот супертвёрдый точится только алмазными брусками и делать это приходится в 4 раза чаще.
Для начала уясним, что нож работает в совершенно других условиях, нежели зубило или нож электрорубанка, даже саблю нельзя сравнивать в работе с ножом. У неё большая масса и скорость, поэтому структура кромки лезвия у неё может быть грубее и тверже для лучшей работы. Сравнивать саблю и нож – это всё равно, что сравнивать две пилы: одна для лесоповала – с крупными зубьями, а вторая для тонких столярных работ.
Рабочий нож должен быть тонким и прочным. При разделке туши вы можете уронить нож на булыжник и тут же наступить на него - такое испытание нож должен выдержать. Поэтому, при закалке приоритет отдаётся прочности а не твердости. Я утверждаю, что нормально закален тот нож, который в тисках можно согнуть от 45° до 90° от вертикали. Очень сильно закаленный нож ломается при отклонении до 45° от вертикали. Так можно калить большой и толстый в обухе нож, прочность будет достигаться толщиной. Недопустимо, чтобы нож ломался при отклонениях меньше, чем 45° от вертикали – это явный перекал и такому изделию место на ковре, как украшению, а в работе он подведёт хозяина: лезвие будет выкрашиваться, кончик ножа обламываться.
Невозможно закалить идеально одну вещь (даже, если вам сказали марку стали, переврав за давностью лет). Технологический справочник – не помощник, в нем дана закалка не стали, а изделия. Т.е. подшипник калится на твёрдость, рессора – на упругость, клапан – жаропрочность. Нож тоже калится как изделие, т.е. нож может иметь зонную, или поверхностную закалку, но не равномерную.
Всё это было предисловие, а практика закаливания такова. Надо сделать несколько пластинок из того металла, что вы намерены калить. Первую пластинку греем неравномерно от max до min t° и калим в воде, чтобы легче ломалась. Неравномерность нагрева зависит от марки стали, которую надо определить пробой на искру, анализом.
Диапазон температур таков:
Низкоуглеродистые стали: от 727° до 950°
Высокоуглеродистые стали: от 680° до 850°
Легированные стали: от 850° до 1150°
Итак, первую полоску от max до min по длине, закаливаем в воде и ломаем в тисках, ищем на изломе нужное нам по размеру зерно. Излом не должен быть крупнозернистым, но и не гладким (парафиновым), отсутствие зерна - это плохие режущие свойства. Если переломить крупный напильник, то по периметру у него будет гладкий излом, а в центре – примерно такое зерно, какое нужно.
Чаще проверяйте готовые изделия на рез и вскоре будете знать, какое зерно лучше работает. Итак, нужная температура найдена. Теперь на второй полоске проверяем свой глазомер: нагреваем кончик до нужной температуры, закаливаем и ломаем, зерно должно быть одинаковое.
Теперь нужно подобрать закалочную среду. В XIX веке на любом заводе использовали до 12-ти закалочных сред: от спокойного воздуха до медных барабанов со ртутью или азотом. Нам такая роскошь не по карману, увы! Я обхожусь половиной: спокойный воздух, воздушная струя, масло +20°, масло +90°, масло +200°, вода + 25°.
Закалочные среды отличаются только скоростью охлаждения. Можно составить таблицу:
Спокойный воздух - 50° в сек.
Вентилятор или всадник на лошади - 70°в сек.
Масло комнатной температуры - 150° в сек.
Масло при температуре в 200° - 300° в сек.
Вода +27° - 450° в сек.
Ледяная вода - 600° в сек.
Если закалка в воде не противоречит здравому смыслу - чем холоднее, тем сильнее, то закалка в масле вначале смущает незрелые умы. А всё просто - с ростом температуры масло менее вязкое и быстрее охлаждает. Если это даёт нужное зерно и прочность, то закалка в дымящемся масле - одна из лучших. Нагрев изделия, потом в масло t-200°, выдержка от 15 мин до 2 часов, потом в воду - сразу и закалка и отпуск. Такая же закалка в жидком свинце, но более жесткая.
Возможно чередование сред, возможна двойная закалка, а также зонная – это всё. Любой борец скажет, что лучше знать три приёма хорошо, нежели триста – плохо. Продолжаем свои исследования. Берём пластинку, греем её до той t°, которую уже определили, последовательно закаливаем в разных средах до той степени прочности, чтобы она ломалась в тисках при отклонении в 30° от вертикали, и отпуском добиваемся того, чтобы пластинка сломалась при 45°. Вот и вся методика. Мы получили максимум прочности, при максимуме режущих свойств.
Твёрдость зависит от стали. Попытки выжать твёрдость из любой стали - приводят к потере прочности и режущих свойств. Если вы закалили две стали правильно, (с приоритетом прочности), например: Х12ФМ и У- 8А, то Х12ФМ будет иметь 60-61 единиц HRC, а У-8А - 56-58 единиц. Правда У-8А будет резать в четыре раза дольше, но зато Х12ФМ режет даже после вскрытия банки консерв – вот и выбирайте. Кстати, я не сказал, что эти две стали закаливать надо одинаково, нет – все условия разные, но одинаков результат: они имеют одинаковое зерно и ломаются в тисках при 45°.
Несколько общих слов: перед закалкой клинок отжечь - меньше крутить будет и меньше трещин. Нагрев делать медленно, не выше нужной температуры – это дает равномерность прогрева без ненужного роста зёрен. Нагрев под отпуск лучше долгий. Хорошо, если есть муфельная печь с регулировкой. Если, к примеру, сталь продержать нагретой при 190° около двух часов, то она будет вдвое прочнее, чем та, которую вы нагревали в горне 10 мин. до золотистого цвета (190°). Охлаждение после нагрева при отпуске обычно делается в той же среде, что и закаливание, хотя это правило не всегда соблюдается, лучше поэкспериментировать на той же пластинке.
Нагрев под закалку старайтесь сделать как можно равномернее, иначе получите трещины поперёк лезвия, а отпуск можно делать неравномерный. Можно обух трижды нагреть до фиолетового (285°), в то время, как остриё только однажды нагреется до жёлтого цвета – это легко делается в горне.
Такая закалка даёт более стабильные результаты, нежели опыты с обмазкой. Надо всегда помнить о прокаливаемости (глубине закалённого слоя). В воде - этот показатель равен 1 мм в сек, а в масле - вдвое меньше. Если нужно закалить двулезвийный клинок (обоюдоострый, как в народе говорят), и уже найдена температура и среда, например, вода, то вы греете очень ровно без пятен, до нужной температуры, опускаете в воду на две секунды, а потом переносите в масло. Кромки с толщиной в два миллиметра прокалились насквозь, а сердцевина осталась упругой.
Отпуск делается равномерным. На двулезвийном клинке очень трудно нагреть середину до высокой температуры, не перегревая кромки. Но если всё же нужен неравномерный отпуск, то середину клинка прогреваем прутком диаметром 10 мм, нагретым до тысячи градусов. Если требуется невысокий отпуск (до 190°), то пользуются кипящей водой, стеарином, канифолью. В воде клинок можно кипятить пару часов, потом окунуть в ледяную воду – это и будет низкий отпуск. Кусочек канифоли (свечи) кладут на клинок и греют в пламени, как только расплавится, температура достигнута (130°-150°).
Если вдруг нужна большая твёрдость, то она достигается понижением температуры нагрева (уменьшение зерна) и резким понижением температуры среды. Обычно всё делают наоборот: сильно греют, получают крупное зерно и клинок рассыпается. Сначала находим при какой температуре данная сталь дает «парафиновый» излом, и закаливаем в максимально холодной среде: соль + снег + вода приблизительно даёт -4°; ацетон + сухой лед приблизительно даёт -70°. Закаливать 2 сек, перенос в воду, отпуск по обушку. Кромку не делать тоньше 0,5мм, угол заточки 45°.
Такой нож легко вскрывает консервную банку, надрубает все ножи соседей по нарам в зимовье, после этого даже бумагу режет. Но кроме этого ничего не режет: скользит по салу (на столе) и по шкуре лося – тоже. Но иногда и такое изделие полезно иметь при себе. Если вы закаливаете стамеску, или саблю, то ищите температуру, которая даёт парафиновый излом. Это max твердости при min прочности. Так называемая точка «В» Чернова. В каждой она своя, но в основном это переход от красного цвета – к алому. Т.е. от тусклого цвета – к светящемуся. В стамеске прочность достигается толщиной, частичной закалкой (только кромка); в длинномере – тоже частичной закалкой: обмазка на японский манер, или неглубокая прокаливаемость (уголь, песок, сургуч). Отпуск при такой закалке подбирается очень тщательно.
Лезвие опускают в жидкость вертикально, иногда остриём вниз - это более жесткая закалка, остриём вверх - эта помягче, и держат неподвижно. Если будете дергать лезвием, то охлаждение будет неравномерным - лезвие поведёт и закрутит в поросячий хвост, могут появиться трещины. Хотите стабильных результатов, держите лезвие неподвижно, давая потоку жидкости забирать тепло.
Допустимо движение лезвия в воздухе и в твёрдых средах: сургуч, мокрый песок, мокрый древесный уголь, ну, и жирного раба протыкали трижды. Мокрый песок и уголь уменьшают прокаливаемость. Если песок и уголь смочены водой, то получите закалку на глубину в 1,5-2мм, а внутри останется сталь закаленная на упругость.
Так что потренируйтесь, сделайте 4 клинка из одной стали, а параметры определите заранее, т.е. поставьте цели и выполните их. Этот опыт десятикратно сэкономит время в дальнейшей работе.
При закалке изделий из одной стали в одной среде режущие свойства этих изделий напрямую зависят от достигнутой твёрдости. Пример: сталь 9 x C, закалка в масле. Резание происходило в станке с установленным давлением, резалась бумага. При закалке в разных средах иногда более мягкий нож будет резать дольше, т.е.при одном химическом составе – разная структура. И третий случай, когда стали и твёрдости разные. Вот яркий пример из моих опытов. Условия испытаний описаны выше.
То есть, нож из Р18 легко надрубит 9 х С, но точить его в быту и на охоте придётся вдвое чаще. Здесь скорее разница и в химическом составе, и в структуре. Отсюда следует, что даже работая с одной сталью, нельзя тупо добиваться какого-то max. HRC, надо доводить испытание до полевых условий, а потом выбирать лучшее не глядя уже на твёрдость. Хочу намекнуть, что испытывать надо на том материале, с которым этому изделию предстоит чаще встречаться на его жизненном пути.
Все материалы, с которыми ножам приходится работать, делятся на две группы: мягкие и твёрдые. Но группа мягких материалов несравненно больше, вот и выбирайте. Универсального режущего инструмента нет.
Технология получения прочного, крепкого, надежного ножа невозможна без закалки. По сути это такой же технологический процесс обработки металла, как и заточка, фрезеровка и шлифовка. Только вместо наждачного круга, штихеля и фрезы используется высокая температура. И если полировка придает клинку зеркальный блеск, наждак остроту лезвия, а гравировка неотразимый рисунок, то закалка делает его прочным, что очень важно даже для домашнего кухонного ножа.
Сегодня марочник стали и сплавов может предложить металл в нескольких тысячах наименований и сортов. В состав сплава стали, могут кроме железа входить и вольфрам, и никель, и ванадий, и цинк. От этого зависит физико-химические свойства металла, с вольфрамом он становится жестким и прочным, цинк делает его мягким, а алюминиевая составляющая позволяет делать вытяжку. Но для ножа важно не это, здесь определяющим моментом выступает, сколько углерода содержит металл. Чем больше углеродная составляющая, тем он прочнее, но при этом он и более хрупкий. А вот чем меньше углерода, тем металл пластичнее, нет, не мягче, а именно пластичнее.
Высокотемпературная обработка металла позволяет изменить его внутреннюю структуру – при нагревании до определённой температуры содержание углерода в нем изменяется, а при резком остывании металл сохраняет приобретенную структуру. При чередовании процесса нагрева – остывания происходит приобретение металлом прочности. А вот нагрев в определенном температурном режиме позволяет при этом сохранить упругость металла.
Впрочем, закалка – это только первая часть процесса термической обработки металла. Вторая часть заключается в постепенном остывании металла после нагрева. Отпуск необходим для снятия внутреннего напряжения, которое возникает в кристаллической решетке металла и делает его хрупким. Таким образом, для того, чтобы закалить нож необходимо выполнить полную технологию закалки и завершить ее процессом отпуска металла.
Ключевым моментом в процессе обработки клинка выступает процесс нагрева и поддержания в процессе определенного времени металла при высокой температуре. Для этого используются:
Каждый из методов имеет свои плюсы и минусы. К плюсам горелки и лампы относится их мобильность, чего не скажешь о горне и печи, но горелка и лампа не дают возможности поддерживать температуру нужное время. С другой стороны, отрегулировать температуру нагрева с точностью до 50 градусов можно только в печи, да и сам процесс работы с ней удобнее.
Закалка в классическом виде осуществляется нагревом до 700-1000 градусов, после чего делается охлаждение в емкости с минеральным маслом. Поэтому работать рекомендуется в специально подготовленном помещении, где есть возможность установить и печь, и емкость для масла.
В кузнечном горне разогреть заготовку довольно просто – при подаче воздуха угли раскаляются и заготовка может достичь нужной температуры. Здесь главное не перегреть клинок. Ориентироваться лучше по специальной температурной шкале, в которой температура соответствует определенному цвету металла. Правда, для того чтобы не ошибиться шкалу нужно изучить основательно, поскольку при перегреве, сталь теряет свои свойства и становится мягкой.
Процесс остывания заготовки проводится в емкости с минеральным маслом, без доступа кислорода. Емкость необходима довольно большая – клинок должен весь погружаться в масло, при этом масло не должно закипать.
Для работы с разогретой докрасна заготовкой понадобятся и кузнечные клещи с длинными рукоятками и брезентовые или кожаные перчатки. В домашних условиях для работ нужно предусмотреть и одежду из негорючего материала, и маску для защиты лица.
При работе с кузнечным горном или горелкой заготовка должна ложиться на угли, когда пламя приобретает малиновый оттенок. Пламя белого или голубого свечения для закалки не подходит – при белом цвете температура достигает 1000-1100 градусов, и металл быстро перегревается, а при голубом 500-600 он просто не успевает прогреться до нужной температуры.
Когда клинок равномерно окрашивается в пурпурно-красный а затем желтый цвет и при этом на поверхности исчезают видимые темные пятна заготовку можно вынимать и опускать в масло.
В емкости с маслом первый раз заготовка окунается на 3-4 секунды, после чего снова отправляется для обжига в печь или горн. По достижению темно-красного цвета металла ее снова вынимают и опускают уже на 4-5 секунд. Процесс повторяется 4-6 раз, при этом время увеличивается на 1-2 секунды.
В последний раз заготовка опускается в емкость с водой для охлаждения – здесь нужно быть особенно осторожным, поскольку вода может спровоцировать разбрызгивание капелек масла, оставшихся на лезвии.
В зависимости от марки стали разогрев осуществляется в следующих диапазонах температур:
Обработка высокой температурой приводит к созданию в металле внутреннего напряжения. Это отрицательно сказывается на гибкости и прочности металла. Заготовка становится хрупкой – при неправильном нажиме или перекосе она начинает крошиться или лопается.
Для того чтобы металл стал более пластичным проводится процедура отпуска – доведение температуры заготовки до момента наивысшей пластичности металла и постепенное, естественное его охлаждение. В муфельной печи для этого разогревают металл до необходимой температуры, а после, при закрытой дверце плавно охлаждают в течение 2-3 суток.
Проверить правильно ли закалился клинок довольно просто – достаточно провести напильником по лезвию – если лезвие скользит, закалка прошла удачно, ну а если задевает металл, то процедуру придется повторить.
Даже если лезвие ножа изготовлено из высококачественной стали, оно все равно будет непрочным без предварительной закалки. Такой клинок может сломаться уже при небольшом нажиме, да и заточить его будет проблематично. Многих пользователей не зря интересует вопрос, как закалить нож в домашних условиях, ведь именно после термообработки физико-механические свойства металла существенно улучшаются. В процедуре нет ничего сложного, однако, если выполнить ее неверно, режущая часть инструмента будет быстро тупиться, что сделает эксплуатацию малоэффективной.
Основной целью закалки металла является изменение его структуры и перестроение атомной решетки. При повышении температуры выше пиковой отметки, называемой точкой Кюри, сталь обретает особую прочность и износостойкость. Последующее быстрое охлаждение позволяет снизить хрупкость металла, возникающую вследствие внутреннего напряжения, и повысить его пластичность. Сломать хорошо закаленную сталь будет уже непросто – трещины на ней появятся лишь при сгибании под углом свыше 45°. Однако нарушение технологии закалки может привести к переходу атомной решетки в промежуточное состояние. При этом прочность материала, напротив, снизится.
Правильная закалка ножа в домашних условиях не так уж сложна. Главное – точно соблюдать время, температуру нагрева и охлаждения. При отсутствии специального оборудования не каждый вид стали получится закалить. Для этой цели подходят лишь металлы с высоким содержанием углерода. Узнать, какой вид стали использовался для изготовления лезвия, можно по маркировке – клейму на клинке.
Проще всего работать с изделиями из конструкционной разновидности марок 45, 50, жаропрочной 40´13 или инструментальной. Причем, чем выше содержание углерода, тем прочнее будет лезвие, однако обрабатывать (затачивать) его будет сложнее. Клинки из стали высокоуглеродистых марок и легирующих сплавов закаливают при довольно высоких температурах в специальных камерах. Малоуглеродистые стали, содержащие в маркировке цифры 10, 20 и 25, и чугун данной процедуре не подвергают.
В качестве охладителя используются жидкая среда, машинное масло (отработка) или вода. Слишком быстрое снижение температуры нежелательно – оно может привести к появлению трещин. Поэтому важно соблюдать точное время не только закалки, но и дальнейшего охлаждения.
Чтобы определить, насколько качественно закалена сталь, следует провести напильником по режущему краю клинка. Инструмент должен идти ровно, без усилий, легко отходить от поверхности, не прилипая к металлу.
Для прокаливания простейших клинков из конструкционной стали можно использовать обычный костер. Поднять температуру выше требуемых 900 °С при обработке высокоуглеродистых сплавов на открытом огне невозможно. Для этой цели потребуется специальная муфельная печь (камера), изготовить ее можно своими руками.
При желании заняться самостоятельным изготовлением ножей, лучше использовать для этих целей печь из огнеупорной глины с обмоткой из нихрома. Термообработка будет проходить в идеальных условиях, при достаточно высокой температуре по заданному графику. Размер такой конструкции – 200х100х77 мм.
Вначале делается заготовка из картона, который покрывается парафином. Далее используется глина – ее наносят на бумагу слоем достаточной толщины таким образом, чтобы не осталось щелей. Особенно тщательно промазывают стыки. Дверку изготавливают отдельно.
Глина наберет необходимую прочность после тщательной просушки и дальнейшего прокаливания в духовом шкафу при 90-110 °С. Окончательный обжиг производится в печи на открытом огне при 900 °С. Остужать конструкцию следует медленно, поэтому раньше времени ее открывать не следует. После полного остывания глиняной камеры к ней крепят дверцы: делают это так, чтобы они распахивались горизонтально.
Хорошо просохшую заготовку обматывают проволокой из нихрома, которая будет служить нагревательным элементом. Ее понадобится около 18 метров. Витки должны идти плотно. Во избежание межвиткового замыкания проволоку следует предварительно обмазать влажной глиной. Нельзя забывать о проделывании в печи 2 отверстий. Одно необходимо для вставки термопары, измерительного прибора, с помощью которого можно будет контролировать процесс нагрева. Второе отверстие понадобится для контроля за процессом.
Схема: 1 - нихромовая проволока; 2 - внутренняя часть камеры; 3 - наружная часть камеры; 4 - задняя стенка с выводами спирали
Делаем глиняный кожух
Готовый вариант камеры
Закалить лезвие клинка, изготовленного из металла марок 45 и 50, можно на обычном костре или с помощью газовой горелки. Для проведения работ понадобятся топливо для костра (угли), а также пара больших емкостей. В одной будет находиться машинное масло, во второй – вода. Для удержания горячего лезвия используют кузнечные клещи.
Так как длительное наблюдение за открытым огнем может повлиять на зрение, глаза следует защитить специальными очками. Не помешает также надеть спецодежду из хлопка – синтетика при попадании искры способна быстро воспламениться.
Для этого не обязательно иметь какой-либо опыт – достаточно точно следовать инструкции, которая подскажет, как закалить ножи в домашних условиях своими силами. Процедура может применяться для любого типа лезвий – топора, ножниц, прочего режущего инструмента.
На открытом воздухе часть тепла, исходящая от костра, улетучивается – полученной температуры, особенно при термообработке высокоуглеродистой стали, может оказаться недостаточно. В этих случаях лучше использовать муфельную печь, резак, паяльную лампу, кузнечный горн, даже обычную электро или газовую плиту. При изготовлении партии ножей время закалки лучше определить экспериментально с помощью теста. Для этого несколько пластин из металла нагревают: одну по максимуму, другую – чуть меньше.
Топливом выступают угли, которые разогревают максимально до белого цвета. Оттенок пламени при этом – желто-оранжевый или малиновый. Огонь должен распределяться равномерно по всей площади костра. После термообработки раскаленный предмет трижды опускается на несколько секунд в масло. Последний этап – погружение в емкость с водой. Жидкость следует предварительно хорошо перемешать (взболтать).
Газовая плита
Существует несколько способов закалки стали с разной температурой нагрева, временем выдержки и скоростью охлаждения. Для каждой марки металла нужен определенный температурный режим:
В производственных условиях для определения степени нагрева используют прибор для бесконтактного измерения – пирометр, в быту применяют обычный магнит. При значительном повышении температуры магнитные свойства металла снижаются: если стальная заготовка к нему не притягивается – температура оптимальна.
Опытные мастера способны определить качество закалки по цвету стали: чем он светлее, тем сильнее нагрев. Перекаливать металл не следует, иначе он почернеет и отчистить его будет невозможно. Затачиваемая часть клинка нагревается 3 раза до почти фиолетового цвета, то есть до температуры 285 °С. Режущую же часть обрабатывают на огне только раз, но нагревают сильнее, до появления желто-оранжевого оттенка, то есть до 950-1000 °С.
Красный цвет свидетельствует о нагреве до 720-950 °С. Малиновый или светло-вишневый оттенки стали означают, что температура разогрева соответствует 800-850 °С. Появление в пламени бордового цвета свидетельствует о том, что лезвие накалилось недостаточно, лишь до 650-720 °С, коричневого – температура не выше 530-580 °С.
Светлая радужка может образоваться и вследствие появления слоя окислителя. В этом случае ситуация обратная: чем светлее этот тончайший верхний слой, тем ниже температура.
В зависимости от метода термообработки и типа клинков используют разные способы охлаждения, к примеру, в минеральном масле (отработке) или обычной воде с добавлением соли. Варианты:
Следует учесть, что в масле (отработке) металл остывает в 2 раза быстрее. Для определения скорости охлаждения материала в разных растворах можно обратиться к сводной таблице.
Прошедшая закалку и охлаждение сталь все еще слишком хрупкая. Для дальнейшего увеличения характеристик пластичности и вязкости ее следует вновь прогреть в течение часа, но лишь до 150-200 °С (данную процедуру и называют отпуском). Для легированного металла температура должна быть в пределах 270-320 °С, для быстрорежущего – еще выше. Чтобы клинок при быстром охлаждении не прогнулся, его необходимо опускать в жидкость строго вертикально, режущая кромка должна быть внизу, а лезвие при этом – оставаться неподвижным.
Охлаждение в масле
Качество работы правильно закаленного ножа определяется следующими параметрами:
Не менее важным показателем является пластичность. Материал должен достаточно легко гнуться, а при разгибании без проблем принимать прежнюю форму. Только при соблюдении вышеперечисленных требований клинок прослужит долго.
Срок использования ножа определяется качеством заточки
Клинок должен оставаться твердым во время использования
О незаменимости ножа говорить не приходится. Он есть в каждом доме, и пользуемся мы этим предметом каждый день. Интересно еще и то, что это приспособление является неотъемлемой частью человеческого быта уже тысячи лет, несмотря на это, потребность в нем не уменьшается.
И тогда, и сейчас, человека беспокоил один и тот же вопрос – обработка металла. Сейчас этим больше занимаются при создании лезвий, но закалка ножа интересует и владельцев тоже, хоть и не многих.
Классический процесс закалки стали всегда сопровождался высокими температурами, в которых происходило полиморфное преобразование стали. При этом, нагрев всегда сопровождался резкими скачками температур, ведь на определенном этапе, сталь всегда охлаждали в воде.
Температуры воздействовали на структуру металла, поскольку при ее сильном повышении менялась структура кристаллической решетки на его поверхности, а резкий перепад температуры, который производился за счет воды, укреплял ее. В этом плане технология закалки ножей сегодня не сильно стала отличатся от той, которая применялась к мечам и клинкам тысячу лет назад.
У такой технологии всегда был один серьезный минус. При резкой смене температуры металл становился намного тверже, но в то же время, сильно страдал в плане прочности.
Если это является проблемой, нужно все так же нагревать металл, но после этого постепенно снижать его температуру. В таком случае сталь не будет становиться достаточно хрупкой.
Если вы занялись закалкой ножей в домашних условиях, то стоит знать, что далеко не каждый нож, который попадает вам в руки, подходит для испытания температурой.
Оптимально этот способ подходит для изделий, во время производства которых использовалась нержавеющая сталь. Это может быть высокое ее содержание, а может быть сплав, в составе которой будет нержавеющая сталь или никель, например. Такие ножи являются намного прочнее, чем их собратья из высокоуглеродистой стали.
Кроме того, закалка может проводиться по всей площади клинка, а может быть задействована на отдельной области, которая нуждается в увеличении прочности. Первый вид называется глобальным, второй был назван локальным.
Все виды стали состоят из простого железа, в который добавляют углерод. Это обычный сплав для кухонных ножей. Если к нему добавить другие металлы, такие как ванадий, хром или молибден, свойства ножа будут меняться. Фото закалки ножей из самых разных материалов, без проблем можно найти в интернете. Некоторые люди применяли этот процесс даже на дамасской стали.
Проблема тут заключается в том, что закалка хороша для видов стали, в которой содержится достаточное количество углерода. Если его в сплаве мало, нож после закалки будет становиться прочнее и тверже, при этом он начнет подвергаться коррозии, защитой от которой, дамасская сталь так славиться.
Цементация графитом является весьма простым, но действенным способом поверхностной закалки ножа своими руками, который лучше всего подходит для укрепления какой-то части лезвия.
Для этого вам понадобится графит, который можно получить из простых пальчиковых батареек. Нужна металлическая платформа, на которой будет проходить процесс закалки. Хорошо для этого подойдет простой профиль, который используется при работе с гипсокартоном и другими отделочными работами.
Еще нам будет нужен источник постоянного питания. Отличным вариантом может стать сварочный аппарат, мощность которого стоит выставить на минимальный уровень. Если такого нет, можно попробовать похожий вариант, который будет способен выдать вам порядка 50-ти вольт постоянного напряжения. Пользоваться сетью на 220 вольт настоятельно не рекомендую.
Любая инструкция, в том числе и для правильной закалки ножей, должна начинаться с подготовки. Когда у вас есть все необходимые составляющие, нужно подготовить рабочее пространство.
Берем профиль, высыпаем на него наш графит, его должна получиться небольшая горка. К профилю нужно подключить плюсовой кабель источника питания, а вот минус нужно соединить с ножом.
Прежде чем задать вопрос, как можно закалить нож самостоятельно при помощи графита, стоит знать, что после включения источника питания, нельзя давать соприкасаться ножу и профилю. Образуется дуга, и в общем ничего хорошего не будет.
Такой способ хорошо применять для закалки именно кромки, которая постепенно соприкасается с графитом. Для этого, после всего выше сделанного, нужно включить источник питания и дать напряжение на наши детали. Нож нужно постепенно кромкой лезвия проводить по графиту.
Когда это произойдет, будьте уверенны – вы увидите лично процесс закалки. Делать это нужно постепенно и аккуратно. Если вы коснетесь профиля – процесс испорчен. Если будете долго держать кромку в графите – он загорится и снова закалка будет испорчена. В обеих ситуациях лезвие будет повреждено и не будет подлежать восстановлению.
Правильным будет вести закалку медленными, постепенными и короткими движениями. Визуально, весьма отчетливо заметно, когда графит начинает сильно разогреваться и искрить. Увидев это нужно поднимать нож. Лезвие не стоит окунать очень глубоко в графит, лучше всего это делать только с режущей кромкой.
На небольшой нож вам понадобится около пяти минут, чтоб закалить его кромку. Затягивается этот процесс, как раз за счет горения графита, которое постоянно нужно избегать. Как вы видите, ничего сложного в этом процессе нету, просто нужно следовать инструкциям и аккуратно работать.
– это технологическая процедура, цель которой заключается в придании материалу дополнительных эксплуатационных характеристик. Операция не отличается особой сложностью – при необходимости ее можно провести даже в домашних условиях.
Данная процедура относится к категории термической обработки металла. Для достижения положительного результата материал необходимо нагреть, а затем охладить в определенной среде. Температурные параметры зависят от типа металла.
Закалка ножа способна придать инструменту повышенную прочность. При соблюдении правил обработки это свойство сохраняется десятилетиями. Современный рынок предлагает потребителям широкий выбор ножей. По этой причине процедура закалки особо востребована, поскольку сейчас риск приобрести некачественное изделие очень велик. Кроме того, термообработку проводят домашние мастера, которые предпочитают изготавливать ножи самостоятельно.
Чтобы правильно закалить лезвие ножа или любого другого металлического инструмента, следует соблюдать определенные правила. В противном случае можно легко испортить клинок.
После того как нож приобретет равномерный темно-красный оттенок, его достают из огня с помощью клещей и опускают в масло. Это действие необходимо повторить 3–4 раза. Длительность первого погружения не должна превышать 3 секунд. По мере остывания лезвия интервал постепенно увеличивают. Данную процедуру следует выполнять четко и быстро, без лишних движений.
Последний этап – опускание заготовки в воду. Соблюдайте осторожность: при контакте с жидкостью частицы масла могут загореться или начать брызгаться.
Закалка ножа – ответственная процедура, успех которой во многом зависит от выбора источника тепла. Как было написано выше, открытый огонь или горн из мягких кирпичей неплохо справляется со своими функциями. Сейчас мы рассмотрим еще одну рабочую конструкцию, которая также заслуживает внимания.
Речь идет о муфельной печи. Она позволит нагреть нож до необходимой температуры по заданному графику. Для сборки конструкции понадобится глина, обладающая огнеупорными свойствами. Из нее делают камеру нагрева и стенки печи. Приблизительные размеры приспособления:
В первую очередь следует сделать каркас из картона с парафиновой пропиткой, которая предотвратит прилипание глины к стенкам. Печь и дверцу лепят отдельно. В процессе выполнения работ нужно учесть возможность усадки материала. Кроме того, важно, чтобы в стыках отсутствовали полости.
Заготовки должны сохнуть в естественных условиях. Для удаления остатков влаги их прокаливают в печи при температуре 90–100 ºC. Окончательный обжиг выполняют при 900 ºC. Охлаждение должно протекать медленно. Для этого заготовки оставляют в печи до полного остывания.
Термоэлемент проще всего изготовить из нихромовой проволоки, сечением 0,75 мм и длиной 18 м. Обмотка должна быть ровной, без соприкосновений витков между собой.
Во избежание межвиткового замыкания следует промазать обмотку сырой глиной.
От соблюдения температурного режима зависит качество обработки ножа. Недостаточный нагрев ведет к неполной закалке. В результате не образуется мартенситной структуры или остаются участки феррита в зависимости от типа стали. Это приводит к снижению твердости ножа.
Аналогичный результат возможен в случае «подстуживания» заготовки. Это значит, что деталь нагрели до заданной температуры, однако в процессе переноса изделия из печи в закалочный бак прошло много времени. Такое случается при закалке ножей небольшого размера, особенно при значительной удаленности емкости с жидкостью.
Перегрев заготовки ведет к деформации изделия или появлению трещин. Для справки приведем рабочую температуру закалки отдельных сортов стали:
При значительной толщине режущей кромки ножа можно прибегнуть к методу закалки графитом. Этот способ также подходит для повышения качества самоделок, изготовленных из подручных инструментов. Суть метода заключается в закалке ножа через графитовую стружку.
Охлаждение заготовки – важный этап обработки. Особенности процедуры зависят от типа ножа. Например, низколегированную сталь охлаждают в воде. Для ножей из нержавейки используют минеральное масло со специальными присадками.
После термической обработки в структуре ножа накапливаются внутренние напряжения. Они негативно влияют на эксплуатационные качества, снижая прочность, твердость и упругость. Для устранения внутренних напряжений выполняют . Эта процедура начинается с нагрева ножа до пластичности материала.
Основное отличие от закалки заключается в методе охлаждения. Процедура протекает в естественных условиях, без резких перепадов температуры.
Для проверки качества обработки рекомендуем использовать обычный напильник. При недостаточной обработке изделие будет липнуть к нему, а кромка лезвия согнется. В этом случае можно попробовать спасти изделие путем повторного отжига и закалки.
Некоторые считают, что наилучший эффект достигается при использовании сургуча и скипидара.
А вы пробовали выполнять закалку ножа самостоятельно? Какой метод обработки вы считаете наилучшим? Напишите ваше мнение в блоке комментариев.
