Изготовление ножей в домашних условиях — отжиг, закалка стали, отпуск. Закалка режущей кромки ножа графитом Как самому закалить нож

Технология получения прочного, крепкого, надежного ножа невозможна без закалки. По сути это такой же технологический процесс обработки металла, как и заточка, фрезеровка и шлифовка. Только вместо наждачного круга, штихеля и фрезы используется высокая температура. И если полировка придает клинку зеркальный блеск, наждак остроту лезвия, а гравировка неотразимый рисунок, то закалка делает его прочным, что очень важно даже для домашнего кухонного ножа.

Сегодня марочник стали и сплавов может предложить металл в нескольких тысячах наименований и сортов. В состав сплава стали, могут кроме железа входить и вольфрам, и никель, и ванадий, и цинк. От этого зависит физико-химические свойства металла, с вольфрамом он становится жестким и прочным, цинк делает его мягким, а алюминиевая составляющая позволяет делать вытяжку. Но для ножа важно не это, здесь определяющим моментом выступает, сколько углерода содержит металл. Чем больше углеродная составляющая, тем он прочнее, но при этом он и более хрупкий. А вот чем меньше углерода, тем металл пластичнее, нет, не мягче, а именно пластичнее.

В чем состоит смысл процесса закаливания?

Высокотемпературная обработка металла позволяет изменить его внутреннюю структуру – при нагревании до определённой температуры содержание углерода в нем изменяется, а при резком остывании металл сохраняет приобретенную структуру. При чередовании процесса нагрева – остывания происходит приобретение металлом прочности. А вот нагрев в определенном температурном режиме позволяет при этом сохранить упругость металла.

Впрочем, закалка – это только первая часть процесса термической обработки металла. Вторая часть заключается в постепенном остывании металла после нагрева. Отпуск необходим для снятия внутреннего напряжения, которое возникает в кристаллической решетке металла и делает его хрупким. Таким образом, для того, чтобы закалить нож необходимо выполнить полную технологию закалки и завершить ее процессом отпуска металла.

Что нужно для закалки?

Ключевым моментом в процессе обработки клинка выступает процесс нагрева и поддержания в процессе определенного времени металла при высокой температуре. Для этого используются:

Муфельная печь;
Газовая горелка;
Кузнечный горн;
Паяльная лампа.

Каждый из методов имеет свои плюсы и минусы. К плюсам горелки и лампы относится их мобильность, чего не скажешь о горне и печи, но горелка и лампа не дают возможности поддерживать температуру нужное время. С другой стороны, отрегулировать температуру нагрева с точностью до 50 градусов можно только в печи, да и сам процесс работы с ней удобнее.

Закалка в классическом виде осуществляется нагревом до 700-1000 градусов, после чего делается охлаждение в емкости с минеральным маслом. Поэтому работать рекомендуется в специально подготовленном помещении, где есть возможность установить и печь, и емкость для масла.

В кузнечном горне разогреть заготовку довольно просто – при подаче воздуха угли раскаляются и заготовка может достичь нужной температуры. Здесь главное не перегреть клинок. Ориентироваться лучше по специальной температурной шкале, в которой температура соответствует определенному цвету металла. Правда, для того чтобы не ошибиться шкалу нужно изучить основательно, поскольку при перегреве, сталь теряет свои свойства и становится мягкой.

Процесс остывания заготовки проводится в емкости с минеральным маслом, без доступа кислорода. Емкость необходима довольно большая – клинок должен весь погружаться в масло, при этом масло не должно закипать.

Для работы с разогретой докрасна заготовкой понадобятся и кузнечные клещи с длинными рукоятками и брезентовые или кожаные перчатки. В домашних условиях для работ нужно предусмотреть и одежду из негорючего материала, и маску для защиты лица.

Процесс закалки клинка в домашних условиях

При работе с кузнечным горном или горелкой заготовка должна ложиться на угли, когда пламя приобретает малиновый оттенок. Пламя белого или голубого свечения для закалки не подходит – при белом цвете температура достигает 1000-1100 градусов, и металл быстро перегревается, а при голубом 500-600 он просто не успевает прогреться до нужной температуры.

Когда клинок равномерно окрашивается в пурпурно-красный а затем желтый цвет и при этом на поверхности исчезают видимые темные пятна заготовку можно вынимать и опускать в масло.

В емкости с маслом первый раз заготовка окунается на 3-4 секунды, после чего снова отправляется для обжига в печь или горн. По достижению темно-красного цвета металла ее снова вынимают и опускают уже на 4-5 секунд. Процесс повторяется 4-6 раз, при этом время увеличивается на 1-2 секунды.

В последний раз заготовка опускается в емкость с водой для охлаждения – здесь нужно быть особенно осторожным, поскольку вода может спровоцировать разбрызгивание капелек масла, оставшихся на лезвии.

До какой температуры нужно разогревать заготовку?

В зависимости от марки стали разогрев осуществляется в следующих диапазонах температур:

Низкоуглеродные сплавы и стали – 730-945 градусов;
Высокоуглеродистые стали 678-851 градус;
Легированные стали – 850-1150 градусов;

Отпуск заготовок

Обработка высокой температурой приводит к созданию в металле внутреннего напряжения. Это отрицательно сказывается на гибкости и прочности металла. Заготовка становится хрупкой – при неправильном нажиме или перекосе она начинает крошиться или лопается.

Для того чтобы металл стал более пластичным проводится процедура отпуска – доведение температуры заготовки до момента наивысшей пластичности металла и постепенное, естественное его охлаждение. В муфельной печи для этого разогревают металл до необходимой температуры, а после, при закрытой дверце плавно охлаждают в течение 2-3 суток.

Проверить правильно ли закалился клинок довольно просто – достаточно провести напильником по лезвию – если лезвие скользит, закалка прошла удачно, ну а если задевает металл, то процедуру придется повторить.

Для многих людей холодное оружие является символом силы и мужественности. Именно это порой толкает домашних умельцев на самостоятельное изготовление некоторых его видов. Наиболее распространенным вариантом является нож. Сделать это изделие при наличии небольшого перечня электрического инструмента достаточно просто.

Технология изготовления ножа

Работу следует начать с подбора подходящего материала. Лезвие клинка должно удовлетворять некоторым обязательным требованиям:

Быть удобным в эксплуатации для тех или иных целей (нож грибника и нож охотника – совершенно различные инструменты);
Быть прочным, выдерживать возможные ударные нагрузки без разрушения клинка;
Быть острым и максимально долго сохранять заточку;
По возможности быть стойким к коррозии.

Вариантов заготовок для домашнего мастера достаточно много. Одним из наиболее доступных является плоский напильник. Даже инструмент со сработанной насечкой может быть легко превращен в удобный, практичный, долговечный нож.

Отжиг заготовки ножа

Основная сложность, связанная с приданием пластине рашпиля необходимой формы клинка связана с высокой твердостью детали. Конечно, можно обработать заготовку и на наждачном станке, но при этом придется потратить массу времени и израсходовать несколько камней. Альтернативой является снижение твердости напильника. Для этого используется один из видов термической обработки сталей (обработки температурными режимами), имеющий название отжиг. Он заключается в нагреве детали до сравнительно высоких температур (порядка 650 – 700 С), выдержке при этих температурах в течение нескольких часов и медленном охлаждении.

В домашних условиях отжечь заготовку для ножа можно, прогрев ее в дровяном костре, в духовке, в камине или в печи, протопив их как следует вместе с уложенной в топку заготовкой и оставив металл до полного остывания отопительного прибора. При такой процедуре твердость металла значительно снижается, и он может быть обработан как ручным слесарным инструментом, так и электрическим.

Добившись оптимального снижения твёрдости, с помощью болгарки изготовьте заготовку будущего ножа.

Проектирование ножа и придание формы

Одной из наиболее сложных задач в изготовлении ножа является проектирование его формы. Самым простым решением для начинающего ножестроителя будет скопировать очертания с любого понравившегося изделия. Лучше всего обратить внимание на модели с простыми формами, поскольку повторить сложные элементы, чаще всего отрицательно влияющие на функционал, в домашних условиях будет проблематично.

Имея определённый опыт в изобразительном искусстве, можно нарисовать уникальный авторский проект. При этом следует обратить внимание на гармоничность линий и сочетание форм рукояти и клинка. Наиболее распространённой ошибкой при проектировании является «перелом» по линии обуха в месте их стыковки. Если специфика применения (как, например, у обвалочного или шкуросъёмного ножей) не требует именно такого сочленения, то лучше всего будет выполнить переход по прямой линии или плавной дуге.

Следующий момент – это длина рукояти. У большинства производителей этот параметр составляет 110 – 120 мм и почти не зависит от длины клинка. В любом случае, даже если нож делается под свою руку, желательно соблюдение такого допуска.

Не стоит также увлекаться количеством и глубиной подпальцевых выемок и упоров. Это снижает удобство работы обратным хватом и вполне может перевести изделие в разряд холодного оружия.

Для соответствия выбранной форме предварительно изготовьте простой картонный шаблон и контролируйте правильность работы, сверяясь с ним.

Одной из обязательных частей ножа является рукоятка. Для ее изготовления наибольшее распространение получили различные породы древесины. В нашем варианте использованы дубовые накладки, которые будут соединены латунными заклепками. Для их установки в хвостовой части заготовки необходимо просверлить три отверстия. Выполнить эту работу с отожженным металлом не составит труда.’

Выбор формы спусков

Геометрия спусков или форма поперечного сечения клинка выбираются исходя из назначения ножа и предполагаемой сферы применения. Чаще всего встречаются такие профили:

Прямой клин от обуха. Сечение представляет собой равнобедренный треугольник. Наиболее универсальная форма, сочетающая в себе устойчивость режущей кромки к ударам умеренной силы и невысокое сопротивление во время реза.
Вогнутые спуски. Такой профиль характерен для опасных бритв: очень нежная режущая кромка, не терпящая ударов и боковых нагрузок, высокие режущие качества. Ножи с таким профилем удобны при небольшой глубине реза, с ее увеличением значительно возрастает сопротивление.
Выпуклая линза. Наиболее простой в освоении профиль. Линзовидные клинки предназначены для тяжёлых работ и особенно популярны у туристов и выживальщиков. Один из самых известных примеров – шведский Fallkniven «F1»

Существуют также несимметричные спуски, например, у традиционных японских ножей, которыми пользуются профессиональные повара. Для их выведения необходим определенный опыт и специальное оборудование.

Закалка стали в домашних условиях

Перед сборкой, заточкой и полировкой клинка ножа необходимо вернуть металлу его былую твердость. Для этих целей применяется еще один вид термообработки – закалка. Многие слышали о ней, но не многие выполняли ее на практике, поэтому закалку стали своими руками обсудим более подробно.

Технологически закаливание стали заключается в нагреве ее до высоких (около 900 С) температур и быстром охлаждении, как правило, в жидком охладителе. В качестве последних наиболее доступны машинное масло (отработка) или вода.

Секреты закалки: источник тепла

Существует несколько вариантов приспособлений, способных довести нагрев стальной детали до желаемого температурного порога. Идеальный вариант – промышленного или самостоятельного изготовления.

При отсутствии подобного инструмента возможно использование еще одного домашнего помощника – паяльной лампы.

Достаточно мощная струя пламени позволяет легко прогреть детали небольшой толщины до требуемой температуры. Не забывайте перемещать горелку вдоль закаляемой пластины для достижения равномерного прогрева.

Кроме этого возможно использование обыкновенного древесного угля вкупе с паяльной лампой. Для этого выкопайте небольшое углубление в почве, засыпьте туда уголь, в который уложите на ребро закаляемые пластины ножей. Прогревайте лампой уголь вместе с пластинами до достижения последними требуемого нагрева. Подобный способ предохраняет быстрое остывание непрогреваемой части заготовки и ее перегрева.

Третий вариант – изготовление небольшого горна. Он может быть как угольным, так и газовым. Главные конструктивные элементы приспособления – корпус и источник нагнетаемого воздуха. Основу угольного горна можно изготовить из стального листа толщиной 10 мм с приваренным в нижней части обрезком трубы диаметром около 20 см и выводом от нее для подключения шланга от выходного отверстия бытового пылесоса.

В листе не забудьте просверлить несколько отверстий достаточного диаметра для подачи воздуха. В качестве топлива применяется древесный (мангальный) или каменный уголь.

Секреты закалки: температура нагрева

Один из самых важных моментов при самостоятельной закалке стали – достижение заготовкой оптимальной температуры нагрева. В производственных условиях эта величина контролируется специальными высокотемпературными термометрами. В быту же лучше использовать старинные, дедовские способы.

Первый из них – определение температуры по цвету накала заготовки. Замечено, что при нагревании металл изменяет свой цвет в зависимости от достижения той или иной температуры. Для закалки стали наиболее оптимален светло-вишневый или малиновый, что соответствует нагреву в 800-850 С.

Второй способ – изменение магнитный свойств. Еще одно свойство стали при нагреве – изменение ее магнитных свойств. Достаточно прислонить нагретую заготовку к сильному магниту и отсутствие «притяжения» между ними так же даст сигнал о достаточности нагрева заготовки.

Секреты закалки: охлаждение

Для охлаждения нагретой до нужных температур заготовки возьмите удобную по объему емкость и налейте в нее отработку. Держа нож за хвостовик клещами с длинными рукоятками, опустите его в масло и подождите некоторое время. Вязкость жидкости обеспечивает оптимальное течение теплообмена. Будьте осторожны, на поверхности масло может воспламениться!

Второй способ охлаждения – использование воды. При этом чистую жидкость лучше не использовать. Перед работой растворите в ней несколько ложек поваренной соли или примените рассол для охлаждения металла. В старину, когда соль имела очень высокую цену, кузнецы в качестве соляного раствора применяли собственную мочу.

Одним из неприятных моментов, иногда возникающих во время закалки, является поводка клинка или его деформация, возникающая из-за неравномерного нагрева или охлаждения. Чтобы избежать ее, клинок лучше всего опускать в охлаждающую среду строго вертикально режущей кромкой вниз.

Секреты закалки: отпуск

Закалка имеет на только положительное, с точки улучшения эксплуатационных свойств стали, свойство, заключающееся в увеличении твердости в несколько раз, но и отрицательное, состоящее в увеличении хрупкости заготовки. Другими словами при ударе закаленного ножа по металлу, камню, дереву или кости лезвие его может легко расколоться. Во избежание этого используют третий вид термообработки, называемый отпуск. Заготовку необходимо нагреть до температуры 180 – 200°С, выдержать в течение часа и охладить на воздухе. Многие домашние мастера отпускают калёные ножи из напильников в расплаве свинца, однако из-за более высоких температур (температура плавления свинца 327 °С) это может вызвать значительное снижение твёрдости и потерю режущих свойств. Лучше всего воспользоваться обыкновенной газовой или электрической духовкой, если удастся уговорить хозяйку дома.

Сборка самодельного ножа

Выполнив все указанные выше операции и доведя сталь ножа до необходимой твердости, переходим к сборке. Подгоняем форму накладок к хвостовику ножа и вырезаем дополнительно две вставки из кожи.

Затем смазываем детали клеем, устанавливаем на клею латунные вставки и оставляем сушиться на несколько часов.

Крайнюю вставку лучше изготовить не из стержня, а из трубочки требуемого диаметра. Это поможет крепить готовое изделие при эксплуатации на кожаный ремешок, что предохранит его потерю в походах, на рыбалке или охоте.

После высыхания клея тщательно обработайте рукоятку и лезвие наждачной бумагой. Для защиты клинка от коррозии его достаточно хорошо отполировать после окончательной заточки и доводки.

Уважаемые читатели, если у вас остались вопросы, задавайте их, используя форму ниже. Мы будем рады общению с вами;)

Если сталь ножа нагреть до определенной температуры, а затем быстро остудить, она становится твердой, хрупкой и напряженной. Это называется закалкой. Такая форма стали известна под названием «мартенсит». Пройдя процесс закалки, мартенсит становится хрупким, напряженным и не подходит для изготовления ножа. Если нагреть мартенсит до меньшей температуры, он станет несколько мягче, выпустит напряжение, и если температура была выбрана правильно, в результате получится прочный и пригодный продукт. Обработка стали при меньшей температуре, обычно между 375 и 500 градусами по Фаренгейту, называется отпуском или получением нужной степени твердости.

Источник тепла

Источник тепла для процесса закалки должен обеспечивать равномерный нагрев и возможность контролировать температуру. Если источник тепла слишком разогрет, трудно медленно и единообразно нагреть клинок. Если нагревать клинок слишком быстро или если источник тепла чересчур раскален, тонкие участки клинка, как правило, перегреваются. Газовый горн - прекрасный источник тепла для процесса закалки, если, конечно, температуру нагрева можно контролировать и регулировать.

Вот как работает газовый горн: пламя разогревает футеровку горна или печи, и радиируемое ей тепло нагревает материал. Горелка или паяльная лампа, нагревающие деталь на открытом воздухе, по моим расчетам, теряет 200% и более потенциального тепла. Если пламя ограничивается нагревательной камерой или чем-то таким простым, как теплоулавливатель, описанный ниже, вы сможете равномерно нагреть крупную деталь. Пламя горелки или паяльной лампы никогда не должно быть направлено непосредственно на обрабатываемую деталь. Его нужно направить так, чтобы пламя обходило саму деталь и одновременно нагревало футеровку печи.

Моя первая самодельная цилиндрическая печь Dragon Breach предназначалась прежде всего для кузнечной сварки при температуре примерно 2300 градусов по Фаренгейту. Она была оснащена горелкой с поддувом, которую трудно было регулировать. Решением вопроса стало создание второго горна, который работал при более низких температурах, достаточных для термообработки.

Для этого у него должны были быть меньшие по размеру камера и горелка с пропорционально меньшим отверстием. Такой меньший по размерам горн вполне подходил для термообработки и ковки. Более того, я больше не беспокоился о загрязнении клинков флюсом буры, как это происходило, когда для ковки и термообработки я пользовался сварочным горном.

Горн из одного кирпича для ножа

Создание горна из одного кирпича, который я построил самостоятельно, начиналось именно с одного кирпича и оказалось исключительно полезным. Когда я больше узнал о работе с мягкими кирпичами и нашел лучшую горелку, у меня получилось то, что я теперь называю Extendo Forge. Для удлинения камеры печь состоит из полутора кирпичей.

Так выглядит Extendo Forge.

Главное, чтобы эти кирпичи относились к мягкому огнеупорному типу. Маленькую печь разогревает пропановая горелка в стиле BenzOmatic. Такой маленький горн не новшество. Я пользуюсь им практически каждый день. Он заменил мне мою печь среднего размера Dragon Breach при выполнении множества работ, связанных с нагреванием. Обычно я использую горн для ковки клинков, их отжига, термообработки, а иногда для отпуска клинков с помощью шаблона для отпуска спинки клинка. На фото показан Extendo Forge с удлинением горелки.

Для создания печи вам потребуется два типа огнеупорных кирпичей: один-два кирпича мягкого высокотемпературного типа и два-три кирпича твердого низкотемпературного типа для подпорки мягких кирпичей. Если у вас под руками не оказалось никаких кирпичей, вы можете найти адрес изготовителя на желтых страницах в разделе «Огнеупорные материалы». Если и это не принесет результатов, обратитесь к каменщикам, и они подскажут вам, где найти огнеупорные кирпичи.

Здесь показан горн из одного кирпича и клинок, нагретый для закалки. Эта картинка демонстрационная. При фактическом нагреве для закалки цвет клинка более однообразен. Обратите внимание на противень с «пастой для закалки», приготовленной на заднем плане фото.

Обычные твердые кирпичи не годятся для сооружения маленького горна. Для этого абсолютно необходимы огнеупорные кирпичи, которые иногда называют изоляционными. Температурные границы для мягких кирпичей составляют 2800 - 3000 градусов по Фаренгейту.

Я рекомендую только одну марку и модель пропановой горелки. Это шланговая горелка BenzOmatic JTH-7. Она так названа из-за 4-футового шланга с наконечником на конце. Естественно, на баллоне имеется регулирующий клапан.

Такой клапан необходим для регулирования температуры. Верхний конец шланговой горелки очень сильно нагревается, но его можно регулировать, и он будет значительно прохладней при отжиге и закалке мелких деталей. Работая на максимуме, вы получите дополнительное тепло для скорейшего разогрева камеры.

С помощью горна из огнеупорного кирпича с горелкой JTH-7 вы легко нагреете заготовку толщиной 1 х 1/4 дюйм для ковки клинков длиной 4-6 дюймов. Достаточно часто горелки можно только «включать», не имея возможности регулировать нагрев. На фото показан проектируемый клинок в нагретом состоянии.

Проверьте работу вашего горна из одного кирпича, поместив в нагревательную камеру заготовку размером 1 х 1/4 дюйма. Зажгите горелку и посмотрите, сколько времени вам понадобится, чтобы разогреть деталь до температуры ковки. Доведение 3-дюймовой или более длинной заготовки до температуры ковки не должно занимать больше 5-6 минут.

Для безопасности пропанового баллона весом 16 унций крайне необходимо иметь держатель. Маленькая пропановая горелка может оказаться весьма опасной, если ее обронить или она упадет с верстака. Клапан легко отламывается, и пропан начитает быстро выходить из баллона, создавая опасную ситуацию. Безопасный держатель можно соорудить из большого баллона из-под сока, укрепив его на фанерное основание. В таком виде держатель можно фиксировать к верстаку шурупами.

Такой безопасный держатель для горелки мог бы предотвратить пожар, который случился у нас по соседству. Велосипед упал на верстак и столкнул пропановую горелку на пол. Горелка не была включена, но когда ударилась о цементный пол, раскололась, и газ стал выходить. От контрольной лампы водонагревателя газ воспламенился, и пламя пошло по стене на верхний этаж через широко открытую дверь.

Чтобы изготовить мини-горн, вырежьте нагревательную камеру размером 1х1,5 дюйма так, чтобы ее отверстие проходило через весь кирпич. Для этого воспользуй-тесь старым ножом либо просверлите отверстие старым сверлом, а затем выскоблите его. 1-дюймовое отверстие сбоку называется отверстием для огня и доходит только до нагревательной камеры. На фотографии видно положение нагревательной камеры.

Пламя должно охватывать нижнюю часть детали и нагревать ее более равномерно. Линия на кирпиче обозначает дно нагревательной камеры. Не направляйте сопло горелки прямо в нагревательное отверстие, держите его примерно на дюйм от отверстия. Поэкспериментируйте с вашей горелкой. Определите, куда нужно направить пламя, чтобы получить больше жара.

Если вы куете только маленькие клинки, нагревательная камера не обязательно должна проходить по всей длине кирпича. Половина кирпича, просверленная только частично, располагается сзади горна. Если эту половинку кирпича придвинуть к нагревательной камере просверленной стороной, то можно нагревать клинки длиной до 10 дюймов для ковки или закалки. Когда же вы нагреваете короткие клинки, половинка кирпича прислоняется к концу нагревательной камеры глухим концом.

Вырежьте выемку сбоку мягкого огнеупорного кирпича, чтобы полость была достаточно большой для нагревания таких деталей, размер которых больше, чем отверстие в мини-горне. Таким образом можно выпрямлять скрученные пружины или другие изогнутые детали. Нагреваемая часть детали помещается в углубление, где пламя может охватить ее и нагревать со всех сторон.

Кислородно-ацетиленовая горелка

Кислородно-ацетиленовая горелка является прекрасным источником тепла для процесса закалки, и я пользуюсь ей многие годы. С ее помощью я закалил более трех тысяч клинков. Я перестал пользоваться ей, когда приступил к сооружению домашних газовых горнов из одного кирпича. Единственный недостаток такой горелки - это стоимость газа. По сравнению с ацетиленом пропан работает в четыре раза дольше. Хотя пропан не дает такого жаркого пламени, как кислород и ацетилен, для нашей работы этого вполне достаточно.

Пламя кислородной/ацетиленовой горелки дает более 5000 градусов по Фаренгейту, однако легко можно научиться управлять им и равномерно нагревать клинок. Полезно попрактиковаться в равномерном нагреве на старом лезвии ножа или ненужном куске стали.

Эту горелку хорошо использовать для закалки грани, когда до температуры закалки нагревается только крайняя часть клинка. Спинка клинка остается такой температуры, при которой она не полностью твердеет, когда весь клинок погружается в масло. Клинки, у которых с помощью такой горелки нагревается только грань, могут быть закалены полностью или только по грани.

Регулирующий блок для закалки грани

Когда необходимо провести закалку грани в масле, хорошо использовать регулирующий блок. Я использую для этого тяжелый кусок стали, устроенный таким образом, что помещенная на него грань клинка лишь на полдюйма погружается в масло. Масло нагревается до температуры 90-140 градусов по Фаренгейту. Клинок нагревается и погружается в масло острием вниз под углом примерно 45 градусов, а затем опускается на регулирующий блок. Затем клинок несколько раз быстро раскачивается вперед-назад, пока вся его грань не пройдет необходимое быстрое охлаждение. Регулирующий блок можно поднимать или опускать в зависимости от того, какую твердость необходимо придать грани.

Отпуск ножа

Отпуск - это цикл или циклы слабого нагрева, необходимые для незначительного размягчения (отпуска) мартенсита и одновременного снятия напряжения металла, возникшего при закалке. Окончательной формой стали в законченном клинке является отпущенный мартенсит. Отпуск клинков, изготовленных из углеродистой стали или ее сплавов, проводится при температуре 375 - 500 градусов по Фаренгейту.

Сбоку видно, что пламя проходит перед центром. Отверстие на передней стенке, куда вставляется деталь, приводит к потере тепла, поэтому, если пламя входит в камеру ближе к этому отверстию, это позволяет добиться более равномерного ее нагрева Линия на кирпиче указывает на дно нагревательного отверстия. Такое расположение позволяет пламени охватывать нагреваемую деталь вокруг. Обратите внимание на проволоку, удерживающую кирпичи вместе. Без нее кирпичи будут трескаться и рассыпаться Вместе с тем, если поместить твердый кирпич с противоположной стороны огневого отверстия, а другой сверху, маленький горн будет остывать медленней и почти снимет проблему растрескивания кирпичей.

В результате процесса отпуска нужно получить правильную степень твердости. Важно, чтобы клинок ножа имел мелкозернистую структуру. В результате перегрева во время ковки или нагрева для отпуска клинок может получиться слабым крупнозернистым. Клинок с мелкозернистой структурой всегда будет превосходить по силе клинок той же твердости, но крупнозернистый.

Три вида этой штуковины для закалки показывают, как используется прокладка из нержавеющей стали для того, чтобы узкие клинки не уходили слишком глубоко в медную оправу.

Изучая результаты проводимых Американским обществом кузнецов тестов по резке, рубке и сгибанию, я заметил, что немногие сломанные при этом клинки все имели крупную или сомнительную зернистость. Клинки не проходили испытания из-за плохого качества термообработки. Как правило, это не зависит от качества самой стали. Из плохой стали, но при правильной термообработке можно изготовить превосходный клинок, который даже трудно сравнить с клинком из хорошей стали, но испорченным плохой термообработкой.

Для отпуска только что закаленных клинков вам потребуется тостер или обычная домашняя печь. Отпуск клинка необходимо проводить незамедлительно, чтобы снять высокое напряжение мартенсита, возникшее при успешной закалке. Я использовал домашнюю печь долгие годы, и семья всегда жаловалась на запах, если я забывал удалить с клинков все масло. Потом мне пришла хорошая идея использовать для отпуска тостер в мастерской. Для этого подходит любая печь, дающая равномерный нагрев до температуры 325-500 градусов по Фаренгейту.

На полку устанавливается 4-долларовый термометр в качестве визуального индикатора температуры. Перед тем как приступить к отпуску любых клинков, проведите следующую проверку вашей печи: включите ее и установите регулятор на 325 градусов по Фаренгейту; подождите 20 минут, пока температура не станет постоянной; поместите в печь только что отшлифованный кусок стали; оставьте его там на 45 минут; извлеките сталь; дайте ей остыть; посмотрите, какого она будет цвета.

Оттенок углеродистой стали должен быть чем-то средним между цветом соломы и коричневым цветом. Этот оттенок должен равномерно распределяться по всей длине стали. Такой цвет дает оксид, возникающий при нагреве, и этот оттенок является достаточно точным индикатором температуры для всех аналогичных типов стали.

Если вам покажется, что одна часть клинка нагрелась больше, чем другая, то, возможно, вам потребуется положить кусок стали между нагревательным элементом и полкой. Установите регулятор нагрева так, чтобы в результате получался цвет темной соломы или коричневый. Вы должны иметь возможность потом обработать грань напильником.

Сейчас для отпуска углеродистых сталей и их сплавов я использую печь Farberware Convection (она нагревается до 550 градусов по Фаренгейту). Я приобрел эту печь в эконом-магазине за 5 долларов. У нее большой объем, а поскольку источник тепла находится вне камеры, жар распределяется равномерно.

Другой метод отпуска - это использование, как я его называю, шаблона (см. фото). Этот шаблон изготовлен из меди, но может быть сделан из нержавеющей или мягкой стали. Мягкая сталь изнашивается быстрее и не прослужит вам так долго, как медь или нержавеющая сталь. Размеры боковых медных пластин составляют 3/8х1х5 дюймов. Проем для клинка составляет четверть дюйма, либо делается настолько широким, чтобы воспринять самый толстый клинок, который вы захотите отпустить с помощью этого шаблона.

Процесс закалки грани проводится с использованием самодельной пасты автора в качестве закаливающего раствора.

Шаблон для закалки должен быть довольно тяжелым, чтобы удерживать достаточно тепла для адекватной селективной закалки крупных клинков. Удлинение на месте прокладки для клинка необходимо для того, чтобы за него можно было держать клинок и шаблон клещами или плоскогубцами, когда вы помещаете их в горн или вынимаете из него. При определенной практике можно добиться хорошего селективного отпуска. Попрактикуйтесь с этим перед тем, как использовать данный метод на закаленном клинке. Как я уже говорил, большинство навыков по изготовлению законченного ножа можно приобрести только на практике.

Шаблон для отпуска должен быть довольно небольшим, чтобы помещаться в нагревательной камере кирпичной печи. Шаблон нагревается до оранжевого цвета, вынимается и помещается на огнеупорный кирпич. Спинка клинка удерживается в этом шаблоне.

Свежезакаленный клинок.

Клинок следует шевелить, двигая его вперед-назад в проеме, при этом особое внимание нужно уделять рикассо. Если не проследить, то более тонкое острие может перегреться. Спинка клинка должна стать голубого цвета, а режущая грань - цвета темной соломы.

Под рукой необходимо иметь емкость с водой, чтобы остудить грань, если цвет будет слишком быстро распространяться к ней. Грань охлаждают, быстро окуная ее в воду и вынимая. Клинок ни в коем случае не следует оставлять в воде, так как в результате термального шока могут появиться микроскопические трещины, которые погубят нож в будущем.

Отжиг

Отжиг - это процесс термообработки, в результате которого сталь становится максимально мягкой. Потом ее легче обрабатывать напильником или формировать на фрезерном или токарном станке. От поставщиков сталь обычно поступает в форме прямоугольных заготовок либо в виде горяческатной отожженной формы. Горячая скатка и отжиг являлись первым этапом процесса термообработки, и в таком виде сталь готова к обработке методом съема припуска.

Последовательность термообработки проектного клинка

1) Я включаю печь для отпуска и жду, когда жар станет стабильным.

2) Рядом я ставлю емкость с подготовленным раствором для закалки. Раскаленный клинок следует опускать в закаливающий раствор без промедления. Если вы промедлите несколько секунд, полной закалки может не получиться.

3) Разогрейте клинок для закалки в печи из одного кирпича или в другом имеющимся у вас источнике тепла. Нагревайте медленно и единообразно до тех пор, пока клинок не перестанет притягивать прислоняемый к нему магнит.

4) Быстро окуните клинок вперед острием либо в теплое масло, используя регулирующий блок, либо в кастрюлю с пастой. Постарайтесь как можно быстрее опустить грань клинка в закаливающий раствор хотя бы на полдюйма. Я использую пасту для закалки ножей исключительно с одной режущей гранью. (Состав пасты дан в разделе «Материалы».) Двугранные клинки следует погружать в масло острием вперед достаточно глубоко, чтобы клинок и хвостовик погрузились в раствор полностью. На фото показана закалка грани клинка в емкости с пастой.

5) Держите грань ножа в закаливающем растворе до тех пор, пока его спинка не потеряет цвет. По мере того, как паста тает, я часто быстро вынимаю грань и окунаю ее снова в пасту. Это необходимо, чтобы охлаждение происходило постепенно.

6) Продолжайте остужать клинок до тех пор, пока не сможете взять его голыми руками.

7) Оботрите остатки раствора с клинка и проверьте его грань углом старого напильника. Процесс закалки можно считать успешным, если напильник не врезается, а просто скользит по стали.

У меня есть контейнер со стружками и грубая проволочная щетка для очистки остатков масла или пасты с клинка. Бросьте клинок в опилки и хорошенько его очистите, а потом тщательно обработайте проволочной щеткой. Светлосерый участок свежезакаленного клинка обозначает твердую секцию (см. фото). Клинок, на режущей грани которого такой цвет не проявляется, вероятно не отреагировал на процесс закалки.

8) Быстро обработайте наждаком одну сторону клинка до чистого металла и поместите его в печь для отпуска на 45 минут или час. Пусть печь продолжает работать, но клинок нужно вынуть и положить на полку, чтобы он остыл до комнатной температуры. Когда до него можно будет дотронуться рукой, поместите клинок снова в печь, по крайней мере на 45 минут еще для одного цикла отпуска.

9) Выключите печь, но клинок выньте только тогда, когда он достигнет комнатной температуры.

10) Проверьте грань клинка напильником, которым вы пользовались ранее. Напильник должен врезаться в металл, но не слишком глубоко.

11) Завершите окончательную шлифовку клинка и проведите его проверку на латунном стержне.

Тест ножа на латунном стержне

Приклейте кусок латунного стержня диаметром 1/4 дюйма на кусок твердого дерева либо зажмите стержень в тисках так, чтобы его верхняя половина выступала над губами тисков (см. фото).

Приложите край ножа к латунному стержню под тем же углом, под которым проводите заточку, что составляет примерно 15 градусов. Приложите достаточное усилие, пока не увидите, что грань ножа изогнулась на стержне. Если оказать аналогичное давление на стержень, когда он находится на индикаторе со шкалой, вы обнаружите, что давление на прогиб составляет 35-40 фунтов.

Здесь показаны держатели для наждачных камней для полировки вручную

За участком теста необходимо установить хороший источник света, чтобы вы могли видеть изгиб. Если при незначительном давлении на стержень грань отщепляется, то вполне вероятно, что она будет отщепляться и при использовании. Если же грань остается согнутой в месте изгиба, то скорее всего она будет сгибаться и во время использования и окажется слишком мягкой, чтобы сохранять режущую грань. Грань превосходного клинка деформируется на стержне, но затем выпрямляется.

С помощью латунного стержня можно быстро определить, обладает ли клинок хорошим балансом гибкости и твердости, достаточным для того, чтобы держать грань. Этот тест используется для класса охотничьих ножей. Филейные ножи или толстые походные ножи реагируют на данный тест по-другому.

В том виде, как я его использую, тест на латунном стержне не заменяет тест на твердость, с помощью которого определяют, полностью ли закален клинок. Иначе вы можете подумать, что им можно заменить тест Рокуэлла. Тест на латунном стержне представляет

собой только сравнительную проверку того, что, по моему мнению, представляет собой твердость, необходимая для нормального использования ножа. Я начал пользоваться им примерно 27 лет назад и до сих пор считаю, что это лучший не полевой тест, который я знаю.

Существует несколько способов того, как закалить нож в домашних условиях, причем можно прибегать как к самой примитивной методике, предполагающей использование обычного костра, так и к более сложному технологическому процессу, дающему по-настоящему эффективный результат. В любом случае, вне зависимости от выбранного варианта закаливания, необходимо учитывать такой важный показатель, как марка стали.

Основные процессы

Обычно домашнему закаливанию подвергаются самодельные клинки, выполненные из стали или имеющихся в наличии подручных средств, утративших свою актуальность (напильники, клапаны и прочее).

Важно понимать, что только лезвие, прошедшее правильный процесс закаливания, будет максимально прочным и износоустойчивым.

Слабая закалка чревата не только появлением трещин на клинке, но и быстрым его затуплением. Если же нож был закален по всем правилам, то он будет ломаться только при деформации, угол которой превысит 45 градусов. При этом залогом успеха является правильно подобранный температурный режим, который должен соответствовать выбранной марке стали.

Подбор температуры

Не стоит полагать, будто для того, чтобы нож мог хорошенько закалиться, его нужно удерживать на максимальном огне, ведь больше далеко не всегда означает лучше. Определить оптимальный диапазон температур для закаливания можно по специальным сводным таблицам, в которых указана маркировка сплавов. Есть и более простой метод определения, который не требует знания точных характеристик обрабатываемого металла:

Для определения степени нагрева клинка используется специальный измерительный прибор, именуемый пирометром. Но даже если у начинающего мастера нет такого вспомогательного приспособления, это вовсе не повод для того, чтобы отказываться от идеи закалить металл для ножа, ведь степень нагрева можно определить и с помощью обычного магнита.

Так, согласно физическим законам, стальное лезвие перестает притягивать магнит, если накалить его до так называемой точки Кюри - пиковой отметки, когда происходит качественное закаливание металла. Если же пренебречь этим правилом и передержать лезвие на огне, то оно станет чересчур хрупким и шансы его сломать или наколоть при использовании в быту будут гораздо выше.

Технология и особенности домашнего каления

Для того чтобы закалить нож правильно, не только не повредив его лезвие, но и сделав его прочнее и острее, рекомендуется ознакомиться с основными правилами и нюансами этого процесса. И первая рекомендация заключается в том, что вместо клинка необходимо обрабатывать другой фрагмент, выполненный из такого же сплава, проводя над ним всевозможные эксперименты. Такой простой прием поможет подобрать оптимальный температурный режим нагрева и охлаждения, не испортив при этом сам клинок кухонного или охотничьего ножа.

Кроме того, настоятельно рекомендуется проводить предварительный обжиг металлического клинка, помещая его в специальную печь (муфельную). Такое накаливание рекомендуется проводить максимально долго при соблюдении наиболее низкого температурного режима, который обеспечит равномерное прогревание стали и убережет ее от появления поверхностных сколов и трещин при дальнейшей обработке.

Правильно закалить нож из напильника и любого другого элемента в домашних условиях можно с помощью таких подручных средств и инструментов:

Источник тепла, в качестве которого можно использовать открытое пламя (костер или газовую горелку), муфельную печь, специальное оборудование для закалки (кузнечный горн) и обыкновенную паяльную лампу. Стоит признать, что закаливание в муфельной печи является самым продуктивным, так как оно позволяет добиться максимальной равномерности прогревания стали.
Довольно широкие емкости с водой и специальным минеральным маслом, которые необходимы для правильного охлаждения раскаленного лезвия.
Кузнечные железные клещи с длинными ручками, которые позволят удерживать деталь над открытым пламенем. Для того чтобы не повредить рукоятку ножа при нагревании, особенно если она выполнена из пластика или дерева, рекомендуется временно освободить от нее клинок.

Начинать процедуру закаливания следует только после того, как пламя приобретет насыщенный малиновый оттенок. Если же использовать белый огонь, то существует риск перегрева из-за того, что температура такого пламени является самой высокой. При этом необходимо следить за тем, чтобы на поверхности металлического изделия не образовывалось черных или синих очагов (не путать с побежалостью, представляющую собой тонкий окисный слой с характерными радужными переливами).

Проведение процедуры

Сам процесс закалки настолько прост, что при желании справиться с ним сможет даже самый неопытный мастер, использующий собственный дом в качестве мини-мастерской. А проводится он следующими двумя способами:

Определить температуру нагрева стали можно и по ее внешнему виду непосредственно во время процедуры закаливания. Так, существует 4 основные группы оттенков закаленной стали, по которым можно понять, до какой температуры она прогрелась:

Оранжевая группа - от 950 до 1000 градусов.
Красная группа, включающая в себя 4 подгруппы - от 720 до 950 градусов.
Бордовая - от 650 до 720 градусов.
Красно-коричневая и ее 2 подгруппы - от 530 до 580 градусов.

То есть чем светлее становится железо, тем более горячим оно является в этот момент и наоборот. При обработке гладкой стальной поверхности посредством ее нагревания начинает образовываться тонкий радужный слой окисления, именуемый среди специалистов побежалостью. По цвету этого слоя также можно определить температурный режим в сплаве, правда, в этом случае светлые оттенки будут свидетельствовать о более низкой температуре в нем.

Меняется цвет побежалости в определенной последовательности начиная со светло-соломенного, коричневого и лилового и заканчивая тёмно-синим, голубым и графитовым серым. Вместе с этим процессом претерпевает определенные изменения и температурный режим, варьирующийся в интервале от 220 до 350 градусов.

Немного иначе будут обстоять дела при закаливании хромистой стали, которая имеет более высокий температурный режим (от 300 до 700 градусов) при сохранении той же цветовой гаммы и последовательности изменения оттенков побежалости.

Охлаждение и графитовая закалка

Важнейшую роль в вопросе закаливания клинков играет процесс охлаждения, правильное проведение которого обеспечивает прочность и упругость обрабатываемого металлического изделия. Для этих целей используется вода и минеральное масло, погружение нагретого металла в которые сопровождается его остыванием с разной скоростью. Так, в воде скорость остывания стали составляет около 1 миллиметра в секунду, в то время как при погружении клинка в масло этот показатель возрастает в два раза.

Закалить нож из нержавейки в домашних условиях невозможно без качественной процедуры охлаждения. А для ее проведения используются такие эффективные методы:

Не менее эффективно показала себя закалка ножа графитом, которая идеально подходит для обработки самодельных ножей с толстым лезвием. Такая методика, базирующаяся на калении клинков через слой графитовой стружки, чаще всего применяется для усовершенствования самодельных ножей, изготовленных из вышедших из строя рессор, балок, паяльников и другого подспорья, утратившего собственную актуальность.