Сталь - поради майстру

Термічна обробка стали. Відпал - нагрівання сталевого виробу до температури 700-900 ° С (в залежності від марки стали) і охолодження разом з піччю. Відпал застосовують при виготовленні з одного загартованого виробу іншого або в разі невдалої гарту.
Якщо гартувати невідпаленого вироби, в них можуть виникнути тріщини, структура металу стане неоднорідною, що різко погіршує якість виробу.
Дрібні деталі отжигают, нагріваючи їх на масивних сталевих плитах, які попередньо розжарюють. Після цього деталі повільно остигають одночасно з плитою. Іноді виріб нагрівають ацетиленового пальником, яку потім поступово видаляють від вироби, роблячи процес його охолодження повільним. Цей метод застосовують для відпалу невеликих стальнУх деталей.
Нормалізація - нагрів сталі до температури 900 ° С з наступним охолодженням на повітрі (в нормальних умовах) для поліпшення внутрішньої мікроструктури стали і підвищення механічних властивостей, а також для підготовки її до подальшої термічної обробки.
Загартування полягає в доданні сталевого виробу високої міцності і твердості. Однак при загартуванню сталь стає більш крихкою. Цей недолік ліквідують в процесі відпустки стали.
При загартуванню виріб нагрівають до високої температури, а потім швидко охолоджують в спеціальних охолоджувальних середовищах. Залежно від режиму гарту у вироби з однієї і тієї ж стали можна отримати різні структури і властивості.
Для досягнення найкращих результатів сталеве виріб нагрівають до температури 750-850 ° С. Розігрів повинен відбуватися рівномірно. Потім розігріте виріб швидко охолоджують до температури близько 400 ° С. Швидкість охолодження повинна бути не менше 150 ° С в секунду, тобто охолодження виробу повинно відбутися протягом всього 2-3 с. Подальше охолодження до нормальної температури може протікати при будь-якій швидкості, так як отримана при загартуванню структура досить стійка і швидкість подальшого охолодження на неї не впливає.
Як охолоджуючих засобів найчастіше вживають воду і трансформаторне масло. Швидкість охолодження в воді більше, ніж в маслі: при температурі води 18 ° С швидкість охолодження досягає 600 ° С в секунду, а в маслі - 150 ° С. Іноді для підвищення закаливающей здатності в воду додають кухонну сіль (до 10%) або сірчану кислоту (10-12%), наприклад, при загартуванню плашок і мітчиків. Більш високий нагрів, ніж це необхідно, так само як і надмірна швидкість охолодження в холодній воді, призводить до небажаних результатів - деформації сталі та появи в ній паразитних напруг.
При загартуванню інструментів з вуглецевої сталі застосовують гартівні печі з температурою нагріву до 900 ° С, а для нагріву легованих і швидкорізальних сталей - до 1325 ° С. Печі для загартування бувають наступних видів: камерні, або полум'яні, в яких вироби нагрівають відкритим полум'ям; муфельні, що нагрівають за рахунок опору електричних обмоток; печі-ванни, що представляють собою тиглі, наповнені розплавами солей, наприклад хлористим барієм.
Гартівне нагрівання в ваннах зручно внаслідок того, що температура міститься в ній розплаву завжди постійна і гартувати виріб не може нагрітися вище цієї температури. Крім того, нагрів в рідкому середовищі відбувається швидше, ніж у повітряному. У невеликих майстерень доцільно використовувати для гартувального нагріву муфельні електричні печі, наприклад МП-8. Інструмент або деталь поміщають в холодну муфельну піч, потім її включають і починають повільно нагрівати до необхідної температури. Оскільки час нагрівання тривало, внутрішня напруга, що виникають у виробі, мінімальні.
Після гарту вироби виробляють його відпустка. Він пом'якшує негативні явища при загартуванню, підвищує в'язкість і зменшує крихкість вироби. Крім того, відпустку усуває більшу частину внутрішньої напруги, що виникли при загартуванню.
Для визначення температури при відпустці вироби користуються квітами мінливості. Якщо очищене від окалини сталеве виріб нагріти до 220 ° С, на ньому утворюється тонка плівка оксидів заліза, що надає виробу різні кольори - від світло-жовтого до сірого. З підвищенням температури або збільшенням часу перебування вироби при даній температурі окісна плівка товщає і колір її змінюється. Кольори мінливості однаково виявляються як на сирої, так і на загартованої сталі. При відпустці загартованих виробів застосовують два способи:
1. Поверхня загартованого вироби добре відшліфовують дрібною шкіркою і нагрівають. У міру того як температура нагріву підвищується, на чистій поверхні виробу з'являються кольори мінливості. Коли виріб буде підігрітий до певної температури і з'явиться потрібний колір, його швидко охолоджують у воді
2. При загартуванню багатьох інструментів, наприклад чеканов, штихелів, різців, молотків і т. П. Потрібно, щоб загартованої була тільки робоча частина, а сам інструмент залишався б незагартованим, сирим. В цьому випадку загартування виробляють так: інструмент нагрівають трохи вище ріжучого (робочого) кінця до необхідної температури, після чого опускають в воду тільки робочу частину, а метал вище робочої частини залишається гарячим. Вийнявши інструмент з води, швидко зачищають його робочу частину (наждачним шкіркою або тертям об землю). Тепло, що залишився в неохолодженою частини, підніме температуру охолодженого кінця, і після появи на ньому потрібного кольору мінливості інструмент остаточно охолоджують.
Освіта на поверхні виробу окалини призводить до чаду металу, деформації, зменшення теплопровідності, що знижує швидкість нагріву вироби в печі. Крім того, зростає твердість і важко механічна обробка. Окалину видаляють з виробів або механічним способом, або травленням.
Обезуглероживание стали полягає в вигорянні вуглецю з поверхні виробу. Зневуглецьована шар володіє зниженими характеристиками міцності. Інтенсивність, з якою відбувається окислення і зневуглецювання, залежить від складу атмосфери печі і температури нагріву. Чим вище нагрів, тим процеси йдуть швидше Щоб уникнути утворення окалини при нагріванні, під загартування іноді застосовують пасту, що складається з рідкого скла - 100 г, вогнетривкої глини - 75 г, графіту - 25 г, бури - 14 г, карборунда - 30 г, води - 200 м
Пасту наносять на виріб і дають їй просохнути, потім виріб нагрівають звичайним способом. Після гарту його промивають в гарячому содовому розчині. Для попередження утворення окалини на інструментах зі швидкорізальної сталі часто застосовують покриття бурою. Для цього інструмент, нагрітий до 850 ° С, занурюють в насичений водний розчин або порошок бури.
Тепер розглянемо особливості загартовування деяких сталевих виробів. Вуглецеві сталі при загартуванню краще охолоджувати спочатку у воді до температури 400-350 ° С, а потім в маслі. Це запобігає виникненню внутрішніх напружень. Під час охолодження виріб рекомендується швидко переміщати зверху вниз.
Тонкостінні довгі деталі (наприклад, ножі) при охолодженні опускають у воду або масло строго вертикально, в іншому випадку вони можуть сильно деформуватися.
Зубила доцільно гартувати в мокрому піску, який зволожують розчином солі.
Тонкі свердла гартують в сургучі. Для цього розігрітий до світло-червоного кольору кінець свердла занурюють в сургуч і залишають там до повного охолодження.

Цементація в твердому карбюризаторі. В умовах домашньої майстерні доцільно проводити цементацію за допомогою пасти, що складається з суміші сажі (55%), кальцинованої соди (30%) і щавлевокислого натрію (15%), розмішати в воді до консистенції сметани. Пасту наносять на виріб, дають їй підсохнути, а потім поміщають в піч, витримуючи при температурі 900-920 ° С протягом 2-2,5 год. Цементація за допомогою пасти забезпечує товщину науглеро-женного шару 0,7-0,8 мм .
Рідинну цементацию використовують для науглеро живания інструментів та інших виробів шляхом занурення їх в піч-ванну, що містить 75-85% соди, 10-15% хлористого натрію і 6-10% карбіду кремнію. Процес протікає при температурі 850-860 ° С протягом 1,5-2 год; глибина науглероженного шару досягає 0,3-0,4 мм.
Газову цементацію здійснюють в виробничих умовах в суміші розпечених газів, що містять метан і окис вуглецю, в спеціальних камерах при температурі 900-950 ° С. Процес протікає швидко і вельми економічно в порівнянні з цементацією в твердих і рідких карбюризаторів.
Після цементації деталі охолоджують разом з піччю, потім загартовують при температурі 760-780 ° С з наступним охолодженням в маслі.