Изготовление ножа из рессоры своими руками, советы новичкам

Плюсы и минусы стали

Хороший нож должен обладать прочностью и долговечностью. Другие показатели, которые влияют на его качество, – легкость заточки клинка и режущие свойства. В России ближайшим аналогом Х12МФ выступает 95Х18.

Эта нержавеющая легированная сталь широко используется для бытовых и производственных целей (в химической промышленности, изготовлении деталей для горячих цехов заводов). Ее термообработка также требует бережного соблюдения установленных режимов, иначе сплав безвозвратно потеряет свои свойства.

Если выбирать между 95Х18 или Х12МФ подходящий материал для изготовления ножа, то следует отталкиваться от целей его эксплуатации.

Сравнение нержавеющей и условно нержавеющей сталей уместно, когда нож выбирается для нечастого использования: в походы, для выезда на природу, но не для ежедневных нужд. Для этих целей лучше подходит сталь 95Х18, которая не ржавеет. Она долго держит заточку и не портится от воздействия кислот, воды и грязи.

За этим лезвием просто ухаживать и его можно долго не доставать из ножен без необходимости – клинок останется как новый. Твердость таких ножей составляет 58HRC, чего достаточно для нарезки продуктов, веревок, зеленой поросли в лесу. Это туристическое, рыбацкое или охотничье оружие.

У Х12МФ есть ряд слабых и сильных сторон наряду с 95Х18 и другими сталями.

Достоинства

Высокая твердость Х12МФ незаменима в быту, когда требуется быстрая и легкая нарезка овощей, фруктов. Острота режущей кромки позволяет использовать эти ножи каждый день на кухне, в огороде и на природе, при работе с деревом и синтетическими тканями.

Клинок из Х12МФ долго не затупляется и не требует особого ухода, так как относится к классу условно нержавеющих и хорошо держит остроту лезвия. Владелец ножа из Х12МФ должен при его покупке запастись алмазным бруском и ремнем на пасте ГОИ – это необходимо для качественной домашней заточки.

Сталь Х12МФ производится из дешевых компонентов, вследствие чего стоит недорого. В сравнении с аналогами из дамасской стали ножи из этого металла выигрывают в прочности, меньше боятся воды, более функциональны и имеют низкую стоимость. Доступность и хорошие режущие качества позволяют закрывать глаза на некоторые недостатки этого сорта.

Нож с клинком из стали Х12МФ.

Недостатки

Применение клинка из стали Х12МФ как кухонного проявляет свои негативные стороны уже после первой нарезки водянистых или содержащих кислоту продуктов. Металлический блеск размывается, и стальная поверхность лезвия покрывается разводами и пятнами из-за слабой устойчивости к коррозии. Эстетические несовершенства никак не влияют на режущие свойства ножа, но отполировать клинок до блестящего вида уже не удастся.

В походе оружие из Х12МФ будет полезно для быстрого вырубания кустарников и веток. Оно не затупится даже при интенсивных нагрузках. Но если лезвие давно не точили, в полевых условиях произвести эту процедуру не получится. В отличие от стали 95Х18, которую можно заточить даже о булыжник.

Лезвие из Х12МФ плохо переносит нагрузки на излом. При сильных ударах о кость или другой предмет с высокой вязкостью клинок надломится или на лезвии образуется скол.

Какой бывает закалка метала?

Для чего нужна закалка стали знали еще древние кузнецы. Правильно выбранная температура закалки стали позволяет изменять основные эксплуатационные характеристики материала, так как происходит преобразование структуры.

Технология закалки стали позволяет придать недорогим сортам металла более высокие эксплуатационные качества. За счет этого снижается стоимость изготавливаемых изделий, повышается прибыльность налаженного производства.

Основные цели, которые преследуются при проведении закалки:

1. Повышение твердости поверхностного слоя.
2. Увеличение показателя прочности.
3. Уменьшение пластичности до требуемого значения, что существенно повышает сопротивление на изгиб.
4. Уменьшение веса изделий при сохранении прочности и твердости

Существуют самые различные методы закалки стали с последующим отпуском, которые существенно отличаются друг от друга. Наиболее важными режимами нагрева можно назвать:

1. Температуру нагрева.
2. Время, требующееся для нагрева.
3. Время выдержки металла при заданной температуре.
4. Скорость охлаждения.

Изменение свойств стали при закалке может проходить в зависимости от всех вышеприведенных показателей, но наиболее значимым называют температуру нагрева. От нее зависит то, как будет происходить перестроение атомной решетки. К примеру, время выдержки при закалке стали выбирается в соответствии с тем, какой прочностью и твердостью должно обладать зубчатое колесо для обеспечения длительной эксплуатации в условиях повышенного износа.

Цвета закалки стали

При рассмотрении того, какие стали подвергаются закалке стоит учитывать, что температура нагрева зависит от уровня содержания углерода и различных примесей. Единицы закалки стали представлены максимальной температурой, а также временем выдержки.

При рассмотрении данного процесса изменения основных эксплуатационных свойств следует учитывать нижеприведенные моменты:

1. Закалка направлена на повышение твердости. Однако с увеличением твердости металл становится и более хрупким.
2. На поверхности может образовываться слой окалины, так как потеря углерода и других примесей у поверхностных слоев больше, чем в середине. Толщина данного слоя учитывается при расчета припуска, максимальных размеров будущих деталей.

Выполняется закалка углеродистой стали с учетом того, с какой скоростью будет проходить охлаждение. При несоблюдении разработанных технологий может возникнуть ситуация, когда перестроенная атомная решетка перейдет в промежуточное состояние. Это существенно ухудшит основные качества материала. К примеру, охлаждение со слишком большой скоростью становится причиной образования трещин и различных дефектов, которые не позволяют использовать заготовку в дальнейшем.

Процесс закалки сталей предусматривает применение камерных печей, которые могут нагревать среду до температуры 800 градусов Цельсия и поддерживать ее на протяжении длительного периода. Это позволяет продлить время закалки стали и повысить качество получаемых заготовок. Некоторые стали под закалку пригодны только при условии нагрева среды до температуры 1300 градусов Цельсия, для чего проводится установка иных печей.

Отдельная технология разрабатывается для случая, когда заготовка имеет тонкие стены и грани. Представлена она поэтапным нагревом.

Зачастую технология поэтапного нагрева предусматривает достижение температуры 500 градусов Цельсия на первом этапе, после чего выдерживается определенный промежуток времени для обеспечения равномерности нагрева и проводится повышение температуры до критического значения. Холодная закалка стали не приводит к перестроению всей атомной сетки, что определяет только несущественное увеличение эксплуатационных характеристик.

Как ранее было отмечено, есть различные виды закалки стали, но всегда нужно обеспечить равномерность нагрева. В ином случае перестроение атомной решетки будет проходить так, что могут появиться серьезные дефекты.

Механические качества

Пружинная, высокоуглеродистая сталь 65Г обязана соответствовать ГОСТу 14959-79, который подразделяется на кованый, горячекатаный и калиброванный способ модификации структуры, с толщиной заготовки в диапазоне 250 мм.

Вещество, при Т=20 °С, должно иметь нижеупомянутые свойства:

• предел прочности при растяжении листа – 980МПа (отожжённый, с размером до 1,5мм – 650 МПа);
• текучесть для остаточной деформации – 785МПа;
• примерное удлинение при отрыве – 8% (отожжённый – 15%);
• относительное сужение – 30%.

При этом её плотность обязана составлять 241 МПа после отжига, и 275 МПа без термообработки.

Механические свойства стали 65Г

Распознать все показатели можно путём испытаний:

1. При контроле на растяжение. Здесь пускают в ход разрывные машины. Такие тесты позволяют выявить максимальную нагрузку, которую сплав способен выдержать без нарушения целостности.
2. Диагностика надёжности. Тут проверяют элемент на сопротивление повреждениям от другого, более плотного тела. Определение качеств также проводиться на специальных аппаратах.
3. На ударную вязкость. После опытов можно выявить, как металл реагирует на динамические повреждения, и есть ли у него склонности к хрупкому разрушению. Для этих проектов эксплуатируют специальный маятник.

Все аналоги тоже проходят идентичные процедуры. Например, тип 70, китайского происхождения, наделён схожими образующими. Однако итоги исследований немного различаются, и его допустимая крепость достигает 1030 МПа. Для иного анализа некоторые модели испытывают в различных температурных условиях.

При нагреве образца ниже критического уровня с последующим остыванием можно увидеть такие результаты: Отпуск с температурой в 200 °C поднимает рамки прочности до 2200 МПа, а ударная твёрдость (KUF) образует всего 5 Дж. Поднятие температуры до 600 °C ведёт к росту KUF до 76 Дж, с уменьшением предела крепости до 880 МПа.

Выбор оптимального режима термической обработки

В зависимости от конкретных производственных условий, сталь термически обрабатывают по двум вариантам:

1. Нормализацией при температуре выдержки 1050…1100 °С, с последующим высоким отпуском с 600…650 °С. Нормализация стабилизирует структуру стали, снижает количество остаточного аустенита, и улучшает обрабатываемость на металлорежущих станках. Это позволяет использовать такую технологию термообработки для получения заготовок ступенчатых валов и осей, работающих преимущественно в средах с повышенной влажностью, а также в условиях коррозионно-механического износа.
2. Ступенчатой закалки с высоким отпуском. Продолжительность и количество циклов закалки зависит от требуемой поверхностной твёрдости и конечной микроструктуры. Закалка стали 40Х13 по такому способу выполняется для изделий, которые в процессе своей эксплуатации периодически подвергаются ударным нагрузкам.

Температура заготовки в зависимости от цвета при нагреве

При выборе режима термообработки необходимо учитывать, что сталь 40Х13 штампуется при температурном интервале 950…1150 °С: именно в этом диапазоне материал обладает максимальной ковкостью.

Во всех случаях сталь перед обработкой подвергают отжигу. Это связано со следующими особенностями:

• наличием карбидов хрома, которые образуются в процессе горячей прокатки заготовок. Они сосредотачиваются на границах зёрен вокруг основной, более пластичной структуры;
• присутствием цементита, который по структуре и размерам зерна отличается от любого их карбидов хрома. Это вызывает остаточные напряжения растяжения, снижающие прочность;
• опасности избыточного количества остаточного аустенита, который также повышает твёрдость и снижает пластичность;
• склонности данной стали к деформационному упрочнению во время пластической деформации.

Опытным путём установлено, что для получения оптимальной макроструктуры режим отжига должен быть следующим: нагрев до 690…730 °С, с выдержкой до полного прогрева сечения детали и последующим охлаждением вместе с печью до 500…550 °С (далее – на воздухе). Конечная структура – зернистый перлит, которые положительно выделяется своей стабильностью, равновесностью и наличием мелкого зерна.

Технология термообработки

Нормализация стали 40Х13 применяется реже, в основном, после горячей штамповки/ковки, когда слиток или заготовка нагревались до максимально возможных температур. При длительном нагреве ускоряется рост зерна, что нежелательно с точки зрения трудоёмкости при окончательной обработке изделий. Нормализация, однако, необходима, если нормализованная и отпущенная деталь имеет сложную форму, с многочисленными перепадами в поперечных сечениях, а также при наличии острых углов и кромок.

Главная цель закалки — обеспечить достаточный процент мартенсита в стали. Такие требования выдвигаются, если деталь при эксплуатации будет испытывать значительные рабочие напряжения. Максимально достигаемая твёрдость после закалки – обычно 50…55 НRC. Обеспечивается это следующим режимом термобработки: закалкой с 1000…1050 °С в масло, с последующим низким — при 230…280 °С – отпуском.

В связи с низким температурным интервалом термообработки нагрев производят в печах скоростного нагрева, имеющих системы высокоточного автоматического контроля температуры.

Особые требования к соблюдению технологических режимов закалки стали 40Х13:

1. Температура сред, используемых для охлаждения изделий после их закалки, должна быть на 50…75 °С ниже температуры окончания мартенситного превращения. Оно для рассматриваемой марки стали составляет 650…670 °С. В качестве таких сред используются масло, щёлочные или солевые расплавы. Например, соответствующими возможностями обладает расплав солей KNO₃ и NaNO₃ в соотношении 1:1. Масляные ванны менее предпочтительны, поскольку при длительных выдержках металл науглероживается. Это, хоть и повышает дополнительно твёрдость, но ухудшает обрабатываемость заготовок, особенно при точении и фрезеровании.
2. Время выдержки изделий при закалке и последующем охлаждении составляет до нескольких часов. Такой длительный период выдержки обусловлен необходимостью создать условия для полного мартенситного превращения.
3. Скорость дальнейшего (после отпуска) охлаждения закалённых заготовок особого значения не имеет, и определяется только производственными возможностями. При этом предпочтительнее охлаждать детали не в печи, а на открытом, но спокойном воздухе. В таких условиях мартенситное превращение протекает в полном объёме.