Журнал "Моделист-конструктор", №5 за 1994 г., с.24
А. Виноградов
ТЕРМООБРАБОТКА МЕТАЛЛА
Моделистам постоянно приходится сталкиваться с необходимостью повысить прочность и твёрдость металла или инструмента, а иногда, наоборот, сделать металл более мягким, легче поддающимся обработке. Этого можно достичь термическим воздействием, заключающимся в нагреве материала до определённой температуры с последующим быстрым или медленным охлаждением.
Нагревание деталей, конечно, удобнее всего производить в электрических муфельных печах; но можно использовать и паяльные лампы, бензиновые и газовые горелки и даже конфорки домашних газовых плит - для нагрева мелких деталей.
Важнейшим условием правильной термообработки сталей является подбор необходимого температурного режима в зависимости от марки стали. Но ввиду того, что в свободной продаже имеется ограниченное число марок стали, приходится в основном использовать либо вторичное сырьё, либо изготавливать одни инструменты из других.
Маркировки углеродистой стали обыкновенного качества обозначаются двумя буквами и цифрой (Ст.1 - Ст.7). Цифра в данном случае показывает примерное содержание углерода в сотых долях процента.
В марках углеродистых качественных сталей - конструкционных (сталь 30; сталь 45) и автоматных сталях (А12; А30) цифры также показывают примерное содержание углерода в сотых долях процента. Наиболее широкоприменяемые стали - инструментальные (У7; У8; У8А; У10А…) - цифра в их маркировке означает содержание углерода в десятых долях процента; буква А в конце марки показывает, что в этих сталях пониженное содержание вредных примесей.
Легированные стали маркируются буквами и цифрами. Буквы обозначают наличие в стали одного или целой группы легирующих компонентов: В - вольфрам; Г - марганец; К - кобальт; М - молибден; Н - никель; С - кремний; Ф - ванадий; Х - хром; Ю - алюминий. Например, сталь марки 65Х13 имеет в своём составе 0,065% углерода и 0,013% хрома.
Наиболее ходовые марки сталей для изготовления инструмента приведены в таблице 1.
Таблица 1.
Инструмент
Марка стали
Зубила, отвёртки, топоры, клейма для стали
Пуансоны, матрицы, пробойники, стамески
Керны, деревообрабатывающий инструмент
Молотки, кувалды, гладилки, плотницкий инструмент
Метчики
Надфили
Напильники
Ножовочные полотна станочные
Ножовочные полотна ручные
Ножовки по дереву
Ножи фуговальных станков
Пилы циркулярные
Пилы лесопильных рам
Плашки
Полотна лучковых пил
Пилы поперечные
Пилы продольные
Резцы для твёрдых металлов
Резцы токарные и строгальные
Свёрла спиральные по дереву
Свёрла по металлу
Фрезы
У7А
У8; У8А
У10; У10А
У7
У11; Р9; 9ХС
У10 - У12
У10 - У13; ШХ6
Р9; Р18; ШХ15
У8 - У12
У8ГА
9Х5ВФ
85ХФ
85ХВ
9ХС
У8ГА; 85ХФ
У8ГА; У10
85Х
У13; У13А
У10; У10А
9ХС; 9Х5ВФ
Р9; Р18
Р9; Р18
Термическая обработка стали разделяется на закаливание, отпуск и отжиг.
Закаливание стали применяется для повышения её твёрдости. Мягкие малоуглеродистые стали (Ст.25) и "железо" (Ст.10; Ст.20) не калятся; углеродистые (сталь 45; сталь 50) и инструментальные (У8; У9; У10; У10А и другие) увеличивают свою твёрдость при закалке в три-четыре раза.
Процесс закаливания состоит в нагревании стали до температуры калки (для каждой марки своя) и в быстром охлаждении в масле или воде. Температурные режимы закалки приведены в таблице 2.
Таблица 2.
Марка
Закалка
C°
Отпуск
C°
Отжиг
C°
Охлаждающая среда
для закалки
Охлаждающая среда
для отпуска
У7; У7А
У8; У8А
У10; У10А
У11; У11А
У12; У12А
У13; У13А
У8ГА
Р9
Р18
ШХ6
ШХ9
ШХ15
9ХС
9Х5ВФ
50ХГА
60С2
60С2ХА
65С2ВА
85ХВ
800
800
790
780
780
780
800
1250
1300
810
830
845
860
950
840
870
870
850
830
170
170
180
180
180
180
180
580
580
200
280
400
170
270
315
325
315
330
250
780
770
770
750
750
750
770
860
860
780
780
780
730
800
810
840
840
820
790
вода
вода
вода
вода
вода
вода
вода
масло
масло
масло
масло
масло
масло
масло
вода
вода
вода
вода
вода
вода, масло
вода, масло
вода, масло
вода, масло
вода, масло
вода, масло
вода, масло
воздух в печи
воздух в печи
воздух
воздух
воздух
воздух
воздух
воздух
воздух
воздух
воздух
воздух
В домашних условиях, при отсутствии приборов температуру нагрева приближённо можно определить по цвету. Для ориентации цвета каления стальных изделий в неосвещённой солнцем комнате приведены по порядку их появления в зависимости от температуры (в °С):
тёмно-коричневый (заметен в темноте) 530-580
коричнево-красный 580-650
тёмно-красный (вишнёвый) 650-730
вишнёво-красный (багровый) 730-770
вишнёво-алый 770-800
светло-вишнёво-алый 800-830
ярко-красный 830-870
красный 870-900
оранжевый 900-1050
тёмно-жёлтый 1050-1150
светло-жёлтый 1150-1250
жёлто-белый 1250-1300
ослепительно белый св. 1300.
В закалённом состоянии сталь обладает большой твёрдостью, но вместе с тем и хрупкостью. Чтобы придать ей вязкость, производится отпуск стали после закалки. Для этого её нагревают до температуры 220-300°С и медленно охлаждают в воздухе. Твёрдость стали при этом несколько уменьшается, структура её изменяется, и она становится более вязкой. Меняя температуру отпуска, можно получить разные механические свойства. При нагреве стали на воздухе её поверхность окрашивается в различные цвета, называемые цветами побежалости. Каждый цвет побежалости соответствует вполне определённой температуре и может служить указателем для определения степени нагрева при отпуске стали. Термические режимы и соответствующие им цвета побежалости приведены в таблице 3.
Таблица 3.
Инструмент
Температура
отпуска, C°
Цвет побежалости
Свёрла перовые, плашки, матрицы и пуансоны, фрезы
Резцы, метчики, полотна ножовок, лобзики, центры
Кусачки, стамески, ножницы по металлу, зубила
Молотки слесарные и медницкие
Матрицы и пуансоны вытяжные
Ролики для накаток
Перки столярные, железки рубаночные, отвёртки, обжимки
Долота столярные, ножи, призмы разметочные, державки резцов
Ключи гаечные, пассатижи, круглогубцы, плоскогубцы
Полотна пил по дереву
200
225
240
255
265
275
285
295
310
325
светло-соломенный
светло-жёлтый
соломенно-жёлтый
коричнево-жёлтый
красно-коричневый
пурпурно-красный
фиолетовый
ярко-синий
светло-синий
серый
Отпуск выполняется следующим образом: стальную деталь зачищают в каком-нибудь месте до блеска, помещают в огонь и следят за появлением цветов побежалости. Отпуск закалённой детали должен быть проведён в течение 24 часов после её закалки.
Отжиг стали служит для выполнения задачи обратной закалки в случаях, когда закалённую деталь требуется обработать режущим инструментом, согнуть или разрезать. Отжиг стали заключается в нагревании её до температуры 800-900°С с последующим медленным охлаждением. После отжига сталь легко поддаётся обработке.
* * *
Подписная научно-популярная серия "Сделай сам" (издательство "Знание"), №1 за 1990 г., с. 88, 89.
Отжиг цветных металлов. При обработке цветных металлов (чеканка, выколотка и др.) иногда приходится снимать напряжения, возникшие при обработке. Для этого необходимо отжечь заготовку. Отжиг цветных металлов проводят при следующих температурах:
Металл
Температура
отжига, C°
Охлаждающая среда
Медь
Латунь Л96
Латунь Л90-Л62
Мельхиор
Нейзильбер
Серебро
Алюминий
Дюралюминий
500 - 600
540 - 600
600 - 700
650 - 700
700 - 750
650 - 700
300 - 350
360 - 380
Вода
На открытом воздухе
На открытом воздухе
Вода
Вода
Вода
На открытом воздухе
Охлаждение в печи
