Закалка промышленных ножей — это термическая обработка, которая проводится для повышения твердости, износостойкости и прочности режущей кромки. Этот процесс включает нагрев стали выше критической температуры (температуры полиморфного превращения) и последующее быстрое охлаждение. После закаливания промышленные ножи становятся твердыми, что замедляет износ режущей кромки, увеличивает срок службы инструмента, улучшает качество реза дерева и металлических заготовок. Важно правильно подобрать метод закалки, чтобы сохранить пластичность металла и избежать появление трещин на режущем полотне при обработке деталей на высоких оборотах.
Описание технологии закалки металла
Сталь нагревают до температуры, при которой происходит изменение ее кристаллической структуры — образование аустенита. Материал становится мягкий и пластичный. Для углеродистых сталей эта температура составляет около 800–900 °C, а для легированных — может достигать 1150 °C. Прогрев должен быть равномерный по всему объему заготовки, чтобы избежать внутренних напряжений и деформаций.
После достижения необходимой температуры заготовку быстро охлаждают в закалочной среде: вода, масло, полимерный раствор, газ. Это нужно для фиксирования новой структуры металла и придания лезвию твердости.
Для снижения хрупкости проводят отпуск — повторный нагрев до температуры 150–650 °C с последующим медленным охлаждением. Этот этап повышает пластичность и ударную вязкость металла.
Методы закалки промышленных ножей
Для закалки промышленных ножей используют ступенчатую и изотермическую обработку, закалку в одной среде и с самоотпуском. Выбор метода зависит от химического состава стали, формы и габаритов изделий:
- закалка в одной среде. Это классический метод, при котором нагретую до нужной температуры деталь полностью погружают в одну закалочную жидкость (в воду, масло или полимерную эмульсию) и выдерживают там до полного охлаждения. Полное погружение дает одинаковую скорость охлаждения по всему сечению детали, но резкий перепад температур создает большие внутренние напряжения: вода охлаждает металл очень быстро, что приводит к трещинам. Подходит для закаливания дисков для фрезеровочных и строгальных станков, оснастки для штампов, цепных и ленточных пил;
- ступенчатая закалка. Сначала горячую деталь погружают в закалочную ванну, нагретую до температуры выше начала мартенситного превращения (для углеродистой стали — 250–300°C, а легированной — 150–200°C). За счет этого заготовка успевает выровнять температуру по всему сечению, снижая перепады нагрева. Затем проводится окончательное быстрое охлаждение в масле или на воздухе. Из недостатков метода:
- требуется специальное оборудование: муфельные печи и индукционные закалочные установки (ТВЧ) для поверхностного закаливания;
- ограничения по размеру деталей: подходит для ножей из углеродистой стали диаметром не более 10–12 мм, для легированных — до 20–30 мм.
- закалка с самоотпуском. Это метод, при котором деталь при закалке охлаждается неравномерно, что позволяет частично снимать внутренние напряжения сразу в процессе закаливания. Принцип прост: после кратковременного погружения рабочей части ножа в охлаждающую среду остальная часть инструмента остается горячей. Неохлажденный участок отдает тепло закаленному, осуществляя отпуск (темперирование) материала. Этот метод используется для режущих инструментов и клинков: резкая закалка дает высшую твердость кромки, а «самоотпуск» теплом соседней части снижает риск образования трещин и облегчает достижение требуемой вязкости;
- изотермическая закалка. Этот метод термической обработки устраняет термические напряжения, возникающие из-за неравномерного охлаждения поверхности и сердцевины ножей. Закаливание проводится поэтапно:
- Деталь предварительно разогревают до критической температуры (примерно 750–850°C) — температуры, при которой формируется структура аустенита.
- Горячую деталь тут же погружают в горячую ванну с солью или специальной жидкостью, поддерживаемую на постоянной температуре около 300°C.