Tepelným zpracováním je možné změnit strukturu kovu a zlepšit jeho vlastnosti. Po vytvrzení se ocel stává tvrdší, odolná proti opotřebení a trvanlivá. Existuje několik způsobů, jak vytvrdit kov doma.
proces kalení
Doma možná budete potřebovat kalit různé kovové předměty. Takový postup někdy vyžadují nože, šroubováky, hřebíky, drát.
Jaký je proces temperování
Samotný proces kalení se skládá z následujících kroků:
- ocel se zahřívá, dokud se barva nezmění na červenou;
- kov se rychle ochladí ve vodě nebo oleji.
Po takovém tepelném zpracování může být kov nejen tvrdší, ale také křehčí a křehčí. Často se proto kromě kalení provádí i popouštění kovů.
Jaký druh oceli lze kalit
Ne všechny druhy kovů lze kalit doma. Ocel, ze které jsou vyrobeny předměty používané v každodenním životě, je klasifikována do 3 hlavních typů:
- s vysokým obsahem uhlíku;
- strukturální a instrumentální;
- nízkouhlíkové.
Pro kalení prvního typu oceli je zapotřebí speciální zařízení – muflová pec. Taková kamna mohou běžet na modré palivo, pevná paliva a elektřinu. Proto se oceli s vysokým obsahem uhlíku málokdy kalí doma. Příležitost k tomu mají pouze majitelé dílen nebo příměstských částí.
Předměty z konstrukční nebo nástrojové oceli se kalí mnohem snadněji. Takový kov se snadno tepelně zpracovává, a to i v městském bytě. Konstrukční a nástrojovou ocel lze kalit i plynovým sporákem nebo hořákem.
Nízkouhlíkové oceli nelze kalit konvenčními metodami ani ve výrobě, ani doma. Kov, ze kterého se vyrábí například obyčejné hřebíky, po tepelném zpracování nijak nemění své vlastnosti díky nízkému obsahu uhlíku. Kov zůstává stejně měkký a poddajný jako před vytvrzením.
Kalení nízkouhlíkového kovu je možné. Ale v tomto případě se pro zvýšení tvrdosti používá speciální technologie pro zvýšení procenta uhlíku obsaženého v oceli. Doma se k tomu často používá grafit z baterií rozemletý na prášek. Elektrický oblouk prochází mezi kovovým předmětem vyžadujícím kalení a grafitem.
Jak kalit kov doma: teplota pro různé třídy oceli
Každá konkrétní třída oceli musí být vytvrzena při určité teplotě. Pokud toto pravidlo není dodrženo, produkt se může ukázat jako:
- příliš tvrdý a křehký;
- není dostatečně pevná.
V prvním případě se okraj výrobku při ostření nebo použití k určenému účelu rozpadne. Pokud kov zůstane příliš viskózní, okraj se během provozu výrobku začne ohýbat.
Tabulka teplot kalení
Zjistit přesnou jakost oceli je někdy doma nemožné. Proto domácí řemeslníci často používají průměrné teploty při tepelném zpracování s ohledem na typ kovu a tepelné barvy.
| Ocelový typ | Teplota zpracování, ºС | Žárovka barva |
|---|---|---|
| strukturální | z 870 900 na | světle červená barva |
| instrumentální | z 755 765 na | třešňově červená tm |
| nerezová ocel | z 1050 1150 na | tmavě žlutá barva |
Indikátory teploty a barev
Pokud je stále znám jakost oceli, správnou teplotu pro její kalení lze zjistit ze speciálních tabulek. Obtíží v tomto případě bude pouze určení stupně ohřevu při samotném žhavení. Hodnoty teploty při zahřívání můžete zjistit barvou oceli.
| Teplota ohřevu, ºС | barva horké oceli |
|---|---|
| 530-580 | hnědá, viditelná ve tmě |
| na 650 | hnědá přecházející do červena |
| na 730 | červená-tmavá |
| na 770 | tmavě červená přecházející do třešně |
| na 800 | červená s třešňovým nádechem |
| na 830 | třešňově červené světlo |
| na 950 | světle červená barva |
| na 1050 | oranžový |
| na 1150 | tmavě žlutá barva |
| na 1250 | světle žlutá barva |
| na 1350 | žlutá jasná |
Odborný komentář. Konstantin, nožíř:
„Při domácím kalení není možné kov příliš prudce zahřát. Nejprve se musí obrobek pomalu zahřát na 500ºС. Dále se provede rychlý ohřev na požadovanou teplotu. Obrobek musíte udržet v ohni tak dlouho, aby se zahřál na správné hodnoty pro celou svou tloušťku.
Kalení kovu doma: co je potřeba
Než budete pokračovat s kalením kovu, stojí za to zkontrolovat, zda byl dříve v podniku tepelně zpracován. K tomu potřebujete:
- zahřejte páječku;
- přejeďte jimi po povrchu obrobku.
Pokud se páječka lepí na kov, o tepelném zpracování nemůže být ani řeč. Pokud se odrazí, kalení bylo provedeno příliš tvrdě. Hladký průchod páječky svědčí o dobrém tepelném zpracování.
Příprava kalení
Pro zpracování oceli doma potřebujete:
- určit způsob jeho ohřevu na požadovanou teplotu;
- určit chladicí médium;
- vyzvednout nehořlavé nádoby pro chlazení;
- vyberte ohnivzdorné místo, kde bude postup prováděn.
Metody zahřívání
Kovové předměty lze kalit doma jak na otevřeném ohni, tak v uzavřených pecích nebo pecích. První způsob je nejjednodušší. Kalení se v tomto případě provádí na plynovém sporáku nebo pomocí hořáku. Nevýhodou zpracování na otevřeném plameni je nerovnoměrný ohřev. Tato metoda také umožňuje kalit pouze výrobky malých velikostí.
Při kalení v pecích nebo pecích se výrobky ohřívají rovnoměrně po celé ploše a tloušťce. Nevýhodou této metody je, že tepelné zpracování je v tomto případě možné pouze v dílně vybavené ventilací nebo na ulici.
Chladící médium
Jako médium pro chlazení během kalení vlastníma rukama můžete použít:
- voda;
- vzduch;
- minerální olej.
Když se horký obrobek ochladí ve vodě, vytvoří se kolem něj vzduchové bubliny, které mohou nepříznivě ovlivnit konečný výsledek. Proto, když jsou obrobky ochlazovány v tomto médiu, předpokládá se, že jsou krouceny nebo se s nimi dělají „míchavé“ pohyby. Chlazení vzduchu vyžaduje speciální zařízení, která vytvářejí silné směrové proudění.
Olej používaný při kalení je obvykle jednoduchá těžba nerostů. Správné a bezpečné temperování oceli v oleji je možné pouze na ulici nebo ve velké dílně s ventilací. Když je horký sochor ochlazen v oleji, na několik sekund vzplane a vydává štiplavý kouř.
Metody kalení oceli doma
Poté, co se rozhodnete pro způsob ohřevu a připravíte všechny potřebné nástroje a přípravky, můžete začít kalit vlastníma rukama.
Otevřený oheň: jak temperovat
Tato technologie se používá, když je potřeba kalit drobné kovové výrobky. Proces nejčastěji probíhá v kuchyni se zapnutým plynovým hořákem nebo v dílně pomocí hořáku. Nejobtížnější věcí v této technice je zajistit rovnoměrné vytápění.
Aby bylo možné kov kvalitně vytvrdit doma plynovým hořákem, je nutné při zahřátí výrobku zajistit, aby se jeho barva měnila rovnoměrně po celé ploše. Chlazení obrobku v kuchyni je povoleno pouze s použitím vody.
Jak správně vytvrdit kov doma v oleji
V tomto případě se kov také zahřeje na teplotu požadovanou pravidly, zahřeje se na plnou tloušťku a spustí se do oleje. Nádoba na olej by se měla brát jako úzká stabilní. Snížíte tím nebezpečí požáru. Olej lze nalít do nádoby z trubky o průměru 7-10 cm, před vytvrzením se olej zahřeje na teplotu asi 60ºС.
Kalení uzavřeným způsobem
Pro kalení pomocí této technologie se vyrábí muflová pec:
- rám vypalovací komory požadovaných rozměrů je slepený ze silné lepenky;
- zakryjte rám šamotem;
- navinout topnou spirálu z drátů kolem šamotu;
- aplikovat tepelnou izolaci.
V takové peci může teplota kalení bez rizika vyhoření uhlíku v oceli dosáhnout až 1200ºС. Ze žáruvzdorných cihel je také možné vyskládat kamna stejného designu jako běžná kamna na dřevo, ale menších rozměrů. V takových kamnech lze kov zahřát až na 1400ºС.
Vlastnosti kalení pro nože
Kalení nožů, ale i jiných kovových předmětů, se provádí v souladu s teplotním režimem pro konkrétní jakost oceli. Vezmeme-li jako příklad nůž z běžné značky materiálu 95X18, bude proces kalení vypadat takto:
- normalizace – zahřátí až na 1150ºС, expozice (1 minuta na 1 mm tloušťky kovu), chlazení na vzduchu do vychladnutí;
- samotné vytvrzení – zahřátí na 1050ºС, expozice 1 min / 1 mm, chlazení v oleji;
- dovolená.
Jak uvolnit tvrzený kov doma
Od normalizace kované oceli – procesu, kterým získává jemnozrnnou strukturu – lze v mnoha případech upustit. Dovolená během otužování je vždy povinným postupem. Díky této operaci se zvýší plastické vlastnosti kovu. Po temperování se kalená ocel stává méně křehkou, nedrolí se a déle vydrží. Postup spočívá v zahřívání kovu na nepříliš vysokou teplotu po dlouhou dobu.
U většiny druhů kovů kalených doma se popouštěcí teplota pohybuje od 130 do 250ºС. Proto lze takové následné zpracování provádět i v troubě plynového sporáku. Prázdninové nože se nejčastěji dělají při 150ºС po dobu 2 hodin.
Kalení kovů je jednoduchý postup, ale vyžaduje dodržování určitých pravidel a bezpečnostních opatření. Když odoláte teplotě požadované pro tento konkrétní druh oceli, můžete získat kvalitní produkt, který v budoucnu vydrží co nejdéle.
3 způsoby samotvrdnutí kovu
Povíme si o třech způsobech, jak doma kalit kov, chlazení a kontrole kvality. Jak správně kalit ocel v oleji a na otevřeném ohni. Jaký olej vybrat. Vlastnosti kalení hliníku a mědi.
Jak se dá kalit kov doma, ví snad každý řemeslník, který pracuje s klempířským nebo tesařským nářadím. Předpokládá se, že k tomu stačí zahřát produkt do červena a poté jej ochladit v nádobě s vodou.
V domácí dílně lze však tímto způsobem získat pouze tvrdý a křehký kov, který je docela vhodný pro dláta a nože, ale nevhodný pro kladiva, hroty nebo dláta. Režimy tepelného zpracování závisí na jakosti oceli a požadovaných parametrech výrobku po kalení, mezi něž patří nejen tvrdost, ale také pevnost, odolnost proti opotřebení, tažnost a houževnatost.
V domácích dílnách zpravidla neexistují žádné měřicí přístroje, pomocí kterých byste mohli zjistit teplotu součásti. Proto, aby se součást vytvrdila, musí být hranice ohřevu a popouštění rozpoznány podle barvy kovu nebo jeho odstínu.
Kromě toho musí mistr před kalením jakéhokoli produktu určit (alespoň přibližně) jakost oceli nebo slitiny, ze které je vyroben.
Postupem času se nashromáždí znalosti a dovednosti, ale i pro úspěšné vytvrzení vrtačky, frézy nebo nějakého spojovacího prvku doma bude muset začínající termista nejprve doplnit svou teoretickou zavazadla, komunikovat se zkušenými specialisty a provést několik zkušebních kalení. .
Metody kalení kovů v domácnosti
Chcete-li kovový výrobek vytvrdit doma, měli byste se nejprve rozhodnout o způsobu jeho zahřátí na požadovanou teplotu a také o výběru nádob na chladicí kapaliny.
Kromě toho si musíte vybrat domov nebo místo na dvoře, kde můžete cvičit otužování při dodržení všech bezpečnostních požadavků. Pro ohřev lze použít zdroje otevřeného ohně. Ale tímto způsobem bude možné zahřát a vytvrdit pouze části malého objemu.
Kromě toho otevřený plamen způsobuje oxidaci a oduhličení, které nepříznivě ovlivňují povrchovou vrstvu kovu. Teplota ohřevu domácích řemeslníků je zpravidla určena barvou zahřátého obrobku.
Níže uvedený obrázek ukazuje tabulku barev, bez které není možné správně kalit výrobek z uhlíkové oceli. U legovaných ocelí bývá teplotní rozsah posunut nahoru o 20÷50 °C.
Pro vytvrzení ocelového výrobku úplným a rovnoměrným ohřevem je nejlepší použít zdroje tepla, jako jsou kovárny a uzavřené pece. Toto zařízení si snadno vyrobíte sami ve své domácí dílně a můžete jej provozovat uvnitř i venku.
Pro tlakování v kovárně se obvykle používá průmyslový vysoušeč vlasů a jako palivo je vhodné dřevěné uhlí, které se prodává v každém supermarketu. Malá uzavřená pec se snadno vyrobí z několika desítek šamotových cihel. Současně, v závislosti na způsobu kalení kovu v něm, je možné nejen kalit, ale také provádět temperování s ohřevem celého objemu produktu.
Nejjednodušší způsob je s chladicími nádržemi a upínacím nástrojem. Pro chladicí kapalinu postačí jakákoli nehořlavá nádoba dostatečné velikosti a díl lze držet a pohybovat s ním kleštěmi nebo háky s rukojetí vhodné délky. Video níže ukazuje, jak si můžete vytvrdit sekeru doma pomocí domácí kovárny a dvou nádob s různými chladicími médii.
Kalení na otevřeném ohni
Nejjednodušší způsob, jak vytvrdit malou součást doma, je zahřát ji na otevřeném plameni na správnou teplotu podle vzorníků barev.
Jako zdroj vytápění v takových případech můžete použít plynový hořák, foukačku, nebo dokonce hořák domácího plynového sporáku. Hlavní nevýhodou takového kalení je obtížnost rovnoměrného ohřevu produktu v celém objemu, protože plamen vytváří vysokou teplotu v úzké, omezené oblasti.
Tato metoda je vhodná, když je potřeba vytvrdit konec podlouhlého výrobku, například řeznou část vrtáku nebo ostří dláta, nebo malou část o velikosti několika centimetrů.
Dalším problémem, se kterým se může potýkat domácí kutil, který se rozhodne kalit uhlíkovou ocel otevřeným plamenem, je silná oxidace a vyhoření uhlíku v povrchové vrstvě železa, což vede k degradaci jeho struktury.
Běžná média pro samoohřev
Pro kalení ocelí doma se obvykle používají tato chladicí média: vzduch, voda a vodné roztoky, minerální olej. Jako vodné roztoky se obvykle používá 10-15% chlorid sodný (kuchyňská sůl) a obvyklou motorickou prací je nejčastěji minerální olej v domácích dílnách.
K vytvrzení jednotlivých částí výrobku s různou tvrdostí se používá kalení s postupným chlazením ve dvou prostředích. Každé z těchto kalicích médií se vyznačuje vlastní rychlostí ochlazování, která přímo ovlivňuje strukturu zpracovávaného kovu.
Například vzduch ochlazuje ocel rychlostí 5÷10 °C za sekundu, olej na 140÷150 °C a voda (v závislosti na teplotě) na 700÷1400 °C.
Abyste svůj výrobek správně a bez problémů vytvrdili, musíte znát značku kovu, ze kterého je vyroben, protože na tom závisí jak teplota ohřevu, tak způsob chlazení. Řemeslníci pro své výrobky jako suroviny nejčastěji používají použité výrobky z rychlořezných a nástrojových ocelí, které lze kalit v domácí dílně.
Níže uvedená tabulka ukazuje doporučené teplotní podmínky a chladicí média pro různé oceli.
Kalení kovu v oleji
Olej vede teplo poměrně špatně, což přispívá k pomalejší tvorbě konstrukčních prvků oceli. Pokud se tedy vytvrdí v olejovém médiu, získá spolu s tvrdostí i pevnost a pružnost.
Ve výrobě se pro kalení obvykle používá průmyslový olej I-20 nebo moderní kalicí oleje jako “Thermoil”, “Thermo” nebo “Voltex”. V domácích dílnách řemeslníci využívají to, co je k dispozici. Nejčastěji se jedná o nový nebo použitý motorový olej.
Pro bezpečné vytvrzení součásti v takovém oleji doma je třeba pamatovat na to, že má mnohem nižší bod vzplanutí ve srovnání s průmyslovými kalicími kapalinami a když je do něj ponořen horký kov, na krátkou dobu se vznítí za uvolnění štiplavého kouře .
Tužící nádoba používaná v domácí dílně by proto měla mít minimálně exponovaný povrch a měla by být používána pouze venku nebo ve větraném prostoru. Kromě obvyklých kbelíků a plechových dóz je jedním z nejběžnějších provedení takové nádoby, kterou používají domácí řemeslníci, podlouhlý kus trubky vhodného průměru se svařovaným dnem.
Výroba komory pro kalení kovu
Hlavním materiálem pro výrobu pouzder domácích ocelových kalících pecí jsou pevné žáruvzdorné materiály ve formě bloků různých velikostí a šamot.
V takové peci se dosahuje teploty přes 1200 °C, takže je možné kalit výrobky nejen z uhlíkové nebo nástrojové oceli, ale i z vysoce legované oceli. Při výrobě domácích pecí ze šamotové hlíny se nejprve vyrobí kartonový rám podle tvaru a velikosti pracovní komory, který se následně pokryje vrstvou šamotu.
Přes něj se navine topná spirála a poté se nanese hlavní tepelně-izolační vrstva. U této konstrukce je topná oblast izolována od topného tělesa, což je důležité, když je potřeba kalit ocel citlivou na oxidy a vyhoření uhlíku.
Nejběžnějším provedením domácích kalících pecí jsou instalace, jejichž tepelná tělesa jsou vyrobena ze šamotových cihel nebo podobných žáruvzdorných materiálů. Provozní teplota těchto materiálů je více než 1400 ° C, takže v takových pecích lze kalit téměř jakýkoli typ oceli a mnoho žáruvzdorných slitin.
Strukturálně je taková domácí pec podobná běžné troubě na dřevo, jen je mnohem menší. Ohřev kovu v něm se provádí pomocí elektrické spirály uložené v drážkách po obvodu vnitřního prostoru.
Pokud je potřeba kvalitně kalit ocel, je nutné ji zahřát na přesně nastavenou teplotu, proto je většina těchto domácích domácích výrobků vybavena termostaty (lze volně zakoupit na Aliexpressu).
Video níže ukazuje zařízení takové domácí pece s koncovým plněním a termostatem, které umožňuje kalit ocel s přesnými teplotními podmínkami. Jeho tepelné těleso je vyrobeno z mullitovo-křemičitých žáruvzdorných desek ShPT-450.
Podrobný popis konstrukce a doporučení pro vytvoření pece s horním plněním, ve které lze kalit výrobky o délce až 54 cm, si můžete prohlédnout v následujícím videu. Zde je tepelné těleso pece ze šamotových cihel (typ ShB) a dále je použit termostat. Kromě horního plnění je funkcí tohoto zařízení kanthalová cívka, která vydrží mnohonásobně déle než tradiční nichrom a fechral.
Jak si vzít dovolenou na vlastní pěst
Popouštění oceli se provádí za účelem snížení její křehkosti a zvýšení tažnosti, ke kterému dochází při jejím ohřevu na nízkou (ve srovnání s kalením) teplotu s následným pomalým chlazením.
Většina ocelí (uhlíkových a nízkolegovaných), které lze kalit v domácí dílně, se popouští při teplotách mezi 150 a 250 °C (viz tabulka výše). Na rozdíl od kalení takové vytápění nevyžaduje speciální vybavení, a proto mnoho domácích řemeslníků používá k tomuto účelu domácí sporákové trouby s termostaty.
Teplotu ohřevu během temperování můžete určit podle barvy odstínu – vícebarevného oxidového filmu, který se objeví na povrchu oceli při zahřátí (viz obrázek níže). Pokud se ocel kalí “na martenzit”, tj. rychlým ochlazením ve vodě, získá se velmi tvrdá, ale křehká struktura. Proto je temperování povinným postupem při tepelném zpracování řezných nástrojů.
Kontrola kvality kalení
Aby bylo možné zjistit, zda bylo možné ocelový výrobek vytvrdit na požadovanou tvrdost, domácí mistr nemá tolik způsobů. Tradiční je pokusit se poškrábat kov jehlovým pilníkem (ne diamantovým), který má obvykle tvrdost 55÷60 HRC.
Zůstávají-li na povrchu drážky, znamená to, že ocel nebylo možné vytvrdit na požadovanou hodnotu a její tvrdost je pod touto hodnotou. Pokud jehlový pilník klouže po povrchu tvrzeného kovu, je jeho tvrdost normální.
Další možností, jak zkontrolovat kvalitu domácího temperování, je poškrábání skleněného povrchu láhve tvrzenou ocelí (viz foto níže). Kromě tvrdosti, doma, s určitými dovednostmi, můžete také zkontrolovat strukturu kovu. K tomu je nutné vytvrdit několik vzorků stejné oceli v různých režimech a poté porovnat strukturu a velikost zrna pohledem.
Vlastnosti kalení hliníku
Potřeba kalit jakýkoli hliníkový výrobek doma zřídka vzniká, protože všechny hotové výrobky z litých a tvářených slitin obvykle procházejí požadovaným tepelným zpracováním a během provozu prakticky neztrácejí svou tvrdost a tuhost.
Taková potřeba domácího řemeslníka může nastat po svařování dílů z hliníkové slitiny dohromady, protože v tomto případě velmi často ztrácejí tuhost v oblasti sousedící se svarem. Je však velmi obtížné vytvrdit hliník doma, protože k tomu musíte přesně znát typ slitiny a udržovat tepelné parametry s přesností nejméně ± 5 ° C.
Chlazení také vyžaduje určité dovednosti, protože při nedodržení technologie může produkt vést. Pokud stále chcete zvládnout tento typ tepelného zpracování pro domácí použití, musíte si nejprve pořídit pec s přesným regulátorem teploty a také být připraveni na to, že pokaždé budete muset vytvrdit několik vzorků postupně pro výběr požadovaných parametrů tepelného procesu.
Vlastnosti kalení mědi
Technologie tepelného zpracování oceli a mědi mají zásadní rozdíly. Zahřívání mědi na červené teplo (přes 600 °C) a rychlé ochlazení ve vodě vede k jejímu uvolnění (tj. změkne).
Popouštění mědi doma je obtížnější než její uvolnění, protože k tomu je třeba ji zahřát pouze na 400 ° C, při které nesvítí. Po zahřátí na stanovenou teplotu se měděný výrobek pomalu ochladí na vzduchu, načež získá tvrdost, jako po vytvrzení.
Pokud přesto existuje naléhavá potřeba kalit určité množství měděných dílů v domácí dílně, budete si muset pořídit pyrometr pro kontrolu teploty ohřevu.
Popsali jsme dva způsoby, jak si doma zkontrolovat kvalitu otužování. Co ty víš? Podělte se o své informace v komentářích k tomuto článku.
