Вход в систему Поиск по сайтуОтправить сообщение по электронной почте

Технології, секрети, рецепти

 
   


Метал для кування

У ковальському ремеслі доводиться мати справу з різними сплавами, кольоровими металами, зі сталями різних марок. Для нагріву до кувальної температури однакових за розмірами заготовок, але різних типів металу потрібно спалити різну кількість палива.

Теплопровідність металу - це швидкість нагрівання заготовки по перерізу. Чим менше теплопровідність металу, тим більше небезпека утворення тріщин при нагріванні. Наприклад, теплопровідність сталей, особливо легованих, в п'ять разів менше теплопровідності міді і алюмінію. З теплоємністю пов'язаний витрата палива для нагрівання заготовки до потрібної температури. Найбільшу теплоємність має стати при температурі 800-1100 ° С. Значить чим вище теплоємність металу, тим більше витрачається палива. Для ковальських робіт застосовуються ковкі і пластичні метали і сплави. З чорних металів цими якостями володіють деякі сталі - сплав заліза з вуглецем. У залежності від кількості вмісту вуглецю стали розрізняються як низьковуглецеві (до 0,25% вуглецю), середні (0,25-0,6%) і високовуглецеві (0,6-2%). Збільшення вмісту вуглецю збільшує твердість сталі, але зменшує гнучкість і теплопровідність. За своєю будовою сталь вдає із себе тіло, утворене з кристалічних зерен, зв'язаних між собою силою межкристаллических зчеплення. У сплав стали обов'язковими компонентами є залізо, вуглець, кремній, сірка, марганець, фосфор. При змісті вуглецю до 0,1% сталь м'яка, добре кується, зварюється ковальським способом, не беручи гарту. Таку сталь у практиці називають залізом. Сталь, яка відповідає всім вимогам художньої ковки, містить від 0,1 до 0,3% вуглецю і до 1% інших домішок. Така сталь називається виробної.

Сталь середньої твердості містить вуглецю від 0,08 до 0,85%. Вона добре кується при належному нагріванні, добре гартується, але погано зварюється.

При змісті вуглецю від 0,6 до 1,35% сталь вважається високовуглецевої (інструментальної). Кується досить важко, вимагає дуже вмілого проведення нагріву і самої кування при певних температурах.

Таблиця 1. Температури початку і кінця кування вуглецевих сталей

Марка сталі

Т ° С кування

Марка сталі

Т ° С кування

Початок

Кінець

Початок

Кінець

Ст1

1300

900

У7, У8

1150

800

Ст2

1250

850

У9

Ст3

1200

850

У10, У12

1130

870

Чавун - це сталь, що містить до 2% вуглецю, він крихкий, що не піддається куванню сплав.

Інші домішки, крім вуглецю, також впливають на якість металу. Так сірка і фосфор - шкідливі домішки.

При вмісті сірки більше 0,04% сталь стає красноломкость, тобто при нагріванні до червоного розжарювання метал руйнується під ударами молота, а фосфор (більше 0,05%) робить сталь крихкою в холодному стані. Нікель підвищує міцність сталі, а хром - твердість і зносостійкість, але зате теплопровідність стали знижується, марганець зменшує шкідливий вплив сірки і збільшує твердість, міцність, знижує теплопровідність. Кремній підвищує міцність і пружність, але знижує в'язкість і зварюваність. Для маркування легованих сталей, що застосовуються в основному для виготовлення ковальського інструменту, що працюють при ударних і високотемпературних режимах прийняті спеціальні позначення найбільш поширених легуючих елементів: С - кремній, Г - марганець, Н - нікель, Т - титан, X - хром, Ю - алюміній , А - понижений вміст сірки і фосфору. Наприклад, марка 18ХГТ - сталь містить до 0,18% вуглецю, до 1% хрому, марганцю, титану. Інструментальні вуглецеві сталі містять 0,6-1,3% вуглецю, 0,15-0,6% марганцю, 0,15-0,35% кремнію, 0,03-0,35% сірки і фосфору. Такі стали позначають буквою У. Наступна за нею цифра позначає процентний вміст вуглецю. Наприклад, сталь У9 - сталь інструментальна з вмістом вуглецю 0,9%.

У ковальській справі використовуються і кольорові метали: мідь, алюміній, магній, титан і їхні сплави: латуні (сплав міді з цинком) марок Л90, Л80, Л68, Л62 та ін (цифри позначають вміст міді у відсотках); оловяністих бронзи (сплав міді з оловом) - БрЦ4-3 (4% олова і 3% цинку) і ін Доброю ковкість відрізняються алюмінієві сплави.

Схема рекрісталізаціі сталі при ковке

Рис. 1. Рекристалізація стали: 1 - молот; 2 - ковадло; 3 - стан кристалів до кування: 4 - кристали, що піддаються куванні; 5 - кристали після кування

Усі метали і сплави мають полікристалічні будову, тобто складаються з окремих міцно зрощених один з одним зерен, між якими розташовуються у вигляді тонких прошарків неметалеві вкраплення різних оксидів, карбідів і інших з'єднань. Розміри зерна становлять 0,01-0,2 мм і вона теж має кристалічну будову.

Що ж відбувається в металі під час ударів молота?

При куванні деформація відбувається внаслідок ковзання зерен відносно один одного, тому що міцність зерен більше, ніж зв'язок між ними. У результаті кування зерна металу витягуються в напрямку течії металу і це веде до утворення дрібнозернистої структури (рис. 29).

Разом з ними витягуються і неметалеві вкраплення, які надають металу волокнисту будову. Це можна бачити неозброєним оком. Міцнісні якості металу залежать від температури кінця кування: чим вище температурі металу в момент закінчення деформації, тим краще механічні властивості металу (зерно більше).

Зміни, що відбуваються в сплавах при нагріванні й охолодженні, можна визначити по діаграмі стану, яка представляє собою графічне відображення фазового складу і структури сплавів в умовах рівноваги в залежності від температури та концентрації компонентів.

Ця діаграма має важливе значення для обгрунтованого вибору теплових режимів всіх видів гарячої обробки сталі. По осі ординат - температура сплаву, по осі абсцис - вміст вуглецю. На діаграмі відзначені критичні точки, при температурі яких відбуваються структурні перетворення. При розгляді діаграми зауважимо, що зміни в структурі відбуваються вище лінії РS, так як ферит переходить в аустеніт, а це значить поліпшується гнучкість, пластичність металу. Між лініями GS і PS присутній зерна фериту. Нижче лінії РS аустеніт переходить в ферит, тобто метал має високу ступінь пластичності, але невелику твердість і міцність. Між лініями АЕ і GS розташовується зона сприятливих температур і структури металу для кування.

При температурі нагріву 1500 ° С, тобто вище лінії АС, сталь перебуває в рідкому стані.

Коваль повинен вміти вибрати сталь, яка за своїми якостями буде відповідати задуманому виробу.

Завод постачальник прокатаний заготівлю маркує тавром і забарвлює фарбою, згідно з установленим кольором для кожної марки сталі. У табл. 2 наведено встановлені кольору для сталей, що вживаються для художньої ковки.

Таблиця 2. Кольори для сталей, що вживаються для художньої ковки

Марки стали

Клеймо забарвлення

Марки стали

Клеймо забарвлення

Ст1

білий

У7

синій + червоний

Ст2

жовтий

У8

синій + жовтий

Ст3

червоний

У9

синій + рожевий

Ст4

чорний

У10

синій + чорний

Ст5

зелений

У12

синій + зелений

ст6

синій

При витрачанні стали в першу чергу відрубують незабарвлений кінець, кінець з клеймом витрачається в останню чергу. Але часто ковалеві доводиться мати справу з уже побував в обробці металом або заготовки загубили клеймо. Як визначити марку сталі? Виявляється, є способи визначення марки металу в умовах своєї майстерні.

Определеніе марки сталі за іскре
Рис. 2. Визначення стали по іскрі
Різні стали мають характерні їм іскри. При торканні зразка з обертовим наждаковим каменем відбувається іскріння. У майстерні необхідно мати набір зразків різних марок сталі з клеймами, який може служити еталоном при визначенні марки сталі за іскрою. Цей спосіб дає можливість визначити кількість вуглецю в сталі до 0,2% і чи є в ній вольфрам і хром. Іскри добре видно на чорному тлі, який рекомендується підкладати під пучок іскор. Розташувати зразок щодо обертового диска при випробуванні треба так, щоб пучок іскор був завдовжки приблизно 30 см перпендикулярно лінії зору.

Очі необхідно захистити окулярами.

Довжина іскри залежить від сили натискання на обертовий диск і, отже, добитися однакової довжини іскри можна, визначивши ступінь і рівномірність натискання і її зберігати під час випробувань. Нерівномірний тиск зразка на коло може дати спотворений результат. При утворенні іскри слід уважно спостерігати за довжиною іскри, її кількістю, забарвленням і характером зірочок (рис. 2).

  1. Якщо вміст вуглецю близько 0,12%, то іскра залишає слід прямої лінії, має світле і темно-червоне потовщення. Пучок довгий і світлий.
  2. Якщо вміст вуглецю 0,5%, пучок коротше, також світлий, але від першого потовщення починають відділятися зірочки.
  3. Інструментальна сталь із вмістом 1% вуглецю дає короткий і широкий віяло червонуватих іскор, а від першого потовщення відокремлюється сніп іскор.
  4. Характерним для марганцевих сталей є утворення зірочок на кінцях перший потовщення. Вид пучка залежить від змісту вуглецю.
  5. Хромиста сталь дає довгий віяло іскор, іноді червонуватий з розривом і з відокремлюються зірочками - це дуже характерно.
  6. Вольфрамова сталь дає переривчасту темно-червону іскру зі світлим потовщенням на кінці.
  7. Хромвольфрамовая сталь середньої твердості дає подвійну іскру: червону товсту і довгу і темно-червону тонку і коротку.
  8. Швидкорізальна сталь має такі ж іскри як у хромвольфрамовой сталі, але з розривом.

Як доповнення даної теми прошу ознайомитися з табл. 3.

Таблиця 3. Таблиця визначення марок сталей по іскрі.

Марка сталі

Колір іскри

Форма іскри і зірочок

Ст2, Ст3

Світло-жовтий

розгалужень іскор мало, нитки тонкі

Ст4

розгалужень мало, нитки гущі, ніж у Ст2

Сталь 10

розгалужень мало, нитки гострі, трохи зірочок

Стали 15, 20

розгалужень і зірочок більше, ніж у сталі 10

Стали 20, 30

розгалужень і зірочок більше, ніж у сталей 15, 20

У8, У10

розгалужень і зірочок багато, кінці ниток тонкі

У12

Зірочки дрібні, густі

Стали 40, 45N

Сильне розгалуження, зірочки круглі, кінці ниток гострі

Відомо, що не всяка сталь гартується. Це теж спосіб визначення марки сталі. Необхідно нагріти шматок сталі до червоного і швидко охолодити у воді. Якщо це малоуглеродистая сталь, вона не загартується і легко піддається напильнику.

Таблиця 4. Таблиця температур нагріву сталі і відповідні кольори.

Т ° С

Колір розжарювання

Т ° С

Колір розжарювання

400

дуже темно-червоний

900

червоний

500

темно-червоний

950

яскраво-червоний

550

темно-вишневий

1000

лимонно-жовтий

600

середньо-вишневий

1100

світло-жовтий

750

вишнево-червоний

1200

жовто-білий

800

світло-вишневий

1400

яскраво-білий

850

світло-червоний

1600

сліпуче біло-блакитний

Просмотров: 48478 · Комментарии · Версия для печати

Другие материалы:

Внимание! © X51.project 2007-2018гг.
Дозволяється копіювання та інше використання матеріалів сайту при умові встановлення гіперпосилання, не забороненої до індексації пошуковими системами, на матеріал або головну сторінку сайту Технології, секрети, рецепти.
 
Вверх | Технології, секрети, рецепти | Администрирование | Контакты | Поиск | Карта раздела
Захист деревини | Дугове зварювання та різання металів | Столярні роботи | Арматура. Арматурні роботи.