Закалка ножа: основные этапы закалки режущей кромки в домашних условиях (инструкция + видео)

Как закалить сталь для ножа

Выбрав качественную сталь, дело остается за малым, но не менее важным – правильно осуществить термообработку металла.
Приступая к изготовлению ножа в домашних условиях, следует знать основные моменты и правила того, как закалить сталь для ножа, соблюдая которые удастся достичь максимального результата.

Процедура закаливания – обязательный этап при изготовлении изделия. Приступать к нему следует после того, как клинку задали нужную форму в процессе отжига. Эта манипуляция призвана снизить твердость детали для того, чтобы можно было следовать наброску будущего лезвия. Однако нож должен быть не только красивым, но и твердым, прочным, если им предполагается пользоваться. Вот здесь и приходит на помощь закалка металла для ножа.

Данная процедура начинается с доведения нужных образцов до необходимой температуры. Как уже было сказано, температура зависит от вида и марки стали, но в среднем можно назвать цифру в 700°С. Прогревание следует делать равномерно по всей длине изделия. Неравномерное прогревание, наравне с резким охлаждением, может спровоцировать различные дефекты, вызвать коробление стали. Узнать, прогрелась ли поверхность до нужной температуры, и можно ли ее вынимать для выполнения следующего этапа, подскажет цвет стали.

Вишнево-красный и алый цвет металла скажут о приобретении температуры, значением от 730 до 800°С. Приближение к светлым оттенкам желтого говорит о том, что градус «зашкалил» за отметку в 1100°С. При белом цвете произошел явный перекал, так как он показывает значение выше 1300°С.

Если деталь перекалить, то она будет безнадежно испорчена (приобретет необратимую хрупкость и ломкость, может просто рассыпаться) и придется начинать все с начала. Если недокалить сталь, то изделие окажется мягким, будет легко гнуться, но в этом случае, если правильно повторить процедуру, все можно исправить. Такая закалка увеличит твердость детали в 3 – 4 раза.

После того, как металлический клинок был закален, он становится очень твердым, но в то же время хрупким. Это для ножа ситуация недопустимая. Поэтому и существует следующий этап, направленный на возвращение клинку прочности (которую многие называют приоритетным качеством в ножах) – отпуск.

Он представляет собой повторное нагревание металла с последующим медленным остыванием. Это может быть как естественный процесс (остывание на воздухе), так и окунание в воду, в закалочные масла (это зависит от вида, марки, формы стали). В некоторых случаях используют технологию попеременного окунания в разные среды: и воды, и масла. При этом чистая вода не подойдет (может спровоцировать трещины), следует добавить в нее соль, к примеру. Эта манипуляция вернет детали не только прочность, но и вязкость, снимет внутреннее напряжение в сплаве.

Для отпуска изделие нужно вновь закалить, но теперь уже не до критической температуры, а до той, которая подходит для конкретного изделия. Отпуск бывает 3 видов:

• низкотемпературный – нагрев до 250°С, что придаст детали хорошую износостойкость, однако сделает его непригодным для сильных силовых нагрузок. По сути, идеальный вариант для клинка ножа;
• среднетемпературный – температура колеблется от 350 до 500°С. Это вариант для штампов, пружин;
• высокотемпературный – от 500 до 680°С. Так нагревают детали, которые подвергаются ударным нагрузкам (валы).

Температуру вновь покажет само изделие за счет цвета побежалости (для ножа оптимально – светло-желтый). Это происходит из-за формирования окисной пленки, которую нужно счищать. После очистки от продуктов закаливания можно производить сам отпуск. В жидкости это займет пару секунд. На воздухе – пару часов.

Дефекты закалки

К дефектам закалки относятся:

• трещины,
• поводки или коробление,
• обезуглероживание.

Главная причина трещин и поводки — неравномерное изменение объема детали при нагреве и, особенно, при резком охлаждении. Другая причина — увеличение объема при закалке на мартенсит.

Трещины возникают потому, что напряжения при неравномерном изменении объема в отдельных местах детали превышают прочность металла в этих местах.

Лучшим способом уменьшения напряжений является медленное охлаждение около температуры мартенситного превращения. При конструировании деталей необходимо учитывать, что наличие острых углов и резких изменений сечения увеличивает внутреннее напряжение при закалке.

Коробление (или поводка)возникает также от напряжений в результате неравномерного охлаждения и проявляется в искривлениях деталей. Если эти искривления невелики, они могут быть исправлены, например, шлифованием. Трещины и коробление могут быть предотвращены предварительным отжигом деталей, равномерным и постепенным нагревом их, а также применением ступенчатой и изотермической закалки.

Обезуглероживание стали с поверхности — результат выгорания углерода при высоком и продолжительном нагреве детали в окислительной среде. Для предотвращения обезуглероживания детали нагревают в восстановительной или нейтральной среде (восстановительное пламя, муфельные печи, нагрев в жидких средах).

Образование окалины на поверхности изделия приводит к угару металла, деформации. Это уменьшает теплопроводность и, стало быть, понижает скорость нагрева изделия в печи, затрудняет механическую обработку. Удаляют окалину либо механическим способом, либо химическим (травлением).

Выгоревший с поверхности металла углерод делает изделия обезуглероженным с пониженными прочностными характеристиками, с затрудненной механической обработкой. Интенсивность, с которой происходит окисление и обезуглерожевание, зависит от температуры нагрева, т. е. чем больше нагрев, тем быстрее идут процессы.

Образование окалины при нагреве можно избежать, если под закалку применить пасту, состоящую из жидкого стекла — 100 г, огнеупорной глины — 75 г, графита — 25 г, буры — 14 г, карборунда — 30 г, воды — 100 г. Пасту наносят на изделие и дают ей высохнуть, затем нагревают изделие обычным способом. После закалки его промывают в горячем содовом растворе. Для предупреждения образования окалины на инструментах быстрорежущей стали применяют покрытие бурой. Для этого нагретый до 850°С инструмент погружают в насыщенный водный раствор или порошок буры

Применение рессорной стали для изготовления ножа

Как сделать нож своими руками в домашних условиях
Пружинный материал 65Г применяют для изготовления ножей ножеделы любители. Благодаря уникальным характеристикам металл находит своё применение в различных сферах.

Рессорная сталь.

Клинки для кухни, охоты, туризма – все показывают отличные режущие качества. При особой надобности, реально выковать меч либо топор. После закалки сталь приобретает хорошую жёсткость, что позволяет изделием рубить. Примеры использования рессорной стали:

1. Кухонный нож. В не лучшие времена для страны, после распада СССР, не все люди могли позволить себе хороший кухонный набор ножей. Приходилось выкручиваться. Рессоры и пластины из стали 65Г были легкодоступны. На кухнях постсоветского пространства часто встречались самодельные изделия. Рукоять изготавливали из подручного материала: дерево, простая эпоксидка, и изолента – не мешали ножам оставаться на высоте.

1. Туристический нож. Минус пружинного металла – он подвержен коррозии, требует постоянного ухода после использования. Нож подойдёт для применения в походных условиях. Важным моментом является закалка. При слабой – лезвие быстро затупится о консервную банку. Следует знать твёрдость ножа.
2. Армейский. Тактические или в нынешнее время – армейские ножи, отлично справляются со своими обязанностями. Серрейторная заточка увеличит сферы применения клинка. Колющие удары выдерживает без проблем. В бытовых условиях бойцу или «выживальщику» станет ценным помощником.
3. Топор, мачете или меч. Сплав 65Г и аналоги, позволяет изготовить действительно грозное оружие. Непременно толщина изделия играет немалую роль. Производя такой шедевр, необходимо запастись рессорой от грузовика, или раздобыть длинную пластину.

При правильной обработке металла мы гарантировано получим отличный клинок. Мало опыта с изготовлением изделий из стали, ерунда. Далее, в статье предоставим подробное описание изготовления ножей из рессоры, различными способами.

Равномерный нагрев

При использовании данной методики потребуется неоднократное использование охлаждающей жидкости, поэтому нужна не одна емкость, а несколько. В основе всего процесса лежит равномерный нагрев заготовки в печи. Если периодически окунать деталь в масло, со временем оно будет нагреваться, поэтому и придется менять емкость. После полного нагрева до необходимой температуры нужно резко поместить изделие в масло, чтобы как можно быстрее охладить его.

Неоднократно было замечено, что в процессе нагрева закаливаемая заготовка заметно меняет цвет, в процессе были замерены температуры, что привело к определенным выводам. Чем дольше греется заготовка, тем выше ее температура, а в цветовой гамме это выражалось как приобретение более светлого оттенка. В момент, когда металл имел красно-коричневый цвет, температура заготовки составляла примерно 530-580 градусов, затем ее оттенок перетекал в бордовый, и на замере температуры показания были 650-720 градусов. Со временем бордовый превратился в красный, на замерах уже результаты в 720-950 градусов. И только после отметки в 950 металл стал приобретать ярко-оранжевый оттенок.

Данные измерения помогают извлечь еще одну хитрость, которая, несомненно, поможет домашнему мастеру при закалке, особенно если раньше подобного опыта не было.

Также стоит отметить, что при использовании стали с содержанием хрома температура нагрева меняется медленнее. Поэтому, чтобы достичь тех же результатов, придется потратить немного больше усилий и времени.

Травление лезвия и создание рукояти

Основные этапы производства стекла: обзор +видео

Прошедший все этапы термической обработки нож шлифуют металлической щёткой, наждачкой и войлочным кругом для придания лезвию гладкости. Предотвратить окисление железа можно с помощью травления — погружения в хлорное железо. В результате материал покрывается матовой защитной плёнкой. При отсутствии хлорного железа можно протереть лезвие уксусом или использовать для травления кашицу из тёртого сырого картофеля. Покрывающая травленую сталь плёнка оберегает поверхность ножа от появления ржавчины, поэтому следует избегать нарушения её целостности.

При установке наборной рукояти производится сборка отдельных частей с последующим плотным сжатием их на резьбе. На хвостовик надевается больстер, который можно выточить из алюминия, латуни или дюралюминия. Для крепления боковых накладок, деревянных или изготовленных из кости, применяют заклёпки, можно усилить их эпоксидной смолой. При использовании кожи на материал наносят специальный клей и плотно наматывают на ручку. Перед насадкой на хвостовик рога оленя, просверленное в костном веществе отверстие заполняют эпоксидной смолой. Для придания рукояти законченного вида её материал можно подточить, отшлифовать и обработать воском.

Свойства металла после обработки

После проведения цементации твердость науглероженного слоя достигает: 58-61 HRC на легированных сталях и 60-64 HRC на низкоуглеродистых сталях. Длительное нахождение стали при высоких значениях температуры, вызывает изменение структуры металла.

Структура стали после цементации

Для исправления крупного зерна металла детали после цементации подвергаются повторному нагреву и закалке с последующим отпуском или нормализацией.

Закалка производится при температуре, не превышающей 900С. В металле происходит измельчение зерна за счет получения перлита и феррита.

Вместо закалки для легированных сталей производят нормализацию. После сквозного прогрева в середине детали образуется мартенсит. Нагрев детали зависит от марки стали, из которой она была изготовлена.

Режимы термической обработки стали после цементации

В качестве заключительной фазы проводят низкотемпературный отпуск, который позволяет устранить поверхностные напряжения и деформации, вызванные высокотемпературной обработкой.

Домашняя закалка и ее хитрости

Изготовление ножа из напильника своими руками в домашних условиях

Качественная закалка может быть успешно выполнена и дома, надо только иметь правильный подход к столь увлекательному процессу и вашему инструменту — складному или охотничьему ножу, самоделке из напильника или ножу бабочке. Проблема станет немного серьезнее, если ваше изделие выполнено из нержавейки, но и в этом случае решение найдется, надо лишь познакомиться с нюансами процедуры и подготовить необходимое оборудование для нагрева.

Пара абзацев об охлаждающих средах

Такой охлаждающей средой способны быть различные вещества. Наиболее же популярными, ввиду их доступности, являются масло и вода. Поэтому ознакомьтесь со скоростями охлаждения изделий из стали:

1. Вода. Если ее температура немного превышает отметку в 20°, то скорость охлаждения будет 450°/с. Когда она ледяная, то значение выше — 600°/с.
2. Масло. Его комнатная температура позволить охладить клинок со скоростью 150°, если же его разогреть до 200°, то это значение возрастет вдвое.

Графитовая закалка

Закалка в графите замечательно подойдет для закалки режущей кромки у ножа с довольно толстым лезвием. Такая технология позволяет сделать качественную обработку разнообразных моделей, а проведение этой процедуры в домашних условиях не составит особого труда. Ознакомиться с процессом можно, но лучше сделать это, посмотрев видео.

Отправляем нож в зонный отпуск

Возможна и зонная закалка ножа, если лезвия вас устраивают, но хочется, чтобы и средняя часть приобрела большую упругость. Тогда алгоритм обработки следующий:

1. Берется прут, диаметр которого 10 мм. Он разогревается «до белого каления», после чего прикладывается к средней части ножа.
2. После того, как эта часть основательно прогрелась, клинок отправляют в кипяток, в котором его оставляют на 2 часа.
3. Когда выдержка подойдет к концу, нож следует опустить в ледяную воду.

Такая операция называется низким отпуском. То, что надо учесть для качественного резуль5ек4утата:

1. Малый объем жидкости не сможет обеспечить должный результат: жидкость быстро нагреется, а из-за этого произойдет как изменение необходимой скорости охлаждения, так и нарушение температурного режима. Минимальное количество воды в этом случае составляет 20 литров.
2. Положение клинка в охлаждающей среде должно быть зафиксированным, в ином случае возникнут проблемы с равномерностью теплоотдачи, что приведет к неутешительным для ножа последствиям.

Цементация стали в домашних условиях: что это и как осуществить

В основе процесса цементации заложен принцип химической и термической обработки металла. Вся суть процедуры в насыщении поверхности стали необходимым количеством углерода при определенных температурных условиях.
Несколько лет назад эту процедуру в домашних условиях было практически невозможно реализовать. Сегодня это возможно с использованием среды графита или их аналогов. Главное — это желание и некоторые знания.

В первую очередь необходимо понимать основы термической обработки стали.

К особенностям цементации металла относят следующие факторы:

Благодаря процедуре цементируемые стали становятся прочнее, что повышает износостойкость и прочность материала; Свойства эксплуатации металла изменяются за счет нагрева изделий в жидкости, газовой или твердой среде, что улучшает ее характеристики; Нагревание деталей можно до разных температур, нет ограниченной константы и точных рекомендаций. В домашних условиях процесс цементации проходит при температуре 500 градусов по Цельсию. В промышленных условиях с использованием профессионального оборудования температура нагрева в печи достигает более 1300 градусов по Цельсию. Следует знать, что температуру выбирают, учитывая концентрацию примесей и углерода. Профессионалы рекомендуют в домашних условиях цементировать низкоуглеродистые виды стали (приблизительно 0,2%). Например, лезвие от недорогого кухонного ножа, изготовленного из стали или небольшие детали. В структуру стали углерод проникает довольно медленно. Поэтому цементация лезвия ножа в условиях домашней процедуры происходит со скоростью не более 0,1 мл в час. Чтобы это же лезвие выдерживало более сильные нагрузки, нужно усиливать слой толщиной до 0,8 мл в час

Еще важно понимать, что цементация ножа или небольшого вала в условиях домашнего цеха займет минимум восемь часов. При этом следует удерживать определенную температуру в печи, чтобы не нарушить температурный режим. В процессе цементации изменяется не только свойство металла, но и его фазовый состав и атомная решетка

В процессе цементации изменяется не только свойство металла, но и его фазовый состав и атомная решетка

В целом поверхность получает такие же характеристики, как и при закалке, но при этом существует возможность контроля в узком диапазоне температур, чтобы избежать различных дефектов материала.

Осуществить цементацию нержавеющий стали немного сложнее, но в то же время это качественно улучшит характеристики этого вида металла.

Цементуемые стали с помощью газа

Впервые цементацию стали газом осуществили на Златоусовском комбинате под бдительным руководством П. Аносова. Этот эффективный способ разработали В. Просвирин, С. Ильинский и Н. Минкевич.

Суть процесса достаточно проста — металл цементируется под влиянием углеродсодержащего газа (природного, искусственного или генераторного) в герметически закрытой печи.

Самый доступный и часто используемый газ — это состав, который получают при разложении нефтепродуктов.

Его изготавливают следующим способом:

• в специальную емкость из стали наливают керосин, нагревают до процесса пиролиза — разложения керосина на смесь из нескольких газов;
• примерно 60% этого газа модифицируют и делают подходящим для цементации.

Смесь из модифицированного газа и чистого пиролизного газа используют для цементации. Необходимость модификации части газа вызвана тем, что от использования чистого пиролизного газа на стали получается недостаточная цементация, а на некоторых деталях может оседать немного сажи, которую сложно удалять.

Сам процесс цементации стали с помощью газа проводят на специальных печах-конвейерах непрерывного действия. Либо используют уникальные стационарные агрегаты.

Сначала в печь, ее муфель, помещают деталь. Установку закрывают и накаляют печь до 950 градусов. Потом подают заранее подготовленный газ.

Провести эту процедуру в домашних условиях практически нереально.

В то же время она имеет несколько преимуществ перед твердым способом обработки:

• меньше времени затрачивается на подготовку сырья для цементации;
• более благоприятные и безопасные условия для труда рабочих;
• ускорение процесса закалки за счет сокращения времени на выдержку изделий.

Самое важное при цементации стали — это грамотно организованный процесс и качественное оборудование и сырье. Твердый способ вполне можно реализовать в домашних условиях при наличии печи, карбюризатора и металлических форм

А также определенных умений и навыков, связанных с этим процессом закалки стали

А также определенных умений и навыков, связанных с этим процессом закалки стали.

Как закаливают нож с помощью графита?

Чтобы придать прочность самодельному ножу с толстым лезвием, используют процедуру закалки с помощью графита. По этой технологии закаливанию подвергается не весь инструмент, а лишь его режущая часть, что значительно упрощает работу. Другое название такой закалки – цементация. Главная ее цель – повысить твердость и износостойкость металла.

Графит можно получить из обычных пальчиковых батареек или простого карандаша. Для процедуры цементации потребуется измельчить графитовый стержень до состояния порошка. Затем необходимо подготовить лист металла – например, оцинкованный профиль, на котором будет размещен графитовый порошок. Для проведения закалки потребуется источник питания – в идеале, импульсный сварочный аппарат постоянного тока. При его отсутствии подойдет другой прибор, выдающий постоянный или переменный ток напряжением 30-60 вольт.

Технология закаливания выглядит следующим образом:

• на лист металла насыпать порошок графита;
• к основанию металлической подложки подключить «плюс» сварочного аппарата, к кромке ножа – «минус»;
• с помощью настроек выставить минимальную мощность и включить прибор;
• медленно, плавными движениями проводить кромкой ножа по графитовому слою, не допуская соприкосновения с металлической подложкой;
• следить за тем, чтобы графитовый слой не загорелся.

Вся процедура закалки занимает не более 5 минут. Как только кромка лезвия нагревается, нож необходимо сразу убирать.

Структурные изменения в металле

При внедрении атомов азота и углерода в поверхностном слое металла происходят некоторые изменения. При нитроцианировании меняется соотношение остаточного количества аустенитов и мелкокристаллических мартенситов в поверхностном слое, добавляется небольшое количество твердого раствора карбонитридов, что влияет на механические свойства – твердость и износостойкость.

В то же время несколько повышается хрупкость и снижается усталостная и контактная прочность. Особенно это качество проявляется в легированной стали с содержанием никеля более 1.2 %. Таким образом, не все марки стали допустимо обрабатывать по данной методике. Уменьшение размеров зерен структуры достигается путем дополнительной закалки и отпуска непосредственно после процесса нитроцементации. Обработанная таким образом сталь имеет меньший размер зерен, чем цементированная, что повышает ее прочность на изгиб при одновременном уменьшении толщины обработанного слоя.

Нитроцементация существенно изменяет характеристики тонкого наружного слоя металла, его твердость и износостойкость. После дополнительной термической обработки – закалки, твердость поверхностного слоя по шкале Роквелла составляет 58-64 HRC или 500 – 1000 HV по методу Виккерса. Применяя низкотемпературную цементацию, можно получить тонкий поверхностный слой с твердостью 5000 – 11000 HV.

Нож из напильника своими руками

В работе не обойтись без:

• Хорошего крупного напильника советского производства.
• Ножовки по металлу (несколько запасных полотен).
• Рабочего напильника с удобной рукояткой.
• Наждачной бумаги и бруска.
• Верстака и тисков.
• Струбцин (2 шт.).
• Древесного (шашлычного) угля для горна.
• Отработки (старого моторного масла) для проведения закалки.

Хорошие изделия получаются из напильников со сточенными зубьями — в таком случае не придется тратить время на их удаление.

На начальном этапе метал отжигают. Но перед этим следует сделать «походный» горн: насыпают очаг земли, вставляют двухдюймовую трубу (чтобы поступал воздух) и разжигают уголь. Когда сталь станет красной, прекратите подавать воздух и оставьте заготовку медленно остывать. Металл будет податлив, и его с легкостью можно будет поддавать обработке.

Все лишнее отрезается ножовкой по заранее подготовленным лекалам. Постарайтесь по максимуму точно повторить будущую форму, чтобы поменьше работать напильником. Вырежьте хвостовик длиной с собственные пальцы.

Затем обработайте заготовку, используя напильник или наждак, придавая форму по лекалу. Прижмите будущий нож к верстаку и посредством струбцины обточите спуски. Данная часть работы отличается ответственностью, выполнять ее на глаз не стоит. Две стороны должны получиться симметрическими, угол снятия металла — одинаковым по всей длине спуска, включительно с загибом кончика. Для удобности можно соорудить вспомогательное приспособление в виде металлической трубы с направляющей, на ней закрепить длинный напильник.

Так как заготовка отожжена, на ее обработку не уйдет много усилий. После окончания грубого придания формы производится финальная обработка наждачной бумагой. Для максимальной эффективности ее можно намотать на небольшой деревянный брусок.

Клинок готов, но мягкость отожженной стали не позволит пользоваться им вовсю, потому понадобится закаливание.

Процедура закаливания

При проведении данной процедуры изменяется структура металла, он становится твердым и немного хрупким. Закалку проводят в масле-отработке. Следует нагревать готовое изделие до тех пор, пока оно не обретет темно-вишневый оттенок.

Когда на улице солнечная погода, и по цвету сложно определить температуру, готовность можно проверить с помощью магнита: если сталь хорошо прогрелась, она не намагнитится. Потом быстро опустите клинок в емкость с маслом. Чтобы быстрее ее охладить, поставьте под емкость тазик с холодной водой — так можно добиться более эффективного результата.

Проверить твердость поможет стеклянная посуда: при хорошей закалке на нем останутся борозды. Самый главный минус — трудоемкий процесс изготовления. Еще одна особенность — из напильника нельзя сделать тонкое и гибкое лезвие.

Среди бесспорных достоинств — прочность и долговечность таких изделий. Материал для изготовления находится в свободном доступе, практически бесплатный, с толщиной обуха 6 мм, что не позволяет причислить ножи из напильников к холодному оружию.

Азотирование стали

При азотировании поверхностный слой стальной детали насыщают кислородом. Промышленное применение данный способ получил практически 100 лет назад, в 20-е годы XX века. Азотирование детали – это отличный способ повысить не только твердость изделия, но и его коррозионную стойкость.

Азотирование стали осуществляется посредством погружения детали в печи, которые герметично закрывают. Туда подают аммиак, который при нагреве распадается на азот и водород. В процессе данной реакции атомы азота поглощаются слоем поверхности стали и проникают внутрь детали.

Насколько глубоким и прочным окажется слой, подверженный азотированию, сказать сложно. Этот фактор зависит от многих деталей:

• температура, при которой осуществлялось азотирование;
• продолжительность обработки детали;
• состав стали, которую подвергли азотированию.

Способ химико-термической обработки

Описываемая процедура не позволяет достигать нескольких целей одновременно, в отличие от цементации. Выделяют два вида азотирования.

Повышение прочности слоя поверхности стальной детали. Температура процесса – до 560 ОС, средняя толщина слоя – 0,5 мм. Продолжительность операции может достигать одних суток.

Повышение степени устойчивости к коррозии. Оптимальная температура – от 650 до 700 ОС. Продолжаться антикоррозийное азотирование может до 10 часов. Толщина слоя, образующегося в процессе – 0,3 мм.

Процесс азотирования стали могут проходить только полностью готовые изделия, которые прошли через этапы термической и механической обработки. Структура сорбита внутри изделия сохранена полностью, что обеспечивает повышение прочности и вязкости детали.

Требования к камере для закаливания

Главное в горне – выбор кирпичей из нужного материала. Они должны быть изготовлены из огнеупорной глины. Это залог длительной работы всей конструкции. Если вы планируете закалять ножи большой длины, можно сделать горн на полтора или два кирпича.

При выборе горелки на пропане следует обращать внимание на наличие регулирующего клапана. Это позволит подбирать оптимальный температурный режим, исходя из размеров и типа ножа

Отверстие для нагревательной камеры можно выполнить обычным сверлом. Огнеупорные материалы не отличаются высокой твердостью, так что эта процедура не отнимает много времени. Кроме того, необходимо выполнить боковое отверстие для пламени горелки. Следует помнить, что сопло должно располагаться на расстоянии 2–3 см от края кирпича.

С помощью такой конструкции можно быстро и удобно нагревать ножи небольшого размера. Альтернативные источники тепла будут рассмотрены ниже.

Цианирование стали

Данный процесс несколько отличается от цементации и заключается в том, что поверхностный слой стальной элемента насыщается не только углеродом, но еще и азотом. В промышленности используют высоко- и низкотемпературное цианирование, в то время как цементация не позволяет производить несколько видов операций.

Высокотемпературное цианирование

Основная задача данного процесса – сделать деталь более твердой, износостойкой. Осуществляется манипуляция в ваннах, которые наполняют нейтральными солями: BaCl2, NaCl, Na2CO3 и некоторыми другими. Роль карбюризаторов выполняют соли KCN и NaCN, действующее вещество которых – циан. Он способствует тому, что стальная деталь насыщается азотом и углеродом. Процесс осуществляется при температуре до 900 ОС.

Чтобы слой, подвергнутый цианированию, стал максимально прочным, детали закаливают или в масле, или в воде, в течение полутора часов. Чтобы количество циана не уменьшалось (он постепенно выгорает), в ванну добавляют маленькие порции цианистых солей.

Низкотемпературное цианирование

Данный процесс уместен в том случае, если деталь должна соответствовать критериям повышенной прочности, износостойкости. Температура, необходимая для достижения поставленных целей, находится в диапазоне от 550 до 570 ОС (быстрорежущая сталь) и 510–520 ОС (высокохромистая сталь).

Осуществляется процедура в соляной ванне, содержимое которой представляет собой равные доли NaCN и KCN. Глубина полученного слоя – от 0,01 мм (при продолжительности цианирования в 10 мин) до 0,06 мм (при длительности процесса до 60 минут).

Способы закаливания

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.

В камере

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.

На открытом огне

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.

Газовая цементация

В машиностроении распространена технология насыщения верхнего слоя стальных изделий углеродом в атмосфере углеродосодержащих газов. Известно, что такое производство удобно для массовой обработки деталей, так как:

1. Допускается регулирование плотности газов; тем самым формируется углеродистый слой с заданными свойствами.
2. Полный цикл термообработки (цементация, закалка, промывка и отпуск) проходит в одном месте — в шахтной (цементационной) печи.
3. Процесс экономичен, механизирован и автоматизирован.
4. Коробы с карбюризатором не нуждаются в прогреве, что сокращает время протекания цементации.
5. Скорость науглероживания деталей возрастает в 2 – 3 раза (сравнивая с другими методами), однородность слоя выше.
6. Температуру газовой смеси углеводородов (метан и окись углерода), доводят до 900-950°С.
7. После цементации технологическую цепочку завершает отпуск (закаливание).

Как провести процедуру самостоятельно

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.

Источник нагрева

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).

Температурный режим

Существует несколько способов закалки стали с разной температурой нагрева, временем выдержки и скоростью охлаждения. Для каждой марки металла нужен определенный температурный режим:

• для ножей из низкоуглеродистой стали диапазон температур должен составлять 757-950 °С;
• клинки из высокоуглеродистых марок закаливают при 680-850 °С;
• легирующим сплавам потребуется разогрев до 850-1150 °С.

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.

Охлаждение и отпуск

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:

• если закаляемые лезвия нагревают докрасна, их остужают в масле, окуная в него трижды, чтобы каждое последующее охлаждение было продолжительнее предыдущего; последний этап – погружение в предварительно размешанную воду;
• для ножей с двухсторонними лезвиями, для придания им большей остроты и упругости, клинки, напротив, вначале опускают в воду на пару секунд, а затем в отработку;
• чтобы середина лезвия была максимально упругой, можно вначале прогреть ее металлическим прутком, затем на пару часов погрузить нож в кипяток, далее – в ледяную воду.

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.

Газовая цементация

В машиностроении распространена технология насыщения верхнего слоя стальных изделий углеродом в атмосфере углеродосодержащих газов. Известно, что такое производство удобно для массовой обработки деталей, так как:

1. Допускается регулирование плотности газов; тем самым формируется углеродистый слой с заданными свойствами.
2. Полный цикл термообработки (цементация, закалка, промывка и отпуск) проходит в одном месте — в шахтной (цементационной) печи.
3. Процесс экономичен, механизирован и автоматизирован.
4. Коробы с карбюризатором не нуждаются в прогреве, что сокращает время протекания цементации.
5. Скорость науглероживания деталей возрастает в 2 – 3 раза (сравнивая с другими методами), однородность слоя выше.
6. Температуру газовой смеси углеводородов (метан и окись углерода), доводят до 900-950°С.
7. После цементации технологическую цепочку завершает отпуск (закаливание).

Повышение твердости на открытом огне

В быту зачастую закалку проводят на открытом огне. Этот метод подходит исключительно для разового проведения процесса повышения твердости поверхности.

Всю работу можно разделить на несколько этапов:

1. для начала следует провести разведение костра;
2. на момент разведения костра подготавливаются две большие тары, которые будут соответствовать размеру детали;
3. для того чтобы костер давал больше жара нужно обеспечить большое количество углей. они дают много жара на протяжении длительного времени;
4. в одной емкости должна содержаться вода, в другой – моторное масло;
5. следует использовать специальные инструменты, при помощи которых будет удерживаться обрабатываемая раскаленная деталь. на видео часто можно встретить кузнечные клещи, которые наиболее эффективны;
6. после подготовки необходимых инструментов следует положить предмет в самый центр пламени. при этом можно деталь зарыть в самую глубь углей, что обеспечит нагрев металла до плавкого состояния;
7. угольки, которые имеют ярко белый цвет – раскалены больше других. за процессом плавки металла нужно следить пристально. пламя должно быть малиновым, но не белым. если огонь белый, то есть вероятность перегрева металла. в этом случае эксплуатационные качества значительно ухудшаются, а срок службы уменьшается;
8. правильный цвет, равномерный по всей поверхности, определяет равномерность нагрева металла;
9. если происходит потемнение до синего цвета, то это говорит о сильном размягчении металла, то есть он становится излишне пластичным. этого нельзя допускать, так как значительно нарушается структура;
10. при полном разогреве металла его следует убрать с очага высокой температуры;
11. после этого следует раскаленный металл поместить в тару с маслом с частотой 3 секунды;
12. завершающим этапом можно назвать погружение детали в воду. При этом периодически проводится взбалтывание воды. Это связано с тем, что вода быстро нагревается вокруг изделия.

При выполнении работы следует уделять внимание осторожности, так как раскаленное масло может нанести вред коже. На видео можно обратить внимание на то, какого цвета должна быть поверхность при достижении нужной степени пластичности. Но для закалки цветных металлов зачастую нужно оказывать воздействие температуры в промежутке ль 700 до 900 градусов Цельсия

На открытом огне провести нагрев цветных сплавов практически не возможно, так как достигнуть подобной температуры без специального оборудования нельзя. Примером можно назвать использование электропечи, которая способна нагревать поверхность до 800 градусов Цельсия

Но для закалки цветных металлов зачастую нужно оказывать воздействие температуры в промежутке ль 700 до 900 градусов Цельсия. На открытом огне провести нагрев цветных сплавов практически не возможно, так как достигнуть подобной температуры без специального оборудования нельзя. Примером можно назвать использование электропечи, которая способна нагревать поверхность до 800 градусов Цельсия.

Цементация металла в твердой среде

фракциями размером порядка 3-10 мм

Для создания смеси могут применяться два основных способа:

• В качестве основных компонентов используется сухая соль и уголь, которые необходимо основательно перемешать друг с другом, тем самым удастся снизить до минимума риск появления пятен во время химико-термической обработки стали;
• На подготовленный древесный уголь нужно лить соль, предварительно смешанную с водой до растворения. Далее созданную на основе этих компонентов массу необходимо поместить для высушивания, причем оптимально, когда влажность смеси не превышает 7%.

Из этих методик наиболее предпочтительной является вторая ввиду ее более высокого качества. Это проявляется в том, что с ее помощью можно создать более равномерную смесь для насыщения поверхности углеродом. В составе готового карбюризатора на долю древесного угля приходится порядка 70-90%, а остальное занимает углекислый кальций и углекислый барий.

Для проведения твердой цементации применяют ящики, куда помещают карбюризатор. Лучше всего использовать ящик, соответствующий форме обрабатываемых изделий. Дело в том, что это поможет улучшить качество цементированного слоя, при этом удастся сократить до минимума время, которое требуется для прогрева тары

Важно позаботиться об отсутствии утечки газов: эту проблему решают путем замазывания ящиков глиной, а затем накрывают сверху герметичными крышками

Важным моментом является и то, что прибегать к рассматриваемому варианту создания для непосредственного использования тары специальной формы имеет смысл в тех случаях, когда необходимо обработать посредством химико-термического метода большое количество деталей. Наибольшее распространение получили ящики, имеющие стандартную форму, которые различаются геометрическими размерами. Это дает возможность подбирать из них наиболее оптимальный вариант, который в наибольшей степени учитывает количество обрабатываемых изделий и размеры печи.

Обычно ящики изготавливают на основе малоуглеродистой или жаростойкой стали. Причем при выполнении обработки деталей при помощи твердого карбюризатора придерживаются следующей схемы:

• Нуждающиеся в насыщение углеродом детали следует разместить с чередованием в ящике, заполненном заранее приготовленной смесью;
• Далее готовят к работе печь, для чего ее прогревают до температуры 900-950 градусов, затем туда размещается рабочая тара;
• Сама операция по прогреву ящика выполняется при температуре от 700 до 800 градусов. Определить, что ящики прогрелись достаточно, можно по подовой плите, которая должна иметь однородный цвет;
• На заключительном этапе температуру печи увеличивают до отметки 900-950 градусов Цельсия.

Создание указанного температурного режима обеспечивает условия для проникновения диффузии в кристаллическую структуру металла активного углерода. Теоретически этот метод может применяться и для химико-термической обработки зданий, причем отдельные мастера способны справиться с этой задачей и своими силами. Однако в плане эффективности подобная обработка, проводимая в домашних условиях, отличается довольно невысокой эффективностью, причиной чего является долгая обработка и необходимость в создании высокого температурного режима.

Формирование лезвия и ручки клинка

Остывшую заготовку фиксируют в тисках и отсекают лишние части, придавая форму согласно заготовленным в соответствии чертежом лекалам. Точность удаления излишков металла ножовкой уменьшит длительность заточки изделия напильником. При вырезании хвостовика нужно учитывать, что его величина должна соответствовать длине пальцев. Придать ножу задуманную форму поможет обработка закреплённым на электроточиле абразивным диском.

При обтачивании спусков заготовку крепят к верстаку струбцинами. При выполнении этой операции необходимо контролировать симметричность обработки обеих сторон изделия, снимая слои металла под одним углом на всём протяжении спуска. Просверленные на ручке клинка отверстия позволят прикрепить накладки рукояти с помощью заклёпок. Когда будущий нож приобретёт задуманную форму, приступают к финишной обработке поверхности закреплённой на бруске наждачной бумагой. Мягкость отожжённого металла облегчает процесс формирования клинка, но для получения хорошего ножа сталь нужно закалить и отпустить.

https://youtube.com/watch?v=-rWxWfg12Uc