Кузнечное дело
Секреты мастера

Термическая обработка металлов

Любой материал, применяемый в ковке, имеет свои свойства и характеристики. Они соответствуют его внутреннему суроению и химическому составу. Если характеристики необходимо изменить, то этого можно достигнуть путем термической обработки. В современной металлургии для каждого вида материала разработаны таблицы с указанием необходимой обработки.

В практике художественной ковки для подобной обработки не имеется оборудования, а во многих случаях неизвестен даже химический состав обрабатываемого материала.

При художественной ковке металлические материалы делят на ковкую сталь. Для изготовления декоративных замков, щитов, петель, листьев и цветов требуется материал очень пластичный и мягкий. В этом случае поможет отжиг. Обрабатываемый материал нагревают при температуре 650-720 °С в течение 2-3 ч. В условиях, когда нет электрической печи, нагрев производят в горне, используя древесный уголь, под который понемногу вдувают воздух. Охлаждать материал следует как можно медленнее. При использовании электрической печи материал охлаждают вместе с печью после ее выключения. Если отжиг производят на древесном угле, то наилучшей средой является просеиваемая зола. Золу подогревают в горне, в нее закапывают отжигаемую заготовку и оставляют остывать. После такой обработки материал становится очень тягучим и из него можно получать самые сложные формы. Если требуется размягчить медь, то поступают наоборот. Медь нагревают до 500-600 “С и быстро охлаждают в воде. Материал получается при этом очень тягучим.

Мастер художественной ковки поставлен обычно в такие условия, что большую часть инструментов ему приходится делать самому. В этом деле не обойтись без закалки — самого обычного способа обработки стали. Основная цель такой обработки — получить сталь с наивысшей твердостью. Закалка состоит в медленном и равномерном нагреве стали до температуры закалки и в быстром охлаждении. Быстрое охлаждение необходимо для того, чтобы предотвратить изменения в металле, происходящие при медленном охлаждении, те. выделение фермента и превращение аустенита в пермит. Весь аустенит при закалке превращается в мартенсит, который после цементита является самым твердым и хрупким компонентом. Способ охлаждения зависит прежде всего от марки стали.

Используемые охлаждающие среды имеют различную охлаждающую способность. Наибольшую скорость охлаждения обеспечивает холодная вода, более умеренную — масло, а самую умеренную — воздух. Охлаждающую способность воды можно увеличить присадкой поваренной соли либо соляной кислоты (приблизительно 1:10), а уменьшить — нагревом или подмешиванием известняковых веществ. При движении охлаждающей среды увеличивается ее охлаждающее действие. Углеродистые стали охлаждают в воде, легированные — в масле, а высоколегированные — в потоке воздуха. У инструмента, используемого в художественной ковке или слесарном деле, закаливают, как правило, только рабочую часть, которая непосредственно служит для обработки изделия.

Как уже было отмечено, закалка характеризуется превращением аустенита в твердый и очень хрупкий мартенсит. При слабом нагреве мартенсит переходит в другие структурные составляющие — бейнит, троостит или сорбит, которые, хотя и не так тверды, как мартенсит, но и не хрупки. Закаленный инструмент в таком состоянии называют отпущенным. Инструмент, нагреваемый под закалку, охлаждают не весь, а только его рабочую часть. После охлаждения инструмент вынимают из охлаждающей жидкости и зачищают на камне. На очищенном месте наблюдают цвет металла, изменяющийся за счет теплоты от еще нагретой части инструмента (см. таблицу). Когда появится необходимый цвет, закаленную часть инструмента опять опускают в охлаждающую жидкость и дают охладиться всему инструменту.

Таблица 4. Шкала температур и цвета стали при закалке и отпуске, разработанная чешскими мастерами ковки

Температура°С

Цвет нагретой стали

405 Красный, едва видный в темноте
480 Светло-красный, видный в полумраке
530 Темно-красный, видный на свету
535 Красный, видный при солнечном свете
576 Красный, цвета темной вишни
580 Красный, цвета среднеспелой вишни
746 Вишнево-красный
800 Красный, цвета спелой вишни
843 Светло-красный
900 Красный (средней яркости)
940 Ярко-кровавый
1000 Лимонно-желтый
1080 Светло-желтый
1209 Желто-белый
1400 Ярко-белый
1660 Ослепительно, бело-голубой

Цвет стали при отпуске

220 Яркий, соломенно-желтый
230 Соломенно-желтый средней яркости
240 Соломенно-желтый
245 Темно-соломенно-желтый
250 Темно-желтый
255 Желто-бурый
260 Буро-желтый
265 Красно-бурый
276 Пурпурный
282 Ярко-пурпурный
287 Ярко-голубой (слегка)
293 Ярко-голубой (полностью)
305 Глянцево- голубой
315 Темно-голубой

Рейтинг@Mail.ru