Технология закалки нержавеющей стали обладает рядом важных отличий от процесса высокотемпературной обработки нелегированных разновидностей проката. Это касается различных этапов производственного процесса данного коррозионностойкого материала.

Данный метод в целом сводится к нескольким параметрам, среди которых:

  • воздействие на металл более высокими температурами;
  • продолжительное время выдержки заготовок;
  • быстрое охлаждение сплавов.

Чтобы процесс закаливания нержавеющей стали смог обеспечить ее оптимальные технико-эксплуатационные характеристики, он должен осуществляться при температуре более 1 000 градусов Цельсия. После этого охлаждение материалов возможно исключительно в масляной среде.

Закалка нержавейки: этапы технологии и ее применение в домашних условиях

В отличие от обычных конструкционных марок коррозионностойкая сталь может подвергаться высокотермической обработке при минимальном содержании углерода в ее структуре (менее 0,5%). Например, во многих отечественных ножевых мастерских специалисты используют нержавейку отечественной марки 40х1. Ее структура, как правило, состоит из углерода всего лишь на 0,35%. Однако это не мешает качественному закаливанию материала для повышения прочностных качеств клинков режущих инструментов, в том числе армейских. Хотя для данной цели, как правило, применяются некоторые методики упрочнения сплавов.

Более того, вполне возможна закалка нержавеющей стали в домашних условиях. С этой целью умельцы нередко прибегают к использованию различных самодельных приспособлений и бюджетных разновидностей материалов. При должном опыте не составляет труда подобрать оптимальный режим температурного влияния на металл.

Ключевые стадии закалки

На особенности технологического процесса закаливания нержавеющих сталей влияет марка, к которой относится материал. Именно от этого зависит то, какое количество углерода входит в состав металла, а также оптимальный температурный режим и продолжительность воздействия на него.

В общем виде процесс состоит из следующих этапов:

  1. Подготовка имеющихся изделий или заготовок, оборудования и вспомогательных приспособлений. Важная задача на этой стадии состоит в проверке количества топлива в печи. Его должно хватить на полный цикл плавного разогрева, иначе готовая продукция не получит требуемых качеств. Кроме того, необходимо, чтобы поверхность заготовок была чистой.
  2. Разогрев оборудования. В том случае, если для закалки нержавеющей стали 12х18Н10Т или иной марки применяется газопламенный нагрев, перед активацией горелки осуществляется установка заготовки.
  3. Позиционирование изделия. Нередко конструкции из нержавеющего материала нуждаются в закалке лишь определенной части. В этом случае она должна быть расположена в наиболее горячей области.
  4. Непосредственно каление до требуемых параметров. Изделие выдерживают в сфере высокотемпературного воздействия, осуществляя визуальный контроль его поверхности по цвету. Например, при закаливании хромистых марок стали разогревание проводят при температуре до 1 050 градусов. Это (согласно нормативным таблицам) должно соответствовать оранжевому или приглушенному желтому оттенку.
  5. Охлаждение. После приобретения материалом требуемого цвета деталь подвергается остыванию в среде масла минерального типа. Такие составы характеризуются способностью к воспламенению, что требует соблюдения ряда мер безопасности.
  6. Читка поверхности. После охлаждения изделия очищаются от окалин и нагаров, для чего применяются как механические способы, так и химические составы.

Заключительным этапом закалки продукции из нержавеющих марок стали является отпуск. Он также предполагает нагревание деталей, но температурный режим при этом значительно ниже. Так, для металлов с содержанием углерода более 0,4% отпуск осуществляется при нагреве не более чем до 250 градусов на протяжении от полутора до двух часов. При меньшем значении элемента C в структуре материала температура воздействия может достигать 750 ºC. После нагрева деталь должна остывать постепенно (на воздухе или в сухих песчаных смесях).

Что необходимо для закалки в домашних условиях

Имея необходимость выполнить высокотемпературную обработку изделия из нержавейки, в первую очередь необходимо решить задачу с выбором источника разогрева. В целом в быту можно применять горны, каменные печи и даже источники открытого огня. Первые два способа оптимальны для изделий с вытянутой геометрией, а третий можно взять на вооружение для обработки небольших деталей.

Закалка нержавейки: этапы технологии и ее применение в домашних условиях

Важно! При необходимости регулярно выполнять закалку нержавеющих сталей в домашних условиях целесообразно соорудить кузнечный горн или каменную печь. Такие приспособления, в отличие от открытых источников пламени, обеспечивают более равномерный и глубокий прогрев материалов, позволяют быстрее достигнуть необходимых температур.

Конструкция этой печи достаточно простая. Ее корпус может состоять из доступного шамотного кирпича. Непосредственно разогрев деталей можно выполнять газовой горелкой плазменного типа.

Также для проведения работ в быту потребуются:

  • несколько литров минерального масла (например, автомобильного);
  • зажимные клещи;
  • кузнечный передник и термостойкие перчатки.

Выполнять работы рекомендуется в условиях отрытых пространств или в просторных помещениях с хорошей вентиляцией воздуха.

Кроме того, перед проведением работ очень важно детально разобраться в таблицах цветности материалов во время их нагрева. Это позволит избежать недо- или перекаливания металла, что играет важнейшую роль в обеспечении оптимальных характеристик готовой продукции.

Необходима ли предварительная цементация

В данном случае стоит отметить, что коррозионностойкие марки сталей, содержащие в своей структуре не более 0,3% углерода, не могут подвергаться закаливанию без предварительной дополнительной обработки, то есть цементации. Суть данной технологии состоит в насыщении поверхностного слоя материала элементом C. Он позволяет повысить содержание углерода в структуре сплава до 0,8–1,2%, обеспечивая высокую твердость поверхности изделий.

Закалку нержавеющей стали в домашних условиях графитом можно выполнить путем нагрева деталей, предварительно поместив их в емкость с карбюризатором. Это группа углеродосодержащих веществ, способных отдавать элемент C другим материалам. Данный вариант является оптимальным для обработки нержавейки в домашних условиях. В массовом же производстве используют метод цементации железа в газовых средах.

Как выбрать температурный режим

Оптимальная температура закалки нержавеющей стали (не только в быту, но и на производстве) в первую очередь зависит от марки сплава, из которого изготовлена подлежащая обработке деталь. При этом стоит учитывать, что практически все устойчивые к окислительным процессам хромосодержащие металлы требуют нагрева около 1 000 градусов Цельсия. Соблюдение температурного режима позволяет обеспечить формирование стойкого аустенита – твердого состава углерода в структуре стали.

Кроме того, закалить нержавейку – это всегда означает выполнить быстрое охлаждение материала. Данный процесс необходим для того, чтобы атомы вещества не успели вернуться в свое исходное состояние (до выполнения нагрева), то есть сформировали новую устойчивую кристаллическую решетку.

Закалка нержавейки: этапы технологии и ее применение в домашних условиях

Однако скорость охлаждения детали не должна быть чрезмерно быстрой. Именно поэтому для данного этапа закаливания используют минеральные масла. Они имеют незначительную теплопроводность, что и позволяет обеспечить оптимальные темпы охлаждения заготовок.

Важно! Чтобы остудить нагретую нержавеющую сталь, независимо от ее марки, ни при каких условиях не следует использовать воду. Это жидкость с самой большой на планете теплопроводностью. Она практически моментально забирает тепло из верхних слоев материала, что приводит к их растрескиванию.

Точные температурные режимы для любых из коррозионностойких марок сталей можно отыскать в соответствующих технологических справочниках.

Обработка с промежуточным насыщением углеродом

Это так называемая технология двойной закалки, которая может потребоваться при необходимости придать изделию особые прочностные качества. Ее суть состоит в предварительном науглероживании (цементации) материала, которое выполняется при температуре от 910 до 950 градусов Цельсия. Иногда с целью ускорения процесса значения могут подниматься до 1 050 °C.

После цементации деталь подвергается вторичному нагреву. Это позволяет:

  • упрочнить науглероженный слой;
  • исправить дефекты структуры материала, возникающие в процессе его предварительной и продолжительной цементации;
  • уменьшить показатели коробления сплава.

Кроме того, данная технология закаливания нержавеющих изделий в обязательном порядке предполагает их последующий низкий отпуск. Он выполняется при температуре от 160 до 180 градусов. Благодаря этому происходит трансформация мартенсита поверхностного слоя и его надежное сцепление с более глубокими слоями материала.

Таким образом, стоит отметить, что закалка изделий из устойчивых к коррозийным процессам марок стали возможна не только в промышленных условиях, но и в быту. Для этого не требуется покупка какого-либо дорогостоящего специфического оборудования, а изготовление небольшой печи своими руками не занимает много времени.

Именно по вышеуказанным причинам многие начинающие предприниматели, занимающиеся изготовлением ножей и прочих режущих инструментов, декоративной и иной продукции из нержавейки, на первых этапах своей деятельности используют крафтовые (самодельные) приспособления. Однако они не могут обеспечить серийное производство высококачественных изделий.