УМЕЛЬЦЫ — УМЕЛЬЦАМ

Как закаляют сталь

Н.В.Копанев


Здравствуйте, уважаемая редакция!

Желаю вам доброго здоровья, творческих успехов, а также желаю, чтобы тираж журнала рос и множился.

Ведь многие советы на его страницах и разные рекомендации умельцев просто облегчают нашу и без того нелегкую жизнь.

Вот совсем свежий пример: в № 3 за 2003 г. в журнале была опубликована статья про подключение автоматических стиральных машин (СМА). И когда мы с женой приобрели дорогостоящий итальянский агрегат, у меня уже не было сомнения в его подключении, и выполнил монтаж на «хорошо», сохранив при этом немалые деньги.

А теперь мне тоже захотелось поделиться с умельцами некоторыми секретами по выбору стали для дереворежущих резцов и кухонных ножей, а также ковке и термообработке этих сталей. Надеюсь, что мои советы окажут необходимую помощь тем мастерам и умельцам, кто привык делать все своими руками.

Иметь отличные резцы по дереву — мечта не только любителей резьбы по дереву, но и мастеров со стажем.

Хорошие, фирменные резцы стоят нынче дорого, не всякому резчику они по карману, да и опасность подделки таких резцов существует реально.

Опасаясь подделки и дороговизны, многие резчики делают резцы самостоятельно из стали напильников, автомобильных рессор, различного медицинского оборудования. Вот только качество самодельного инструмента порой сильно разочаровывает. Не хотели резать эти резцы древесину, либо выкрашивались на сучках, либо требовали частой заточки.

Начинающий резчик обычно терпит такое положение дел, потому что думает, что необходимой стали для резцов в наше время днем с огнем не сыскать.

Ну а резчик со стажем бежит в магазин, отдавая за комплект резцов немалые деньги.

Для изготовления инструмента с высокими режущими свойствами я рекомендую применять только высококачественную инструментальную сталь: углеродистую, легированную, быстрорежущую. Самыми доступными и дешевыми являются углеродистые инструментальные стали марок У7-У13. Буква «У» означает, что сталь углеродистая, цифра — содержание углерода в сотых долях процента.

С повышением содержания углерода в этих сталях (от 0,7 и до 1,3 %) растут твердость, предел прочности, но снижается пластичность, способность сопротивляться ударным нагрузкам. Поэтому сталь с меньшим содержанием углерода (У7) используют для инструмента, испытывающего ударные нагрузки (молотки, керны). А сталь с высоким содержанием углерода (У12, У13) используют для изготовления инструмента, от которого требуется высокая твердость рабочей поверхности (надфили, напильники).

Наиболее применяемые в быту углеродистые инструментальные стали приведены в табл. 1.


Таблица 1. Назначение углеродистых инструментальных сталей

Наименование стали ∙ Марка стали ∙ Назначение

Углеродистая инструментальная ∙ У7; У7АСлесарные зубила, молотки, кузнечный инструмент, керны, отвертки, косы, топоры

Углеродистая инструментальная ∙ У8; У8АРучной столярный инструмент, ножницы, рамные пилы, ножи рубильных машин

Углеродистая инструментальная высокой твердости ∙ У10; У10АРучной инструмент, ленточные пилы, фрезы малого диаметра, сверла по дереву

Углеродистая инструментальная повышенной твердости ∙ У12; У13Слесарные напильники, надфили, ножовочные полотна по металлу, резцы по дереву, гравирный инструмент

Вместе с тем эти стали имеют и свои недостатки, на которые необходимо обращать внимание умельцам. Узкий интервал закалочных температур, необходимость закалки инструмента в воде, что вызывает деформацию и коробление готового инструмента. Углеродистые стали можно использовать для легких условий работ, так как высокая твердость инструмента резко снижается при его нагреве свыше 200 °C.

Для улучшения механических, физических и технологических свойств сталь дополнительно легируют хромом, вольфрамом, ванадием. Суммарное содержание легирующих элементов невелико (от 1 до 6 %), но, являясь сильными карбидообразующими элементами, они увеличивают твердость закаленной стали и значительно повышают ее износостойкость.

Наиболее распространенные марки легированных инструментальных сталей, применяемых для изготовления инструмента, приведены в табл. 2.


Таблица 2. Назначение легированных инструментальных сталей

Наименование стали ∙ Марка стали ∙ Назначение

Хромо-вольфрамовая, повышенной вязкости ∙ 6ХВ; 7ХВРамные пилы, слесарные, кузнечные зубила

Хромо-ванадиевая, высокой твердости ∙ 9ХФНожи стружечных станков, ленточные рамные и круглые пилы, фрезы

Хромо-кремнистая, высокой твердости ∙ 9ХС Лерки, сверла, метчики, развертки, зенкера

Шарикоподшипниковая, высокой твердости ∙ ШX15Полотна для резки рельсов, ручной столярный инструмент, резцы по дереву

Хромо-молибденовая, высокой твердости ∙ X12MРежущий инструмент, работающий в легких условиях, мерительный инструмент, ножи кухонные

Коррозионностойкая, средней твердости ∙ 40X13 Хирургический инструмент, пружины; предметы домашнего обихода, ножи

Коррозионностойкая, высокой твердости ∙ 95X18 Шарикоподшипники для агрессивных сред, ножи высшего качества

Жаропрочные нержавеющие, высокой твердости ∙ 45X22; Н4М3; 55X20; Г9АМ4Выпускные клапаны дизельных моторов, детали турбин, ножи высшего качества, особопрочные


Свою высокую твердость и износостойкость эти стали сохраняют в процессе работы при нагреве инструмента до 250 °C. К недостаткам легированных сталей следует отнести их высокую стоимость и дефицитность легирующих элементов. При высоких скоростях и силах резания необходимо применять инструмент, изготовленный из быстрорежущей стали. Эти стали в отличие от других инструментальных сталей обладают красностойкостью, то есть способность сохранять твердость и износостойкость при нагреве инструмента до 620 °C. Основными легирующими элементами быстрорежущих сталей, обеспечивающих их красностойкость, являются вольфрам и молибден. Быстрорежущую сталь обозначают буквой «Р», следующая за ней цифра — содержание вольфрама в процентах. Содержание углерода в этих сталях составляет 0,7–1 %.

В последние годы в деревообрабатывающей промышленности нашли широкое применение стали переходной группы — полутеплостойкие. Эти стали по сравнению с быстрорежущими содержат меньшее количество легирующих элементов. Они дешевле, допускают нагрев инструмента во время работы до 300–500 °C. Из быстрорежущей стали целесообразно изготавливать только режущий элемент в виде наварной пластины или вставного зуба, а корпус инструмента при этом делать из обычной стали. Наиболее распространенные марки полутеплостойких и быстрорежущих сталей, применяемых для изготовления инструмента, приведены в табл. 3.


Таблица 3. Назначение быстрорежущих сталей, применяемых в деревообработке

Наименование стали ∙ Марка стали ∙ Назначение

Хромисто-вольфрамо-ванадиевая, полутеплостойкая ∙ Х6ВФ Ножи фрезерных станков, фрезерные цепочки, концевые фрезы, полотна по металлу

Хромисто-вольфрамо-ванадиевая, полутеплостойкая ∙ 8Х4ВФ1Концевые фрезы, ножи сборных фрез, фрезы насадные

Вольфрамовые теплостойкие ∙ Р9; Р18Ножи сборных фрез, сперла, развертки, токарные резцы

Вольфрамо-молибденовая, теплостойкая ∙ Р6М5Сверла, фрезы насадные, полотна ножовок по металлу


Следует иметь в виду, что все положительные свойства инструментальных легированных и быстрорежущих сталей проявляются в полной мере лишь при условии их правильной термообработки. Целью термической обработки сталей является изменение их структуры при нагреве до определенной температуры, а затем охлаждение с различной скоростью. Правильно проведенная термообработка придает инструментальной стали высокую твердость, прочность, износостойкость и достаточную вязкость.

Чтобы яснее представлять процесс термообработки, необходимо немного познакомиться с теорией термической обработки металлов и сплавов, а затем, применяя эту теорию на практике, изготавливать качественные резцы по дереву и другой важный для себя инструмент.

В металловедении сталью называют сплав железа с углеродом и другими элементами, причем содержание углерода может доходить до 2,14 %. Структура стали определяется в основном содержанием углерода и видом его соединения с железом. Само железо может существовать в двух модификациях: в форме α (альфа-железо) при температуре ниже 911 °C и в форме γ (гамма-железо) при нагреве от 911 до 1392 °C. Эти две формы различаются состояниями критической решетки.

Железо способно растворять углерод и легирующие элементы, образую твердые растворы.

Твердый раствор углерода в α-железе называют ферритом, а в γ-железе аустенитом. Феррит прочнее и тверже, но менее вязок, чем аустенит. Железо с углеродом образует химическое соединение — карбид железа, называемый цементитом. Он имеет высокую твердость и очень хрупок.

Пересыщенный твердый раствор углерода в γ-железе называют мартенситом. Эта структура образуется из аустенита при очень сильном охлаждении. Мартенсит является основной структурой закаленной стали, так как твердость ее может достигаться 60–65 HRC. Любое изменение состава сплава в зависимости от температуры и концентрации отображают графически — диаграммой состояния. Диаграммы состояния строятся экспериментально на основе данных, полученных в результате термического анализа исследуемых металлов и сплавов.

В термообработке сталей и сплавов, для определения температуры нагрева при закалке и отпуске, используют часть диаграммы железо-цементит (рис. 1).



Рис. 1. Содержание углерода. Диаграмма состояния железо-цементита для определения температуры нагрева сталей при ковке и термической обработке:

А — аустенит; Ф — феррит; Ц — цементит; П — перлит; Тн — температура нагрева сталей в начале копки; Тк — температура конца ковки


По оси ординат нанесена температура сплава, а по оси абсциссе — концентрация углерода в сплаве. Зная марку стали, а значит, и содержание углерода, легко по диаграмме вычислить температуру закалки или отпуска.

Экспериментально установлено, что сталь с содержанием углерода до 0,25 % в результате закалки свои свойства почти не изменяет, поэтому эти стали и не закаливают. Они нашли широкое применение для художественной ковки в кузницах, потому что обладают повышенной пластичностью. Доэвтектоидные стали с содержанием углерода от 0,28 до 0,8 % при закалке нагревают выше линии GS на 30–50 °C (рис. 1).

При таком нагреве исходная структура (феррит + перлит) превращается в аустенит, а при охлаждении с высокой скоростью в воде образуется мартенсит. При содержании углерода в сталях от 0,28 до 0,32 % твердость закаленной стали может составлять 35 HRC, а при содержании углерода от 0,4 до 0,5 % твердость может быть около 50 HRC.

Вот почему резцы, изготовленные из низкоуглеродистых сталей, не обладают хорошими режушими свойствами, в том числе из рессорно-пружинных сталей 5 °CГ; 65Г.

Заэвтектоидные стали (в основном инструментальные) нагревают выше линии SK на 30–50 °C, и она составляет 760–790 °C. При таком нагреве перлит полностью превращается в аустенит, а часть вторичного цементита остается нерастворенной. После быстрого охлаждения в воде, аустенит превращается в мартенсит. Структура такой стали после охлаждения состоит из мартенсита и цементита, что придает инструментальной стали высокую твердость и износостостойкость. Твердость такой стали может составлять 62 HRC.

Легированные инструментальные стали перед закалкой нагревают несколько выше, чем углеродистые до 800–870 °C. Это объясняется тем, что легирующие элементы изменяют эвтектоидную температуру (положение точек Ас1 и Ас3), увеличивая устойчивость аустенита. С другой стороны, легирующие элементы уменьшают критическую скорость закалки, что позволяет в качестве охлаждающей среды применять масло. Это уменьшает вероятность коробления готового инструмента и его растрескивание.

Быстрорежущие стали (Р9; Р18; Р6М5) для закалки нагревают до 1240–1280 °C. Такая высокая температура необходима для растворения части карбидов и получения высоколегированного аустенита и мартенсита после охлаждения, что обеспечивает большую теплостойкость стали.

Для исключения появления трещин во время нагрева быстрорежущую сталь нагревают ступенчато в соляных ваннах (первый нагрев 400–500 °C, второй — 800–850 °C). При охлаждении в масле аустенит превращается в мартенсит, но не весь — часть его (25–30 %) сохраняется в виде остаточного аустенита. При отпуске (550–570 °C), обычно трехкратном с интервалом в один час, происходит выделение карбидов, а остаточный аустенит превращается в мартенсит закалки, в связи с чем твердость повышается до 64 HRC. Режимы термообработки некоторых инструментальных сталей даны в табл. 4.



Из теории термообработки следует, что доэвтектоидные стали с содержанием углерода от 0,3 до 0,7 % следует охлаждать при закалке в воде, что позволяет получить среднюю твердость от 30 до 55 HRC.

Для эвтектоидных и заэвтектоидных сталей с содержанием углерода от 0,8 до 1,3 % закалку лучше проводить в двух средах: сначала в воде до температуры 200–300 °C, затем окончательно охлаждение проводят в масле. Это исключает коробление и растрескивание готового инструмента.

Стали легированные и быстрорежущие охлаждают только в масле.

Умельцы и мастера, занимающиеся изготовлением инструмента, для его нагрева под закалку используют самодельные горны, газовые горелки, паяльные лампы, муфельные печи. Температура нагрева инструмента обычно измеряется визуально по цветам каления. Этому легко научиться после некоторой тренировки:

темно-коричневый (заметен в темноте) — 530–560 °C;

коричнево-красный — 580–630 °C;

темно-красный — 650–730 °C;

темно-вишнево-красный — 730–770 °C;

вишнево-красный — 770–800 °C;

светло-вишнево-красный — 800–830 °C;

светло-красный — 830–900 °C;

оранжевый — 900-1050 °C;

темно-желтый — 1050–1150 °C;

светло-желтый — 1150–1250 °C;

белый — 1250–1300 °C;

ярко-белый — 1350 °C.

При охлаждении металла цвет каления изменяется в обратной последовательности.

После проведения закалки в металле образуются большие внутренние напряжения, которые делают инструмент очень хрупким Поэтому для режущего инструмента проводят низкий отпуск с нагревом до температуры 150–250 °C и охлаждение на воздухе. Твердость инструмента при низком отпуске практически не изменяется, а вот хрупкость стали снижается до допустимых пределов.

Для инструмента, подвергающегося ударным нагрузкам (молотки, зубила, керны), проводят средний отпуск с нагревом 300–450 °C и охлаждением на воздухе. Высокому отпуску подвержен инструмент из быстрорежущей стали (для повышения твердости), а также инструмент, твердость которого по условиям работы не может превышать 45 HRC (пилы ленточные, дисковые, рамные).

Температура инструмента при отпуске определяется по так называемым цветам побежалости, которые получаются в результате образования пленок окиси различных цветов, соответствующих определенным температурам нагрева. Деталь перед отпуском должна быть тщательно зачищена от окислов:

светло-желтый — 220 °C;

темно-желтый — 240 °C;

коричнево-желтый — 255 °C;

коричнево-красный — 265 °C;

пурпурно-красный — 275 °C;

фиолетовый — 285 °C;

васильковый — 295 °C;

светло-синий — 315 °C;

серый — 330 °C.

При более высокой температуре поверхность стали темнеет и остается такой до появления цветов каления. При отпуске легированных сталей необходимо помнить, что цвета побежалости появляются при более низких температурах.

Качество закалки режущего инструмента перед заточкой и доводкой контролируют напильником с мелкой насечкой, имеющего стандартную твердость 61–62 HRC.

Сталь с низким содержанием углерода, легко запиливается этим напильником. Средней твердости — запиливается с трудом, при сильном нажиме. На инструментальной стали высокой твердости напильник едва оставляет следы, даже при сильном нажиме. По быстрорежущей стали напильник легко скользит, не оставляя никаких следов, потому что твердость этой стали выше твердости напильника. Иногда для исправления твердости инструмента необходимо знать марку стали, из которой он изготовлен, чтобы успешно провести термообработку. Для этого используют корборундовый круг, зернистостью 35–40, вращающийся с окружной скоростью 25–30 м/сек. Испытуемый металл слегка и равномерно прижимают к наждаку. При этом от металла отделяются частицы, которые, сгорая, образуют светящиеся линии, заканчивающиеся вспышками в виде искр. Цвет, длина линий и вид искр для сталей с различным химическим составом неодинаковы. Это и позволяет определять марку стали.

Чтобы научиться правильно определять марку стали по искре, следует подобрать образцы известных инструментальных сталей, запомнить вид пучков, цвет и форму искр, чтобы сравнить их с испытываемой сталью.

Пробу на искру лучше проводить в затемненном помещении или оградить наждачный круг темным футляром. Некоторые группы сталей имеют следующий цвет искровых линий: углеродистые — светло-желтый; хромо-кремнистые — ярко-белый; быстрорежущие — темно-красный.

На рис. 2 приведены формы пучков искр наиболее распространенных марок сталей.



Рис. 2. Формы пучков искр некоторых марок сталей:

а — малоуглеродистая; б — углеродистая сталь (0,5 % углерода); в — инструментальная сталь У7-У10; г — инструментальная сталь У12; У13; д — хромистая сталь (40X13); е — быстрорежущая сталь с присадкой хрома и вольфрама (Р9; Р18); ж — пружинная сталь с присадкой кремния (5 °CГ; 6 °CГ); з — быстрорежущая сталь с присадкой кобальта (Р9К10)


Малоуглеродистая сталь — однородные непрерывные, соломенно-желтые нити искр с небольшим количеством звездочек (рис. 2,а).

Углеродистая сталь с содержанием углерода около 0,5 % — пучок светло-желтых нитей искр со звездочками на конце (рис. 2,б).

Инструментальная сталь У7-У10 — расходящийся пучок светло-желтых нитей искр с повышенным количеством звездочек на конце (рис. 2,в).

Сталь с содержанием хрома — плотный пучок темно-красных нитей искр с большим количеством желтых звездочек на концах нитей, звездочки сильно разветвлены (рис. 2,д).

Быстрорежущая сталь с содержанием хрома и вольфрама — пучок прерывистых темно-красных нитей искр, на концах которых имеются более светлые звездочки каплеобразной формы (рис. 2,е).

Пружинная сталь с содержанием кремния — широкий пучок темно-желтых нитей искр, на концах которых образуются небольшие звездочки более светлого цвета (рис. 2,ж).

Быстрорежущая сталь с присадкой кобальта — широкий пучок темно-желтых нитей искр без звездочек на конце (рис. 2,з).

После краткого ознакомления с теорией термообработки инструментальных сталей, можно смело переходить к практическому изготовлению инструмента или исправить твердость уже имеющегося дереворежущего инструмента.

Из отслуживших свой срок напильников, даже поломанных, ржавых, можно изготовить неплохие резцы по дереву, различные профильные стамески, косяки (рис. 3).



Рис. 3. Инструмент для контурной резьбы по дереву:

а — нож-резак и нож-косяк, изготовленные из полотна механической пилы; б — полукруглая стамеска и стамеска-уголок, изготовленные из метчиков для нарезания резьбы


Для начала определяемся с размерами будущего резца. Если мы предполагаем изготовить токарные резцы по дереву, тогда размеры рабочей части должны составлять 130–160 мм плюс 50–60 мм хвостовик для крепления ручки. Для профильных резцов резьбы по дереву, размеры рабочей части 30–50 мм или немного большие плюс 40–50 мм на хвостовик для ручки.

Определившись с размерами резцов, зажимаем напильник в тиски и обламываем его тело, соблюдая меры предосторожности. (Раскроить напильник безопаснее отрезным кругом.) Если посмотреть на излом, то можно увидеть, что сталь по сечению имеет разную структуру. Наружный слой закален и имеет мелкозернистую структуру, а сердцевина пониженную твердость. Теперь понятно, что без дополнительной термообработки из напильника хорошего резца не получить. Рабочую часть (1/2 - 2/3) будущего резца необходимо нагреть (смотрим диаграмму, сталь У12, содержание углерода С — 1,2 %) до температуры 760–780 °C. Температуру определяем визуально по цветам каления, для этой температуры цвет вишнево-красный. Закалку проводим в воде. Нагретую часть резца быстро опускаем в воду и производим покачивание вверх-вниз, для того чтобы размыть границу между закаленной и незакаленной частью. Низкий отпуск легко выполнить над горелкой бытовой газовой плиты. Греть резец нужно небольшим пламенем, начиная с середины. Внимательно наблюдаем за проявляющейся пленкой окислов (цвета побежалости). Как только появится светло-желтый цвет, горелку необходимо выключить. Твердость резца должна быть, не меньше 55–60 HRC (проверяется напильником). Закрепив деревянную ручку, приступают к формированию профиля резца, используя для этого абразивный круг и отрезной диск (рис. 4, а).



Рис. 4. Инструмент для токарных работ:

а — рейер и мейсель, изготовленные из круглого и плоского напильников, изготовленные из круглого и плоско го напильников; б — рейер и мейсель, изготовленные из стальных пластин и полотен механической пилы точечной сваркой и ковкой


При формировании профиля недопустимо перегревать резец.

После заточки и доводки резец готов к работе.

При увеличении твердости лезвия топора необходимо выяснить марку стали, из которой он сделан (обычно ст.35-50Л; реже У7). Затем разогреть 1/3 часть лезвия до 820–850 °C (см. диаграмму на рис. 1), цвет каления светло-красный. И быстро опустить в воду, производя покачивание вверх-вниз для размыва закаленной границы. Затем сделать низкий отпуск: цвет побежалости светло-желтый. Проверить твердость лезвия напильником. Она должна быть не менее 50 HRC.

Легированную инструментальную сталь для изготовления резцов найти потруднее, но и она иногда валяется под ногами. Присмотритесь к обоймам пришедших в негодность подшипников качения, поломанных, ржавых. Сделаны они из высококачественной легированной стали ШХ15. Диски циркулярных пил, рамных пил изготовлены из легированной стали 9ХФ. Поломанные протяжки и развертки из стали ХВГ; 9ХС.

Стали для штампов марок X; Х12М, обрезки или обломки которых можно достать там, где их изготовляют или ремонтируют.

Для изготовления резцов по дереву из легированных сталей и другого инструмента необходимо обратиться за помощью к кузнецам или выполнить эту работу самостоятельно, основываясь на моих рекомендациях.

После ковки резцов необходимо полностью выполнить термообработку, после проверки твердости (напильником) произвести заточку и доводку.

При выполнении всех этих требований кованые резцы из легированной и быстрорежущих сталей считаются лучшими, и вряд ли они уступят разрекламированным импортным по своим режущим свойствам. Еще лучшими качествами обладают резцы по дереву, изготовленные из пришедших в негодность метчиков для нарезания резьбы от М8 до М16 (они изготовлены из быстрорежущей стали Р18; Р6М5).

Используя абразивный круг и отрезной диск формируют необходимый профиль резца, не опасаясь перегрева (см. рис. 3,б). Из метчиков большего диаметра М24-М36 можно изготовить полукруглые стамески (рейеры) для чернового точения древесины. Сначала на токарном станке у хвостовика метчика (он изготовлен из стали 45) делают проточку диаметром 12–14 мм (см. рис. 5,а).

Отдельно изготавливают удлинитель из стали с хвостовиком для крепления ручки. Будущий резец соединяют с удлинителем стопорным винтом, либо сваркой.

Из поломанных или пришедших в негодность разверток диаметром 16–36 мм можно изготовить косяки (мейсели) либо скребки с отличными режущими свойствами (см. рис. 5,б).



Рис. 5. Инструмент для токарных работ:

а — рейер, изготовленный из метчика М30; б — мейсель, изготовленный из развертки М36


Хвостовую часть развертки для облегчения протачивают на токарном станке, с помощью наждака формируют рабочую часть мейселя, затем затачивают и осуществляют доводку. Инструмент из быстрорежущей стали особенно необходим профессионалам, работающим на высоких скоростях и с твердыми породами дерева. Для изготовления мейселя по второму варианту используют полотно механической пилы (оно изготовлено из Р6М5 или 8Х4В2М1) и две пластины толщиной по 1,5 мм из стали (я взял нержавеющую сталь). Пластины зачищают с одной стороны шкуркой, складывают стопкой так, чтобы пластина от механической пилы была в средине. Стопку тщательно проваривают точечной сваркой. Затем с помощью наждака формируют стамеску, хвостовик для крепления ручки. Лезвие затачивают и доводят. После крепления ручки мейсель готов к работе.

Изготовление полукруглой стамески (рейера) с использованием полотна от механической пилы немного сложнее. Для жесткости берут одну пластину из обыкновенной стали толщиной 2 мм. Пластины зачищают шкуркой и складывают стопкой. Пакет тщательно проваривают почечной сваркой. Матрицу для формирования полукруглой стамески изготавливают из куска водопроводной трубы, пуансон я заменил обыкновенным стержнем диаметром 16. Используя газовую горелку, разогрел 2/3 части сваренных пластин до белого каления (1250 °C). Поместил раскаленную часть пластин в матрицу так, чтобы пластина из быстрорежущей стали была сверху. Используя молоток и пуансон, сформировал профиль стамески. Закалку осуществил в струе сжатого воздуха. С помощью наждака довел остальную часть работы по изготовлению рейера тоже до конца.

Несколько рекомендаций тем, кто изготавливает режущий инструмент ковкой или будет самостоятельно пытаться это сделать. Не боги горшки обжигают, смело беритесь за дело.

Нагретый до температуры ковки металл очень пластичен. Его пластичность почти в 30 раз превышает пластичность холодного металла. Это и позволяет формировать любой профиль.

Помните, что температура ковки для различных марок сталей не одинакова и зависит от их химического состава. С увеличением содержания углерода в сталях температура их ковки, наоборот, уменьшается (см. рис. 1). Для легированных и быстрорежущих сталей с увеличением легирующих элементов растет и температура их ковки (см. табл. 5).



Нельзя допускать перегрева стали выше указанной температуры, иначе может наступить явление пережога. Этот дефект можно исправить только плавкой стали.

Во время ковки металл остывает и деформировать его становится труднее, а затем и невозможно. Поэтому ковку необходимо заканчивать при определенной температуре (см. табл. 5). При ковке легированных и инструментальных сталей необходимо вести ступенчатый режим нагрева: медленно до 550–650 °C; быстро — до начала ковки. Это позволяет избежать трещин в поковках.

Ковать нагретую заготовку необходимо частыми и сильными ударами, поворачивая нагретый металл после 2–3 ударов. Надо делать осадку не менее 2–3 раз в зависимости от характера ковки. Заканчивать ковку надо вовремя, иначе в металле может появиться не наклеп, как у сталей обыкновенного качества, а трещины. А они, как мы знаем, относятся к неисправимому дефекту (исправляется плавкой стали).

При ковке быстрорежущей стали надо помнить о низкой ее теплотворности и чувствительности к пережогу и обезуглероживанию. Сталь перед началом ковки нагревают ступенчато, особенно при переходе через две зоны температур 300–400 °C и 800-85С° С. Только после этого можно быстро нагревать сталь до температуры ковки 1200 °C.

Ковать быстрорежущую сталь необходимо быстрыми и легкими ударами, избегая снижения температуры ковки ниже 900 °C (цвет побежалости — оранжевый).

При невыполнении этих требований, на поверхности уже готовых поковок можно наблюдать появление мелких трещин, что как мы знаем, относится к неисправимому браку. Для главного инструмента кухни ножа я рекомендую выбирать коррозионно-стойкие стали. Откованные и термообработанные, они имеют высокую твердость (55–60 HRC). Заточенные и отполированные до зеркального блеска имеют красивый вид и долго не тупятся. Температурные режимы ковки этих сталей можно найти в табл. 5, а термообработки — в табл. 4.

Иногда умельцы из-за отсутствия необходимой стали изготавливают лезвия ножей из полотен от механических ножовок. Эта сталь хорошо держит жало, но темнеет от кислот яблок и иногда ломается. Я рекомендую для этих целей брать не новое полотно, а уже бывшее в работе с поломанными зубьями. Это полотно уже «состарилось» и снизило свою твердость до 60–61 HRC. Отполированное и покрытое хромом лезвие прослужит не один десяток лет. Для выбора стали под лезвия ножей я применяю следующий метод: наношу 2–3 капли медного купороса на зачищенную до блеска испытуемую сталь и наблюдаю за поверхностью. Без заметных изменений, сталь — коррозионностойкая. Поверхность покраснела — такая сталь не используется. А затем к нержавейке подношу магнит. Если магнитится, значит, сталь содержит достаточное количество углерода и будет закаливаться, увеличивая свою твердость. Если сталь не магнитится — она и не термообрабатываема, а значит, для лезвия не применяется.


Литература

1. Лахтин Ю.М. Металловедение и термическая обработка металлов. — М., 1969.

2. Кузьмин Б.А., Самохвалов А.И. Металлургия, металловедение и конструктивные материалы.

3. Журавлев В.Н. Машиностроительные стали. Справочник. — М., 1981.

5. Ерлыкин Л.A. Практические советы радиолюбителю. — М. 1974.

5. Шмаков В. Г. Кузница в современном хозяйстве. — М., 1990.

6. Буриков В.Г., Власов В.Н. Домовая резьба. — М., 1992.

Загрузка...