Закалка стали 65г в домашних условиях

Закалка пружинно-рессорной стали 65г

И холодное оружие согревает душу. Ара Багдасарян

Мастерская «Зброевы фальварак» на протяжении нескольких лет занимается изготовлением мечей и иного клинкового оружия для рыцарских фестивалей. Основной маркой стали, с которой работает наша мастерская, является сталь 65г.

Данная сталь в силу своих свойств, считается одной из лучших для изготовления длинноклинкового оружия предназначенного для рыцарских турниров.

Однако свойства стали, которые приобретаются в ходе изготовления меча, во многом есть результат правильной термической обработки . Так как же производится закалка стали 65г?

Нагрев стали, цвет в зависимости от температуры

Согласно справочнику, термообработка клинка должна происходить при следующих показателях:
закалка 830 (масло), отпуск 470 (воздух) HRC 38-45
закалка 810 (масло), отпуск 360 (воздух) HRC 44-49
закалка 830 (масло), отпуск 200 (воздух) HRC 44-49
В зависимости от толщины и площади детали, при отпуске от 200 до 400 градусов, может быть получена твердость в 55 единиц.
В случае с нашей мастерской, мы даем закалку на клинок в 52-55 единиц, соответственно закалка клинка происходит при температуре 830, а отпуск при 200 градусах. Конечно, это большая твердость для стали 65г, в этом процессе главное опытность термиста , потому что не правильно каленый клинок станет хрупким. Нужно чтобы клинок был достаточно мягким, т.е. при ударе о кромку лезвия не возникало сколов, кромка должна проминаться, а не откалываться.
Испытания нашей мастерской показали, что наши клинки соответствуют данным требованиям. Но еще раз, хочется повториться, что в деле термической обработки самое важное, это опыт термиста.
Сам процесс термической обработки стали происходит так:
Клинок перед закалкой нужно подогреть, а затем положить на коробчатый или П-образный противень и засыпать слоем отработанного древесно-угольного карбюризатора (так же может использоваться бура, у нее есть положительные свойства. Клинок после термообработки в среде буры требует меньшей шлифовки. Затем печка нагревается до температуры 830 градусов и выдерживается определенное время, в зависимости от толщины заготовки, в нашем случае клинка. Затем меч достается из печи и погружается в бак с маслом. Нужно помнить, что горячие детали с углем могут вспыхнуть и посему нужно быть осторожным при выполнении этого процесса. Также, нужно не забывать, что детали не должны успеть остыть после того как будут извлечены из печи. То есть бак с маслом должен находиться на весьма близком расстоянии от печи. Будет правильным, после закалки в масле обезжирить заготовку в горячем (90 град.) водном растворе ПАВ, например “Фери” или более дешевых аналогах. В крайнем случае, можно обезжирить клинок таким способом: дать маслу стечь, и просушить при температуре около 300 градусов, 2 часа, в результате масло высохнет, после чего можно делать отпуск на заданную твердость.
Небольшие заготовки охлаждаются на воздухе, крупные – в замкнутом пространстве (ящике).
Если требования к твердости не предъявляются, то можно и вообще не калить. Сделайте отжиг-нормализацию. Получите мелкозернистую, ровную структуру. Что касается времени отпуска, то есть правило. Чем больше углерода в стали, тем меньше должна быть скорость нагрева (это правило касается и отжига и закалки).
В целом, этот процесс требует большого опыта, т.е. сделать все по инструкции в данном случаи не получится.
Поэтому ищите хорошего термиста или готовьтесь к серьезному испытанию и материальным затратам.

Итак, проведем исследование Стали 65Г

1. Расшифровка марки стали. Участок диаграммы Fe-FeC

В этом разделе мы расшифруем марку «Сталь 65Г». Цифры указывают среднее содержание углерода сотых долях процентов. К углеродистым конструкционным качественным сталям (ГОСТ 1050-88) относят марки: 0,5; 0,8; 10; 15; 20; 25; 30; 35; 40; 45; 50; 55; 60; 65.

Сталь 65Г углеродистая, качественная, конструкционная, рессорно-пружинная, углерода 0,65%, с содержанием марганца ( Mn ) 0.9 – 1.2%

Применение: рессоры, пружины и другие детали, от которых требуются повышенные прочностные и упругие свойства, износостойкость; детали, работающие в условиях трения при наличии высоких статических и вибрационных нагрузок.

Рисунок 1.1 – Участок диаграммы железо-углерод

2. Фазовые превращения

Постоим термокинетическую кривую охлаждения для стали 55 с использованием правила фаз.(рисунок3.1)

Рисунок 3.1 – Термокинетическая кривая охлаждения

4. Нахождение концентрации углерода. Нахождение количество фаз в процентах

4.1. Правило концентрации

Это правило используется для определения компонента в каждой из фаз двухфазной области. Для этого через данную точку проводятся горизонтальная прямая (канода) до пересечения с границами двухфазной области. Проекция точки пересечения каноды с границей данной фазы на ось концентраций дает концентрацию компонента В в этой фазе.

Из рисунка 4.1 видно что в точке Х_ф концентрация углерода равно приблизительно 0,015 процента, а в точке Х_а оно равно приблизительно 0,7 процентов.

Из рисунка 4.1 видно что в точке Х_ф концентрация углерода равно приблизительно 0,1 процента, а в точке Х_а оно равно приблизительно 0,7 процентов.

4.2. Правило отрезков (рычага)

Из расчетов видно, что в точке b концентрация аустенита составляет 30%, а феррита 70%.

Рисунок 4.1 – Диаграмма состояния сплавов

5. Технологический процесс термообработки

Для нашей стали мы проведем процесс термообработки закалки, а затем среднетемпературного (среднего) отпуска. Но для начала разберемся в назначении каждой стадии термообработки, фазовых превращений и полученными структурами и свойствами стали.

5.1. Назначение стадий термообработки

Закалка –термическая обработка, заключающаяся в нагреве стали до температуры выше линии GSK, выдержке при этой температуре и охлаждении со скоростью, обеспечивающей получение мартенсита (не ниже критической). Минимальная скорость охлаждения, при которой не успевает пройти диффузионный распад аустенита на феррито-цементитную смесь, называется критической скоростью закалки на мартенсит. Скорость охлаждения обеспечивается определённой охлаждающей средой (вода, растворы солей, масло, для некоторых сталей – воздух). Назначение закалки заключается в получении мартенситной структуры.

Отпуск – термическая обработка, заключающаяся в нагреве закалённой стали до температуры ниже линии PSK, выдержке при этой температуре и охлаждении. Отпуск стали способствует снятию внутренних напряжений и получению необходимых свойств стали. Отпуск имеет важное практическое значение. Именно в процессе отпуска формируются окончательные структуры и комплекс эксплуатационных свойств сталей. Назначение среднетемпературного (среднего) отпуска заключается в том, что структура мартенсита переходит в троостит отпуска.

5.2. Фазовые превращения и получаемые структуры и свойства

Структура низкоуглеродистой стали после нормализации феррито-перлитная, такая же, как и после отжига, а у средне- и высокоуглеродистой стали – сорбитная;

Структура стали при закалке при нагреве до 840 ◦С перейдет в аустенит, а в дальнейшем при охлаждении в мартенсит закалки при этом свойства структуры станут твёрдыми, хрупкими, напряжёнными и неустойчивыми. При дальнейшей термообработке среднетемпературным (средним) отпуском структура мартенсита закалки перейдет в троостит отпуска. При этом троостит отпуска будет, имеет следующие свойства структуры, такие как высокий предел упругости и повышенная вязкость.

5.3. Режим термообработки

Сначала сталь в течении 15-20 минут нагревают до температуры 840 ◦С при этом структура – аустенит . После этого ее быстро охлаждают в воде и структура изменяется на мартенсит закалки. Затем сталь вновь нагревают, но в течении 60-120 минут и на температуру 400 ◦С . После этого охлаждают любым способом и структура из мартенсита закалки изменяется на троостит отпуска.

Полный отжиг заключается в нагреве доэвтектоидной стали на 30-50°С выше температуры, соответствующей точке АС3, выдержке при этой температуре для полного прогрева и завершения фазовых превращений в объеме металла и последующем медленном охлаждении.

Критическая точка Ас3 стали 65г равна 740ºС. Поэтому температура нагрева в соответствии с определением полного отжига составляет 770-790ºС. При этой температуре имеем структуру аустенита (100%). При снижении температуры до Аr3 начинают появляться первые зерна феррита. При дальнейшем снижении температуры до Аr1 из аустенита будут образовываться только зерна феррита, а содержание углерода в остающемся аустените будет увеличиваться и при температуре Аr1 достигнет 0,8%. При снижении температуры ниже Аr1 из аустенита будет образовываться перлит. После отжига сталь имеет низкую твердость и прочность при высокой пластичности. Отжиг облегчает обработку, резание стали.

6. Использование стали после термообработки в реальных условиях

Как было сказано раньше после отжига структура сплава состоит из зернистого троостита отпуска. Его твердость находится на уровне HRC 40-45, что позволяет задать высокие пределы упругости и выносливости. Благодаря таким свойствам чаще всего данный вид сплава применяется для рессор, пружин и других упругих элементов. Например, пружина может быть изготовлена из любого материала, имеющего достаточно высокие прочностные и упругие свойства, такими свойствами обладает и сталь после закалки и среднетемпературного (среднего) отпуска. Так же такие свойства стали позволяют использовать ее в рессоре (упругом элементе подвески транспортного средства). Рессора передаёт нагрузку с рамы или кузова на ходовую часть (колёса, опорные катки гусеницы и т. д.) и смягчает удары и толчки при прохождении по неровностям пути. Изготовляется из термически обработанной стали и торсион— вал, работающий на кручение и выполняющий функцию упругого элемента (рессоры, пружины). Свойства стали после среднетемпературного (среднего) отпуска позволяют торсионному валу выдерживать большие напряжения кручения и значительные углы закручивания (десятки градусов).

Таким образом, упругие элементы являются неотъемлемыми деталями для таких транспортных механизмов как автомобиль, самолет, локомотив и др., так как они предназначены для накапливания и поглощения механической энергии. И изготовление стали после отжига позволяет использовать во многих областях производства.

Как было сказано раньше после нормализации структура сплава состоит из сорбита. Его твердость находится на уровне 250. 350 НВ, что позволяет задать высокие пределы упругости и выносливости.

|	следующая лекция ==>
РАБОТА МАШИНЫ ПОСТОЯННОГО ТОКА В РЕЖИМЕ ГЕНЕРАТОРА	|	Приемников звездой

Дата добавления: 2015-05-06 ; Просмотров: 8426 ; Нарушение авторских прав? ;

Нам важно ваше мнение! Был ли полезен опубликованный материал? Да | Нет

Советы по закалке стали в домашних условиях

Как закалить нож в домашних условиях? Такой вопрос возникает у многих домашних умельцев. Закалка металла — это один из видов термообработки, которая позволяет деформировать и изменять состояние вещества.

Таким способом улучшения свойств оружия пользовались еще с давних времен. К примеру, в Средневековье закалку использовали для повышения прочности и твердости различных предметов: начиная от обычных ножей и заканчивая топорами и серпами.

Благодаря развитию технологий, сейчас данная термообработка доступна не только на промышленных предприятиях, где есть специальное оборудование, но и в домашних условиях. Об этом мы подробно поговорим в данной статье.

Особенности закалки стали

Как уже говорилось ранее, закалка является одним из видов термообработки металлов. Она подразумевает нагрев температуры тела до такой степени, что становится доступным изменение его кристаллической решетки. После такой обработки нож или другой объект из металла становится несколько тверже и прочнее, плюс к этому полностью теряется его пластичность до следующей закалки.

Также существует понятие отпуска. Это другой вид термообработки, с помощью которого понижается напряжение металла, которое он приобретает в процессе закалки.

Стоит знать, что закалка производится исключительно над нержавеющими стальными телами, а также сплавами, из которых они изготавливаются. Благодаря своей структуре изделие обладает высоким показателем твердости, который влияет на его хрупкость. При правильной термообработке, а также последующем быстром отпуске можно снизить хрупкость объекта и позволить его использование во множестве сфер.

Правильное охлаждение (отпуск)

Для того чтобы добиться необходимых свойств металла, нужно с ответственностью подойти к выбору охлаждающей среды, в которой данный процесс будет протекать.

Перечень охлаждающих сред, которые подойдут для нашего дела, выглядит следующим образом:

• Одна среда с жидкостью. Лучше всего подойдет холодная вода. Тело помещается внутрь и находится там до своего полного охлаждения.
• Две среды с разными жидкостями. Как и в первом случае, в первую среду помещается вода, и изделие первым делом отправляется туда. После первостепенного охлаждения оно помещается в масло или солевой раствор.
• Далее идет стандартное струевое охлаждение. Здесь ничего сложного и особенного: изделие просто размещается под струю холодной воды до охлаждения. Отлично подойдет для случаев, когда необходимо нагреть какой-то отдельный элемент всего изделия.
• Метод специального ступенчатого охлаждения, в котором используется несколько различных температурных режимов.

Правильный температурный режим

Перед началом процесса закалки стали в домашних условиях необходимо разобраться в температурном режиме, который обязательно нужно соблюдать для достижения качественного результата. Изделие необходимо равномерно нагреть до температуры порядка 700−850 градусов Цельсия, после чего быстро отпустить до 400−500 одним из вышеописанных способов.

Как закалить металл в домашних условиях

Существует большое количество способов, подразумевающих различную технику и другие приспособления. Однако в данной статье мы рассмотрим два наиболее популярных, которые лучше всего подойдут для домашних условий: в печи или духовке и на костре.

Принципиального различия между данными способами не существует. Главное — поместить нож или другое изделие в печь или костер и следить за его температурой.

Первым делом происходит отжиг, то есть главный шаг термообработки. Важно следить за температурой стали и не допустить перегрева. Если нет специального прибора, которым можно измерить ее текущий показатель, можно оценивать его по цвету каления:

• Оранжевый — от 950 до 1000 градусов;
• Красно-оранжевый — от 900 до 950;
• Красный — от 800 до 900;
• Темновато-красный — от 750 до 800 градусов;
• Красно-бордовый — от 700 до 750;
• Бордовый — от 650 до 700;
• Коричнево-красный — от 550 до 650;
• Красновато-коричневый — от 500 до 550 градусов.

Также проверить готовность закалки можно с помощью обычного магнита. Если он перестал «липнуть» к металлу, то его температура составляет порядка 760 градусов, и необходимо как можно быстрее переходить к охлаждению.

Для более удобного отпуска также можно сверяться по цвету изделия, таким образом:

• Серый — 350 градусов;
• Голубой — 300−350 градусов;
• Синий — 300 градусов;
• Фиолетовый — 280 градусов;
• Красно-коричневый — 260 градусов;
• Желто-коричневый — 250 градусов;
• Соломенно-желтый — 240 градусов;
• Светло-желтый — 200−240 градусов.

Итак, как видите, довольно просто произвести закалку изделия из стали в домашних условиях. Однако всегда нужно помнить о мерах безопасности, а также иметь в виду инструкцию, описанную в данной статье.

Сталь 65г для ножей: плюсы, минусы и особенности

Сталь для ножей представляет собой сочетание углерода и железа. В зависимости от предназначения и требуемых качеств, пропорции могут значительно отличаться. Кроме этого, для достижения высоких показателей прочности, долговечности и твердости, могут применяться различные добавки и компоненты, улучшающие свойства исходного материала.

Главная задача большинства оружейников – разработать или воспроизвести такую сталь для ножа, которая будет иметь высокую прочность и при этом не менее высокую твердость.

На сегодняшний день, одной из самых популярных сталей для ножей принято считать сплав 65г. Именно о ней и пойдет речь далее.

Общие сведения о стали 65г

Такая сталь пользуется огромной популярностью из-за своей относительно низкой стоимости. Относится к пружинно-рессорному виду и отлично проходит процедуры воронения и чернения. Из-за своих особенностей применяется для изготовления метательных ножей, крайне редко используется для создания разделочных ножей. Связано это с тем, что такая сталь крайне быстро окисляется и покрывается ржавчиной.

Если говорить о закалке, то этот материал не боится перегрева. Однако, если температуры достаточно высокие, то ударная вязкость довольно быстро снижается, что в свою очередь неизбежно приводит к большому росту зерен в мелкой текстуре волокон.

За счет добавления Марганца, такой сплав еще называют раскисленной сталью, это касается абсолютно всех материалов, содержащих такой компонент. Свои свойства ножи приобретают в тех случаях, когда в процессе закаливания было достигнуто перлитное превращение.

Плюсы стали 65г

Несомненно, большой популярностью эта сталь пользуется не только благодаря низкой стоимости производства, но и по другим, немаловажным пунктам:

• Очень высокая твердость. Это означает, что при существенных нагрузках материал не будет деформироваться, ломаться или разрушаться.
• Большая устойчивость к ударам, деформациям. Именно за это качество, такую сталь принято использовать для метательных ножей, клинков, реже – для медицинских инструментов.
• Простота в заточке.
• Высокая сопротивляемость разрыву.

Стоит отметить, что цифра «65» в названии означает процентное содержание углерода в составе сплава в сотых долях. Буква «Г» говорит о том, что основной легирующий элемент это Марганец. Именно благодаря ему, сплав приобретает большинство вышеописанных свойств.

Минусы стали 65г

Как и у любого сплава, у этой есть ряд минусов, которые не дают использовать этот материал в определенных целях:

• Из-за того, что данный материал относится к группе углеродсодержащих соединений, он крайне сильно подвержен коррозии.
• Хоть данная сталь и легко затачивается, она достаточно быстро теряет заточку. Именно поэтому нужно постоять следить за режущей кромкой и за ее сведением, постоянно подтачивать нож.
• Довольно весомые ограничения по применению.

Преимущества и недостатки являются больше относительными, их не всегда можно применить ко всем ножам, сделанным из данного сплава. Это обусловлено тем, что у каждого производителя технология производства либо немного, либо серьезно отличаются друг от друга.

Особенности

Из-за своих свойств, сталь 65г не подходит для сварки. Но стоит отметить, что спектр использования довольно широк, даже если не брать во внимание холодное оружие. Из нее делают различные пружины, рессоры, корпуса подшипников, узлы и металлоконструкции. Она нашла применение даже в грузовых машинах – при создании рессоры заднего моста применяют именно этот материал.

Чтобы материал сохранял свои свойства и не покрывался ржавчиной его необходимо держать в сухом помещении, а изделия периодически покрывать маслом.

Благодаря своей дешевизне и довольно приличным свойствам, сталь 65г используют в качестве аналогов таких материалов, как: 55С2, 60С2, 70, 70Г, У8А, 9Хс.

Итоги

Подводя итоги, стоит отметить, что такая сталь часто используется для спортивного вида холодного оружия, а также орудий для турниров. Ведь именно при таком сценарии использования необходима стойкость к ударам и низкая стоимость изделия.

Делать ножи из этой стали будут еще долгое время, но все же в более специализированных отраслях. Хоть и ножи из такой стали почти не используют на кухне, особенно в последнее время, любителей мастерить клинки из остатков такого сплава предостаточно.