Печь для закалки ножей своими руками

Закалка металла – это технологическая процедура, цель которой заключается в придании материалу дополнительных эксплуатационных характеристик. Операция не отличается особой сложностью – при необходимости ее можно провести даже в домашних условиях.

Данная процедура относится к категории термической обработки металла. Для достижения положительного результата материал необходимо нагреть, а затем охладить в определенной среде. Температурные параметры зависят от типа металла.

Закалка ножа способна придать инструменту повышенную прочность. При соблюдении правил обработки это свойство сохраняется десятилетиями. Современный рынок предлагает потребителям широкий выбор ножей. По этой причине процедура закалки особо востребована, поскольку сейчас риск приобрести некачественное изделие очень велик. Кроме того, термообработку проводят домашние мастера, которые предпочитают изготавливать ножи самостоятельно.

Правила качественной закалки

Чтобы правильно закалить лезвие ножа или любого другого металлического инструмента, следует соблюдать определенные правила. В противном случае можно легко испортить клинок.

Суть термообработки металла заключается в его нагреве до определенной температуры, при которой происходит изменение структуры кристаллической решетки. Далее заготовку охлаждают в водяной или масляной среде.

Закалку выполняют для достижения следующих целей:

• повышения твердости верхнего слоя изделия;
• увеличения прочности;
• повышения сопротивления на изгиб за счет снижения пластичности;
• уменьшения веса при сохранении эксплуатационных параметров.

Существует множество методов закалки металла. Основные отличия зависят от следующих параметров:

• степени нагрева;
• скорости достижения рабочей температуры;
• продолжительности термообработки;
• скорости охлаждения.

Степень нагрева зависит от содержания в металле углерода и других примесей. В качестве единицы измерения закалки обычно используют максимальную температуру.

Лучшая ножевая сталь для каления

Чтобы результат термообработки соответствовал ожиданиям, следует узнать, из какого именно металла или сплава сделан нож. Это поможет подобрать оптимальные параметры для проведения рассматриваемой процедуры.

Самым распространенным материалом для режущих предметов является сталь – сплав железа с углеродом. Известно множество ее разновидностей, которые обладают своими достоинствами и недостатками. Например, нержавеющие сорта стали, которые характеризуются повышенным содержанием углерода и наличием дополнительных примесей, отличаются хорошими режущими свойствами и стойкостью кромки лезвия. Многие производители предпочитают использовать высокоуглеродистую сталь в качестве основного ножевого материала. Особой популярностью пользуется сорт 420 НС.

Стали с низким содержанием углерода отличаются высокой пластичностью и твердостью. Вместе с тем материал будет обладать низкой устойчивостью к износу и коррозии.

Ведущие производители в качестве базового сырья используют следующие сорта стали:

1. Ламинированная. Представляет собой сварной композитный материал. Сердцевину изготавливают из твердой высокоуглеродистой стали, которую снаружи покрывают более вязким и визуально привлекательным веществом. Например, дамаском.
2. Гомогенная. Противоположность многокомпонентным материалам. Это сталь с высокой однородностью, для производства которой применяют порошковые технологии.

Любителям самостоятельной работы можно посоветовать использовать в качестве заготовки обычный напильник. Можно применять отработанный инструмент со сточенной поверхностью – это совершенно не повлияет на качество будущего изделия. В качестве основного материала советских напильников использовалась твердая нелегированная углеродистая сталь У10, которая является отличным сырьем для изготовления ножа.

Требования к камере для закаливания

Камеру для закалки ножа можно изготовить из подручных материалов без особых вложений. Самая простая конструкция с хорошими функциональными качествами состоит из нескольких мягких кирпичей и пропановой горелки.

В качестве горючего материала можно использовать кислородно-ацетиленовую смесь. Она способна разогреть заготовку до 2800 °C, что практически в четыре раза превышает аналогичный показатель пропана. Некоторой сноровки требует регулировка интенсивности пламени. Единственный недостаток смеси – очень высокая стоимость.

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.

Процесс закалки ножа в домашних условиях

Рассматриваемая процедура не особо сложная, поэтому научиться закаливать ножи в домашних условиях сможет даже человек без опыта подобных работ.

Для проведения термообработки понадобятся:

• две емкости, в одной из которых вода, а в другой – масло;
• источник тепла;
• клещи или инструмент с аналогичными функциями;
• заготовка.

Нож можно закалить даже на обычном костре. Заготовку кладут на раскаленные угли, где она нагревается до нужной температуры. При этом необходимо обратить внимание на пламя. Белый цвет указывает на высокую температуру. В этом случае высок риск перегрева заготовки. Как показывает опыт, оптимальный цвет для выполнения обработки – малиновый. В процессе нагрева наблюдайте за лезвием: на его поверхности не должны появляться черные или синие пятна. Это свидетельствует о том, что процесс протекает с нарушениями технологии.

После того как нож приобретет равномерный темно-красный оттенок, его достают из огня с помощью клещей и опускают в масло. Это действие необходимо повторить 3–4 раза. Длительность первого погружения не должна превышать 3 секунд. По мере остывания лезвия интервал постепенно увеличивают. Данную процедуру следует выполнять четко и быстро, без лишних движений.

Последний этап – опускание заготовки в воду. Соблюдайте осторожность: при контакте с жидкостью частицы масла могут загореться или начать брызгаться.

Выбор источника тепла

Закалка ножа – ответственная процедура, успех которой во многом зависит от выбора источника тепла. Как было написано выше, открытый огонь или горн из мягких кирпичей неплохо справляется со своими функциями. Сейчас мы рассмотрим еще одну рабочую конструкцию, которая также заслуживает внимания.

Речь идет о муфельной печи. Она позволит нагреть нож до необходимой температуры по заданному графику. Для сборки конструкции понадобится глина, обладающая огнеупорными свойствами. Из нее делают камеру нагрева и стенки печи. Приблизительные размеры приспособления:

• длина – 200–220 мм;
• ширина – 100–120 мм;
• высота – 70–80 мм;
• толщина стенок – 10 мм.

В первую очередь следует сделать каркас из картона с парафиновой пропиткой, которая предотвратит прилипание глины к стенкам. Печь и дверцу лепят отдельно. В процессе выполнения работ нужно учесть возможность усадки материала. Кроме того, важно, чтобы в стыках отсутствовали полости.

Заготовки должны сохнуть в естественных условиях. Для удаления остатков влаги их прокаливают в печи при температуре 90–100 ºC. Окончательный обжиг выполняют при 900 ºC. Охлаждение должно протекать медленно. Для этого заготовки оставляют в печи до полного остывания.

Термоэлемент проще всего изготовить из нихромовой проволоки, сечением 0,75 мм и длиной 18 м. Обмотка должна быть ровной, без соприкосновений витков между собой.

Во избежание межвиткового замыкания следует промазать обмотку сырой глиной.

В завершение рекомендуют выполнить в корпусе два отверстия. Первое необходимо для установки термопары, а второе – для визуального контроля над закалкой ножа.

Температура нагрева

От соблюдения температурного режима зависит качество обработки ножа. Недостаточный нагрев ведет к неполной закалке. В результате не образуется мартенситной структуры или остаются участки феррита в зависимости от типа стали. Это приводит к снижению твердости ножа.

Аналогичный результат возможен в случае «подстуживания» заготовки. Это значит, что деталь нагрели до заданной температуры, однако в процессе переноса изделия из печи в закалочный бак прошло много времени. Такое случается при закалке ножей небольшого размера, особенно при значительной удаленности емкости с жидкостью.

Перегрев заготовки ведет к деформации изделия или появлению трещин. Для справки приведем рабочую температуру закалки отдельных сортов стали:

• низкоуглеродистая – 730–945 ºC;
• легированная – 850–1150 ºC;
• высокоуглеродистая – 678–851 ºC.

Охлаждение и графитовая закалка

При значительной толщине режущей кромки ножа можно прибегнуть к методу закалки графитом. Этот способ также подходит для повышения качества самоделок, изготовленных из подручных инструментов. Суть метода заключается в закалке ножа через графитовую стружку.

Охлаждение заготовки – важный этап обработки. Особенности процедуры зависят от типа ножа. Например, низколегированную сталь охлаждают в воде. Для ножей из нержавейки используют минеральное масло со специальными присадками.

Процедура отпуска

После термической обработки в структуре ножа накапливаются внутренние напряжения. Они негативно влияют на эксплуатационные качества, снижая прочность, твердость и упругость. Для устранения внутренних напряжений выполняют отпуск металла. Эта процедура начинается с нагрева ножа до пластичности материала.

Основное отличие от закалки заключается в методе охлаждения. Процедура протекает в естественных условиях, без резких перепадов температуры.

Для достижения наилучших результатов рекомендуют выполнять отпуск в муфельной печи. В ней процедура охлаждения будет протекать плавно.

Для проверки качества обработки рекомендуем использовать обычный напильник. При недостаточной обработке изделие будет липнуть к нему, а кромка лезвия согнется. В этом случае можно попробовать спасти изделие путем повторного отжига и закалки.

Некоторые считают, что наилучший эффект достигается при использовании сургуча и скипидара.

А вы пробовали выполнять закалку ножа самостоятельно? Какой метод обработки вы считаете наилучшим? Напишите ваше мнение в блоке комментариев.

Муфельная печь – специализированная конструкция, позволяющая нагревать различные металлы до необходимой температуры.

Муфель обладает свойством сохранять металл от прямого контакта с топливом или газами. Печи со стационарной нагревательной камерой и сменными муфелями работают по схожему принципу.

Методы для закалки металла

Существует несколько способов обработки металлов с помощью данного устройства:

• Термообработка: отжиг, закалка, отпуск, состаривание.
• Работа с ценными материалами, переплавка металлов, когда использование открытого огня недопустимо.
• Для получения ровного тона поверхности, особенно при обработке керамики(высокохудожественной) используется муфельная печь.
• Сушка диэлектриков.
• Кремация, сжигание до минеральных компонентов.

Как работает муфельная печь?

Для того, чтобы понять, как работает устройство для закалки металла, происходит процесс взаимодействия различных элементов, рассмотрим внимательно ее строение:

• Корпус печи. Если осталась старая газовая плита, с встроенным духовым шкафом, то она прекрасно подойдет для основы устройства. Лучший размер для такого духового шкафа: 70см-50см-60см. Такие габариты удобны для работы с термообработкой.

Внимание! Если вы решились использовать как основную конструкцию бывшую газовую плиту, то произведите демонтаж пластиковых составляющих. Иначе произойдет расплавление всех материалов.

• Внутренний слой. Непосредственный контакт с поверхностью топки. Коэффициент полезных действий зависит от этой части конструкции, поэтому использовать следует огнеупорный шамотный кирпич.

Фото 1. Огнеупорный шамотный кирпич — обязательный элемент для внутреннего слоя при изготовлении печи своими руками.

• Внешний слой. Его цель – сокращение потерь передачи тепла. Широко используются перелит и базальтовая вата для достижения эффекта.

Совет! Не используйте асбест как внешний слой. Нагреваясь, этот материал выделяет канцерогены.

• Нагрев рабочего пространства. Спирали, созданные из нихромовой или фехралевой проволоки, отвечают за процесс нагревания всей газовой плиты. Лучше использовать фехралевые, так как они более пластичны, но нихромовые – дешевле.

Устройство для плавки алюминия и меди

Легкоплавкие металлы отличаются хрупкостью. Важно соблюдать схемы работы с данным типом металлов.

Так, например, для плавления меди или алюминия, муфельная печь должна разогреться до 1083, а для плавления бронзы – 930 по Цельсию.

Эти материалы среди остальных легкоплавких имеют самые высокие показатели температуры плавления.

Значит, напрашивается вывод: для работы с легкоплавкими металлами необходима печь, разогревающаяся максимум до 1100 градусов.

Нюанс! Для крупного литья при работе с легкоплавкими металлами устанавливается горн. А плавить металл можно в емкости с «носиком» (тигель). Так легче всего предать ему в последующем форму.

Этапы работы с легкоплавкими материалами

1. Прокалка печи для заливки на температуре 600 градусов.
2. Погружение формы.
3. Нагревание температуры до 900 градусов.
4. Засекаем время пребывания формы в печи – 120 минут.
5. Вынимаем форму и остужаем до 500 градусов.
6. Легкоплавкий материал помещается в форму.

Плавка золота

Тугоплавкие металлы, например, золото, в работе отличаются высокой температурой плавления. Так, для успешного решения задачи, необходимо будет разогреть печь до 1300 градусов, при условии того, что мы работаем со сталью (по другим материалами надо смотреть коэффициент тугоплавкости).

Необходимо учитывать фактор материалов растопки. Так, протопить печь можно всеми бытовыми ненужными материалами, исключая токсичные, то есть выделяющие ядовитые вещества в процессе горения.

Этапы работы с тугоплавкими материалами

Индукционная муфельная печь своими руками

Муфельные печи – это конструкция, необходимая для творчества ювелиров, кузнецов, других мастеров, работающих с керамикой, с закалкой стали. Обычно индукционная муфельная печь для плавки дорогостоящая, но есть возможность сделать ее своими руками.

Необходимые материалы и инструменты

Изготовление конструкции

• Монтаж основной части. На внутренних сторонах шамотных кирпичей выпиливаем поперечные отверстия. Они служат для установки нагревательной спирали. Такие пазы увеличивают объем печи, то есть внутреннего пространства, с которым работать эффективнее. Кирпичи складываем и закрепляем в форме призмы. Ликвидируем щели.​
• Изготовление стенок. Используемые материалы: кантал, фехраль, нихром. Устанавливать материалы можно совершенно любым способом, но лучше сложить их кругом. Так, не будет перепада температур, так негативно влияющих на процесс термической обработки.

Фото 2. Основная часть муфельной печи собирается из шамотных кирпичей, в которых выпиливаются отверстия.

• Установление теплоизоляции. Эффективность зависит от степени удерживания температуры внутри конструкции. Сама теплоизоляция — это смесь, состоящая из 0,8 частей цемента и 0,2 частей перлита. Смесь между призмой и стенками должна настояться около 48 часов.
• Изготовление дна. Создаем изогнутую заготовку для нижней части изделия, прикрепляем четыре маленьких кусочка стальной трубы – это ножки, на которые будет опираться печь. Внутрь изделия наливаем цементную смесь, после застывания прикладываем проволоку в виде сетки, для создания ровного и одномерного слоя. В конце наносим тальк.
• Изготовление крышки. Одного размера с дном создаем заготовку, прикрепляем к нему ручки. Крышку заполняем раствором с цементом и перелитом.
• Изготовление спирали. Нихромовую проволоку с сечением 0,1 см и прут из железа радиусом 3 мм. После снятия с прута проволоки получаем спираль. Витки не должны соприкасаться. Готовая спираль помещается в прорези, сделанные на первых этапах производства.

Фото 3. Спираль из нихромовой проволоки помещается в специальные прорези в огнеупорных кирпичах таким образом, чтобы витки не соприкасались.

• Сборка и сушка печи. Собираем все элементы печи, устанавливаем их и просушиваем. Сушить изделие положено в хорошо продуваемом и вентилируемом месте. Применение нагревательных приборов в процессе сушки строго-настрого запрещено.

Внимание! В процессе создания необходимо с аптекарской точностью соблюдать все пропорции, указанные выше. Точно, скрупулезно, внимательно работать с каждым материалом, проверять его на наличие дефектов. Главная сложность — принципиальное выполнение инструкций.

Полезное видео

Видеосюжет, в котором представлен один из вариантов создания муфельной конструкции для закалки металла.

Муфельная печь – универсальный помощник

Муфельная печь – это устройство, которое упростит жизнь тем, кто работает с металлами. Это практически незаменимый инструмент. Сегодня современные муфельные устройства – это дорогая техника, со своими нюансами, сложностями и особенностями.

Легче сделать это своими руками, тем самым уберечь себя от заводского брака, понять технологию производства, получить новый опыт, необходимый для развития.

Перед каждым, кто хочет сделать нож своими руками, рано или поздно возникает проблема закалки заготовки, изготовленной из отожженной мягкой стали. Большинство «гаражных» мастеров, имеющих небогатый набор станков, устройств и приспособлений, не имеют возможностей сделать эту достаточно сложную операцию самостоятельно, в кустарных условиях, так как для закалки требуется либо кузнечный горн либо электрическая муфельная печь. До недавнего времени, проживая в другом городе, я закаливал заготовки с использованием имеющейся в мастерской, в которой работал мой хороший знакомый, муфельной печи. Теперь, когда у меня не стало такой возможности, я решил сделать простейший горн для закалки лезвий ножей в гараже. Чтобы не «изобретать велосипед» конструкцию простейшего небольшого горна нашел на просторах Интернета. Решил сделать подобный, немного его усовершенствовав.

Сделанный своими руками «гаражный» горн для закалки небольших стальных заготовок состоит из шамотного кирпича, с выполненными особым образом отверстиями, проволочного держателя газовой горелки, и непосредственно самой горелки. Сам горн, для предотвращения разрушения основного кирпича от перепадов температуры при нагреве и остывании, обкладывается с трех сторон аналогичными кирпичами.

Сделанное мною приспособление еще не было в работе. Но, учитывая, что горн имеет небольшую по объему камеру для нагрева, а температура пламени горелки около 2000 градусов С, как мне кажется, заготовку без труда можно нагреть до необходимой, в зависимости от марки стали, температуры 800 – 1100 градусов.

Проверю работу горна на практике в ближайшее время, после завершения обработки заготовки.

Материалы и инструменты:
— кирпич огнеупорный шамотный;
— проволока;
— газовая горелка;
— перфоратор с набором буров;
— пассатижи.

Шаг 1: Формирование основного отверстия.
Размечаем по максимальной ширине имеющейся и возможных будущих заготовок ножа в обоих торцах кирпича места для сверления сквозных отверстий. Просверливаем перфоратором с торца кирпича два параллельных сквозных отверстия диаметром 25 мм. В моем случае длина бура не позволила просверлить кирпич насквозь за один проход, поэтому пришлось делать отверстия с двух сторон навстречу друг другу. Сверлить кирпич желательно на небольших оборотах, так как он может расколоться.

Шаг 2: Создание отверстий для горелки и держателей заготовки.
На фронтальной части кирпича размечаем по имеющейся заготовке примерное место входа пламени горелки в камеру для нагрева. При этом учитываем, что оно должно располагаться ниже нижней части камеры, таким образом, чтобы пламя входило в камеру снизу, примерно в районе середины заготовки, что будет способствовать более быстрому и равномерному ее прогреву. При помощи перфоратора делаем отверстие диаметром, чуть большим диаметра горелки (около 55 мм). Отверстие должно быть не сквозным и доходить до задней стенки камеры.

Размечаем по заготовке ножа места для отверстий держателей, так чтобы выставленная на них на ребро заготовка ножа находилась на расстоянии 5 – 7 мм от нижней части камеры и со всех сторон равномерно охватывалась пламенем горелки. Просверливаем отверстия сверлом 5 мм перпендикулярно плоскости фронтальной части кирпича таким образом чтобы сверло вошло на 15 — 20 мм в заднюю стенку камеры.

Шаг 3: Изготовление держателя для горелки.
Из мягкой стальной проволоки изготавливаем простейшее, показанное на фотографии, устройство для фиксации газовой горелки в требуемом положении. Ножки держателя подводим под кирпич.

Шаг 4: Сборка горна.
Устанавливаем кирпич, с устроенной в нем камерой нагрева, на держатель горелки. Вставляем гвозди, используемые в качестве держателей для заготовки. Гвозди должны быть тоньше диаметра отверстий и входить в них свободно, чтобы при расширении от нагрева, они не раскололи кирпич. Устанавливаем на них заготовку ножа на ребро, так чтобы она не касалась стенок камеры. Обкладываем основной кирпич с камерой нагрева с тыльной стороны и сверху двумя шамотными кирпичами. Вставляем горелку в держатель. Горн готов для нагрева заготовки ножа до необходимой температуры закалки.