Nawęglanie w warunkach "amatorskich" - działa
: 06 sie 2013, 00:18
Napisałem w cudzysłowu bo nie w piekarniku czy nad kuchenką gazową.
Opiszę moje boje z nawęglaniem stali które może powtórzyć każdy kto ma piecyk który umożliwia grzania w miarę stabilne do temperatury 900st. C z materiałami dostępnymi powszechnie.
Piec który posiadam gdzieś na forum opisywałem. 17 cm izolacji z każdej strony - płyty i mata włóknista, grzałki z wkładu do pieca kaflowego - spirala na szamocie - 2 szt. na ścianach prawej i lewej. Termopara z miernika za 50 zł i ok 300 zł za sterownik PID do termopary.
Nawęglanie jak można wyczytać w internecie i poradnikach przeprowadza się
-gazowo
-w proszkach
-za pomocą past
-kąpielowe.
Wybrałem jako najprostsze i najbardziej dostępne nawęglanie proszkowe w skrzyni stalowej. Według poradnika wkłada się przedmiot do skrzyni zasypuje proszkiem do nawęglania i wygrzewa w odpowiedniej temperaturze.
Teraz pytania jakie się pojawiają co to za magiczny proszek? Jak ma wyglądać taka skrzynia?
Poradnik mówi że to mieszanina węgla z twardego drewna 3-5mm granulki i 10-15% węglanu sodu, węglanu baru lub innych środków przyspieszających nawęglanie.
Proszek do nawęglania sporządziłem z dostępnych powszechnie materiałów czyli węgla drzewnego (pewnie brykiet też się nada) i ... sody oczyszczonej.
Węgiel zmieliłem na drobny proszek w młynie kulowym (wałeczkowym) po wstępnym pokruszeniu. Soda oczyszczona to w zasadzie wodorowęglan sodu ale w podwyższonej temperaturze traci on dwutlenek węgla i ... mamy węglan sodu.
Dałem 20% sody oczyszczonej w stosunku do węgla.
Skrzynka hermetyzowana została zbudowana z blachy 3mm "zwykłej" w postaci pudełka prostopadłościennego z luzem ok 2cm z każdej strony pieca, otwartego na górze. Poniżej krawędzi od wewnątrz został dospawany kątownik 10x10mm (zrobiony we własnym zakresie z blachy 1mm) tak aby utworzyć kanalik 10x10 wokół górnej krawędzi skrzynki. Pokrywa była z blachy 3mm z dospawanym kątownikiem 10x10 tak aby jego ramię wchodziło w kanalik skrzyni.
Cały ten system ma zapewnić odrobinę szczelności. W kanalik U kształtny wsypałem piasek (zwykły z piaskownicy) po nałożeniu pokrywy całość jest wystarczająco szczelna.
Wsad stanowiły wałeczki fi16 l-30 ze stali 40h lub 40hm ok 300 szt. oraz kawałek "zwykłej" blachy 3mm grubości - ścinek po robieniu pudełka.
Ten odpadowy kawałek miał służyć do testowania.
Poukładałem wałeczki jeden na drugim warstwami przesypując mieszaniną nawęglającą na wierzch jeszcze 1cm nadmiaru.
Wygrzewanie było przeprowadzane w 900 st. C. Skrzynia osiągała tą temperaturę ok 2-3godziny - barwa skrzyni po otwarciu była taka sama jak reszty pieca. Od tego momentu liczyłem 8 godzin. Nawęglanie w proszkach daje ok 0,1mm grubości na każdą godzinę i jego zawartość w tej warstwie ok 1% - to dość sporo.
Po planowanym czasie wygrzewania otworzyłem piec i po kilku godzinach dało się wyjąć skrzynię - mając wózek albo inny stabilny sposób rozładunku skrzyni można od razu ją wyjąć i chłodzić skrzynkę w powietrzu a nie w piecu. Można też wyjąć przedmiot ze skrzyni odczekać chwilkę aby się ochłodził do temperatury hartowania (z reguły jest to znacznie mniej niż 900st C) i do oleju hartowniczego.
Ponieważ nie mam oleju hartowniczego a w silnikowym była za mała prędkość chłodzenia - nie zahartowało się - użyłem lekko ciepłej wody. Użycie wody może powodować pęknięcia ale jest ona łatwo dostępna i można regulować jej prędkość chłodzenia poprzez dodatki lub zmianę temperatury.
Po ochłodzeniu na tyle że węgiel po otwarciu się już nie zapalał odsiałem wałeczki od węgla. Po próbach hartowania przyjąłem jako medium chłodzące lekko ciepłą wodę.
Sposób i czas nagrzewania i austenityzowanie dobrałem na wyczucie.
Wyższa temperatura pieca przyspiesza nagrzewanie ale może powodować rozrost ziarna i pękanie przy hartowaniu, zbyt długie grzanie odwęgla nadmiernie powierzchnię.
Przyjąłem metodą prób i poprawek że temperatura pieca będzie wynosić 890 st.C a czas nagrzewania i wygrzewania będzie ok 15 minut łącznie a w zasadzie za czas wyjęcia z pieca wsadu obrałem jego ponowne nagrzanie się do 890 st. C
Wałeczki ułożone były w 3 rzędach po 10szt. w dostępach ok 5mm na blaszanej podstawce z uchem do trzymania. Podstawka była przytrzymywana za ucho i wkładana do pieca łopatką z blachy jak chlebek do pieca.
Po hartowaniu powierzchnia była lekko odwęglona przez co próba na pilnik nie do końca była dobrym pomysłem (po twardym np. łożysko toczne pilnik się ślizga). Po oczyszczeniu powierzchni pilnik się ślizga jak łyżwa po lodzie. W porównaniu do łożyska to łożysko pilnikiem iglakiem troszkę można liznąć i lekko łapie a te wałeczki nie.
Próbka z blachy została przed nawęglaniem delikatnie zaprofilowana na ostrze po jego naostrzeniu goli jak brzytwa i robi wrażenie.
Dobrze nawęgliliśmy sobie stal ale skąd o tym wiemy?
1. Blachy st3 itp. nie da się zahartować tak żeby się po niej pilnik iglak ślizgał i zrobić z niej brzytwy.
2. Podczas szlifowania snop iskier jest wyraźnie większy dla stali nawęglonek ok 1%C niż ten sam kawałek blachy nie nawęglony przy podobnym nacisku na kamień szlifierski.
Po próbach określenia twardości pilnikiem okazało się że jest to metoda zawodna. Użyłem więc starego wiertła widiowego odpowiednio zaostrzonego w stożek. Naciskając rękę z całej siły - za każdym razem podobnej - widać gołym okiem co jest twarde a co nie. W stali narzędziowej - stalka do toczenia - oraz bieżni łożyska widać ledwo punkcik dla miękkiej blachy 1mm to prawie na wylot jest wgłębienie. Można by się pokusić o zrobienie prowadzenia i określonego nacisku za pomocą ciężarka i dźwigni oraz pomiar powierzchni z wykorzystaniem mikroskopu lub głębokości zagłębienia czujnikiem i wyznaczyć skalę względem jakiejś znanej skali twardości lub tylko w celu porównawczym.
Odpuszczanie kilka godzin 200st. C chłodzenie z piecem po jego wyłączeniu.
Wałeczki będą mielnikami w młynie kulowym do rozdrabniania między innymi materiałów na ceramikę więc odporność na ścieranie jest pożądana. Można było użyć innej stali zamiast 40h np. takiej którą bez dodatkowej obróbki można zahartować do dużych twardości i to w oleju.
Jak będzie ktoś zainteresowany to dodam zdjęcia.
Pytanie do praktyków odnośnie czasu nagrzewania temperatury pieca, temperatury hartowania jak to się robi fachowo?
Czyli jak mam temperaturę hartowania dla 40h podaną w karcie 820 - 870st. C to jest temperatura pieca czy piec ma mieć + 30 st. C czy jeszcze jakoś inaczej?
Ja założyłem że jeśli kolor wsadu jest podobny do otoczenia a termometr pokazuje 890st. C to wałeczki właśnie się nagrzały na powierzchni do tej temperatury a mnie potrzebna twardość powierzchniowa więc wystarczy.
Opiszę moje boje z nawęglaniem stali które może powtórzyć każdy kto ma piecyk który umożliwia grzania w miarę stabilne do temperatury 900st. C z materiałami dostępnymi powszechnie.
Piec który posiadam gdzieś na forum opisywałem. 17 cm izolacji z każdej strony - płyty i mata włóknista, grzałki z wkładu do pieca kaflowego - spirala na szamocie - 2 szt. na ścianach prawej i lewej. Termopara z miernika za 50 zł i ok 300 zł za sterownik PID do termopary.
Nawęglanie jak można wyczytać w internecie i poradnikach przeprowadza się
-gazowo
-w proszkach
-za pomocą past
-kąpielowe.
Wybrałem jako najprostsze i najbardziej dostępne nawęglanie proszkowe w skrzyni stalowej. Według poradnika wkłada się przedmiot do skrzyni zasypuje proszkiem do nawęglania i wygrzewa w odpowiedniej temperaturze.
Teraz pytania jakie się pojawiają co to za magiczny proszek? Jak ma wyglądać taka skrzynia?
Poradnik mówi że to mieszanina węgla z twardego drewna 3-5mm granulki i 10-15% węglanu sodu, węglanu baru lub innych środków przyspieszających nawęglanie.
Proszek do nawęglania sporządziłem z dostępnych powszechnie materiałów czyli węgla drzewnego (pewnie brykiet też się nada) i ... sody oczyszczonej.
Węgiel zmieliłem na drobny proszek w młynie kulowym (wałeczkowym) po wstępnym pokruszeniu. Soda oczyszczona to w zasadzie wodorowęglan sodu ale w podwyższonej temperaturze traci on dwutlenek węgla i ... mamy węglan sodu.
Dałem 20% sody oczyszczonej w stosunku do węgla.
Skrzynka hermetyzowana została zbudowana z blachy 3mm "zwykłej" w postaci pudełka prostopadłościennego z luzem ok 2cm z każdej strony pieca, otwartego na górze. Poniżej krawędzi od wewnątrz został dospawany kątownik 10x10mm (zrobiony we własnym zakresie z blachy 1mm) tak aby utworzyć kanalik 10x10 wokół górnej krawędzi skrzynki. Pokrywa była z blachy 3mm z dospawanym kątownikiem 10x10 tak aby jego ramię wchodziło w kanalik skrzyni.
Cały ten system ma zapewnić odrobinę szczelności. W kanalik U kształtny wsypałem piasek (zwykły z piaskownicy) po nałożeniu pokrywy całość jest wystarczająco szczelna.
Wsad stanowiły wałeczki fi16 l-30 ze stali 40h lub 40hm ok 300 szt. oraz kawałek "zwykłej" blachy 3mm grubości - ścinek po robieniu pudełka.
Ten odpadowy kawałek miał służyć do testowania.
Poukładałem wałeczki jeden na drugim warstwami przesypując mieszaniną nawęglającą na wierzch jeszcze 1cm nadmiaru.
Wygrzewanie było przeprowadzane w 900 st. C. Skrzynia osiągała tą temperaturę ok 2-3godziny - barwa skrzyni po otwarciu była taka sama jak reszty pieca. Od tego momentu liczyłem 8 godzin. Nawęglanie w proszkach daje ok 0,1mm grubości na każdą godzinę i jego zawartość w tej warstwie ok 1% - to dość sporo.
Po planowanym czasie wygrzewania otworzyłem piec i po kilku godzinach dało się wyjąć skrzynię - mając wózek albo inny stabilny sposób rozładunku skrzyni można od razu ją wyjąć i chłodzić skrzynkę w powietrzu a nie w piecu. Można też wyjąć przedmiot ze skrzyni odczekać chwilkę aby się ochłodził do temperatury hartowania (z reguły jest to znacznie mniej niż 900st C) i do oleju hartowniczego.
Ponieważ nie mam oleju hartowniczego a w silnikowym była za mała prędkość chłodzenia - nie zahartowało się - użyłem lekko ciepłej wody. Użycie wody może powodować pęknięcia ale jest ona łatwo dostępna i można regulować jej prędkość chłodzenia poprzez dodatki lub zmianę temperatury.
Po ochłodzeniu na tyle że węgiel po otwarciu się już nie zapalał odsiałem wałeczki od węgla. Po próbach hartowania przyjąłem jako medium chłodzące lekko ciepłą wodę.
Sposób i czas nagrzewania i austenityzowanie dobrałem na wyczucie.
Wyższa temperatura pieca przyspiesza nagrzewanie ale może powodować rozrost ziarna i pękanie przy hartowaniu, zbyt długie grzanie odwęgla nadmiernie powierzchnię.
Przyjąłem metodą prób i poprawek że temperatura pieca będzie wynosić 890 st.C a czas nagrzewania i wygrzewania będzie ok 15 minut łącznie a w zasadzie za czas wyjęcia z pieca wsadu obrałem jego ponowne nagrzanie się do 890 st. C
Wałeczki ułożone były w 3 rzędach po 10szt. w dostępach ok 5mm na blaszanej podstawce z uchem do trzymania. Podstawka była przytrzymywana za ucho i wkładana do pieca łopatką z blachy jak chlebek do pieca.
Po hartowaniu powierzchnia była lekko odwęglona przez co próba na pilnik nie do końca była dobrym pomysłem (po twardym np. łożysko toczne pilnik się ślizga). Po oczyszczeniu powierzchni pilnik się ślizga jak łyżwa po lodzie. W porównaniu do łożyska to łożysko pilnikiem iglakiem troszkę można liznąć i lekko łapie a te wałeczki nie.
Próbka z blachy została przed nawęglaniem delikatnie zaprofilowana na ostrze po jego naostrzeniu goli jak brzytwa i robi wrażenie.
Dobrze nawęgliliśmy sobie stal ale skąd o tym wiemy?
1. Blachy st3 itp. nie da się zahartować tak żeby się po niej pilnik iglak ślizgał i zrobić z niej brzytwy.
2. Podczas szlifowania snop iskier jest wyraźnie większy dla stali nawęglonek ok 1%C niż ten sam kawałek blachy nie nawęglony przy podobnym nacisku na kamień szlifierski.
Po próbach określenia twardości pilnikiem okazało się że jest to metoda zawodna. Użyłem więc starego wiertła widiowego odpowiednio zaostrzonego w stożek. Naciskając rękę z całej siły - za każdym razem podobnej - widać gołym okiem co jest twarde a co nie. W stali narzędziowej - stalka do toczenia - oraz bieżni łożyska widać ledwo punkcik dla miękkiej blachy 1mm to prawie na wylot jest wgłębienie. Można by się pokusić o zrobienie prowadzenia i określonego nacisku za pomocą ciężarka i dźwigni oraz pomiar powierzchni z wykorzystaniem mikroskopu lub głębokości zagłębienia czujnikiem i wyznaczyć skalę względem jakiejś znanej skali twardości lub tylko w celu porównawczym.
Odpuszczanie kilka godzin 200st. C chłodzenie z piecem po jego wyłączeniu.
Wałeczki będą mielnikami w młynie kulowym do rozdrabniania między innymi materiałów na ceramikę więc odporność na ścieranie jest pożądana. Można było użyć innej stali zamiast 40h np. takiej którą bez dodatkowej obróbki można zahartować do dużych twardości i to w oleju.
Jak będzie ktoś zainteresowany to dodam zdjęcia.
Pytanie do praktyków odnośnie czasu nagrzewania temperatury pieca, temperatury hartowania jak to się robi fachowo?
Czyli jak mam temperaturę hartowania dla 40h podaną w karcie 820 - 870st. C to jest temperatura pieca czy piec ma mieć + 30 st. C czy jeszcze jakoś inaczej?
Ja założyłem że jeśli kolor wsadu jest podobny do otoczenia a termometr pokazuje 890st. C to wałeczki właśnie się nagrzały na powierzchni do tej temperatury a mnie potrzebna twardość powierzchniowa więc wystarczy.
) jednak jako "troszkę" bardziej kłopotliwe i mniej dostępne na razie czeka w kolejce na "rozpracowanie". Do borowania można w zasadzie używać tych samych narzędzi (piec skrzynka) co w nawęglaniu tylko proszek troszkę trudniej zrobić.
