Определение стали по искре

 

При определении марок стали на наждачном круге необходимо защищать глаза очками.

Существуют и другие способы определения стали. Известно, что не- всякая сталь закаливается. Поэтому необходимо нагреть кусок стали докрасна и быстро охладить в воде. Малоуглеродистая сталь не закалится и легко пилится напильником.

Еще один способ: с помощью зубила выстругива­ют стружку. Чем длиннее стружка выходит в виде спирали, тем сталь мягче. У твердой стали стружка ломается.

Определение стали и железа можно производить с по­мощью крепкой соляной кислоты. Зачищенное место смазывают кислотой: на стали должно появиться черно-серое пятно, на железе — зеленоватое. Для более точного определения образцы отправляют в лабораторию на химический анализ.

 

НАГРЕВАТЕЛЬНЫЕ УСТРОЙСТВА

 

Горны, их разновидность. Нагревают поковки в различ­ных нагревательных устройствах. Простейшим из них, при­меняемым с давних пор, является кузнечный горн, горн бывает различных конструкций (переносные и стационар­ные), открытого и закрытого типа.

Для художественной ковки наиболее приемлемы горны открытого типа. Они просты в обслуживании и поз­воляют нагревать поковки любой длины.

На рис. 61 — 63 показаны горны, которые могут быть использованы при художественных работах. Наиболее распространенным горном, которым издавна пользовались русские кузнецы, является горн, изображенный на рис. 61.

Горн с боковым дутьем

62. Горн с нижним дутьем: 1 — воздушная камера; 2 — чугунное сопло; 3 — ящик для воды; 4 — от­верстие для удаления шлака

 

Сам горн может быть земляным с деревянными стен­ками (срубом) или кирпичными, как показано на рисунке. Его под представляет углубление, к которому сбоку под­водится дутье: в стенку горна вставляется фурма или так называемое сопло, которое изготовляется из чугуна или меди.

В деревенских кузницах часто соплом служит старая чугунная втулка для колес. Для долговечности такого горна рекомендуется замазывать края фурмы глиной с песком. Это не дает шлаку свариваться с металлом и кирпичом, что позволяет быстро ремонтировать горн.

На рис. 62 показан современный кузнечный горн с нижним дутьем. Ниже пода горна находится воздушная камера У, в которую сбоку подводится воздух. Камера сообщается с горном с помощью легко заменяемого чугун­ного сопла 2, снабженного одним или несколькими отвер­стиями для воздуха. Дно камеры имеет клапан 4 для прочистки (удаления падающих в камеру кусочков угля, золы и т. д.). Рядом с горном помещается ящик с водой 3.

Недостаток первого горна заключается в том, что каменная стенка мешает нагреву более сложных заго­товок, второй горн, изображенный на рис. 62, позволяет нагревать заготовки любой сложности и относительно боль­шой величины, так как очаг горна располагается в центре пода. Этот горн сложнее в изготовлении, он имеет чугун­ные сопла, которые заменяются.

63. Усовершенствован­ный горн с нижним дутьем: 1 — подовая доска; 2 — обожженные кирпичи; 3 — передвигающаяся чугунная рама

 

Оригинальную конструкцию представляет горн, изобра­женный на рис. 63. Этот горн усовершенствован, дутье подводится снизу и через щели подовой (чугунной) доски 1 поступает в массу угля.

Воздух охватывает большую площадь этой доски, поэтому она хорошо охлаждается и предохраняется от прогара. Она лежит в плоскости пода горна, в котором нет углублений. Уголь придерживается с боков с помощью хорошо обожженных кирпичей 2, лежащих в рамке из четырех чугунных плит 3, которые можно сдвигать и раздвигать. Следовательно, в зависимости от размеров обрабатываемого предмета можно уменьшать или увели­чивать площадь огня, что очень важно при художествен­ной ковке. Недостаток этого горна заключается в том, что заготовка находится на близком расстоянии от подо­вой доски, воздух, насыщенный кислородом, поступает из щелей и, не успевая перегореть, касается заготовки. Это вызывает образование большой окалины. При пользовании этим горном нужно внимательно следить, чтобы между подовой доской и заготовкой было достаточно угля, который способствует выгоранию кислорода и предохраняет заго­товку от окисления.

Дутье в кузнечных горнах обычно обеспечивается центро­бежным вентилятором.

При правильном нагреве увеличивается его вязкость и пластичность металла. Например, малоуглеродистые стали при 15°С имеют сопротивление 60 кг/мм², при 850°С — 9 кт/мм², при 1200°С — 4,5 кг/мм². От нагрева происходят внутренние изменения в структуре металла. Продолжитель­ность пребывания металла в нагретом состоянии способ­ствует росту кристаллов, что влияет на механические свойства его. Поэтому правильно нагретый металл можно легко ковать, небольшими усилиями вызывая значительную пластическую деформацию.

Режим нагрева разных марок стали неодинаков.

В табл. 12 приведены температуры начала и конца ковки углеродистых сталей, применяемых для художествен­ной ковки и изготовления инструмента.

Необходимо научиться определять температуру нагре­того металла на глаз по цвету изделия. Этот метод не совершенен, но в практике художественной ковки необ­ходим, так как позволяет избежать наиболее грубых ошибок при нагреве (перегрев, пережог), и для приблизи­тельных оценок температур нагрева поковок вполне при­годен.

 

Таблица 12

Марки стали	Температура ковки, °С	Марки стали	Температура ковки, °С
начало	конец	начало	конец
Ст1			У7, У8, У9
Ст2			У10
СтЗ			У12, У13

 

Начинать и заканчивать ковку следует при строго определенных тем­пературах, свойственных каждой марке стали; весь период от начальной температуры ковки до конечной называется температурным интервалом или периодом ковки.

В табл. 13 приведены цвета каления для стали (при слабом дневном освещении) и соответствующие им тем­пературы.

 

Табли ца 13

Цвет каления	Температура,	Цвет каления	Температура, °С
Темно-красный		Оранжево-желтый
Вишнево-красный		Светло-желтый
Светло-красный		Соломенно-желтый
Густо-оранжевый		Белый, различной яркости	1200-1400

Перегрев стали. Как уже было сказано, для каждого сорта стали устанавливается своя температура нагрева. Если превысить эту температуру и долго продержать металл в горне, то кристаллы сильно разрастутся. В итоге сталь получится крупнозернистой и перегретой (рис. 64).

Исправить этот дефект может в какой-то мере повтор­ная ковка или отжиг, но в результате нагрева с поверх­ности металла часть углерода выгорает и сталь стано­вится химически неоднородной.

Пережог стали. При сильном нагреве под действием кислорода происходит интенсивное выгорание углерода металла, выплавляется межкристаллическое вещество, и связь между кристаллами разрушается. Обычно это сопро­вождается летящими искрами, что свидетельствует о горе­нии металла. В пережженном металле при первых же ударах по нему возникают трещины.

Работа горна. Перед началом работы подготавливают горновое гнездо. Очищают от шлака и золы, продувают фурму. Настилают небольшой слой сухого угля, оставляя фурму открытой, затем зажигают дровяные стружки или тряпки, пропитанные керосином или маслом, засыпают второй слой угля и включают слабое дутье. Когда уголь разгорится, добавляют уголь, насыпав его горкой и смочив водой. Можно горновой лопаткой бока горки уплотнить. Благодаря сжиганию угля вокруг образуется так называемый «котел» или корка спекшегося угля, которая удерживает теплоту. Это позволяет быстрее нагреть заготовку.

64. Схема рекристалли­зации стали: 1 — рост кристаллов после ковки; 2 — состоя­ние кристаллов в про­цессе ковки; 3 - кри­сталлы до ковки

 

Прежде чем положить заготовку в горн, нужно про­следить, чтобы между соплом (или горновым отверстием) и поковкой был слой угля, способствующий перегоранию кислорода. Свободный кислород при высоких температурах в горне очень интенсивно окисляет нагреваемый металл, сжигая его и образуя окалину. При избытке воздуха нагревание идет очень быстро. Пламя получается корот­кое, яркое, не коптящее. Такое пламя называется окисли­тельным.

При недостатке воздуха пламя будет тусклое, коптящее. Это значит, что продукты сгорания газа перенасыщены углеродом, который не сгорает из-за недостатка кислорода. Такое пламя называется восстановительным, в нем оксиды металлов будут восстанавливаться до чистого металла. Этот процесс плох тем, что расходуется много топлива и времени для нагрева.

Средним между окислительным пламенем и восстанови­тельным является такое пламя, в котором продукты горе­ния газа не содержат свободных частиц углерода и кислорода. Такое пламя называется нейтральным, при нем и следует вести нагрев.

ИНСТРУМЕНТЫ

 

Все кузнечные инструменты делятся на опорные, удар­ные, вспомогательные и измерительные. К опорным отно­сятся наковальня и шпераки.

Основной опорой, на которой производят ковку, явля­ется наковальня. Наковальни разделяются на безрогие, однорогие, двурогие. Масса наковальни колеблется от 150 до 350 кг. Наибольшее распространение получили двуро­гие наковальни массой до 200 кг. На рис. 65 показана двурогая наковальня: 7 — лицо, или наличник наковальни является местом, где производят ковку; 2 — конусообраз­ный рог служит для загибания поковок сложных радиусных кривых; 3 — квадратный хвост служит для за­гибания поковок под углом 90°; 4 — квадратное отвер­стие используют для установки нижников; 5 — круглое отвер­стие используют для изготовления клепок гвоздей с помощью гвоздильни; б — лапы служат для крепления наковальни к стулу.

65. Двурогая наковальня: 1 — лицо наковальни; 2 — рог; 3 — квадратный хвост; 4 — квадратное от­верстие; 5 — круглое от­верстие; 6 — лапы

 

Поскольку наковальня является инструментом, на рабо­чую часть которой действуют большие нагрузки, то при выборе наковальни нужно быть особенно внимательным.

При легком ударе молотком хорошая наковальня издает чистый звук. Лицо наковальни должно быть закалено, что проверяют напильником, который оставляет едва заметный след. Наковальня устанавливается строго горизон­тально и крепится к деревянному, желательно крепкой породы, стулу на высоте (от пола) согнутого большого пальца опущенной руки кузнеца.

Шпераки

 

Шпераки. Наковальня является опорным инструментом, на котором производят почти все виды кузнечных работ, а шпераки применяются в основном при сложных художест­венных работах. Формы их различны. Некоторые виды шпераков можно отнести к нижникам вспомогательных инструментов. Их можно вставлять в квадратное отвер­стие наковальни, некоторые закрепляют в кузнечные тиски. Шпераки, которые часто употребляют, крепят к деревян­ному стулу, врытому в землю. Перечислить все виды шпераков невозможно. Каждый мастер изготовляет инструмент и приспособления только тогда, когда это необходимо для изготовления того или иного изделия.

На рис. 66 показаны различные виды шпераков.

К ударным инструментам относятся кувалда, ручник (молоток) и фасонные молотки.

Кувалда (большой молот массой 4 — 8 кг) — основной инструмент молотобойца, применяется для нанесения силь­ных ударов. По своему характеру удары делятся на лок­тевой, плечевой и размашистый. Локтевой удар применя­ется при вытяжке и других операциях, где необходимы частые, но не сильные удары. Плечевой, средний по силе, применяется при рубке, пробивании отверстий и т. д. Сила плечевого удара должна быть соразмерна с величиной заготовки и характером работы. Во время рубки металла удары должны быть направлены вертикально и точно, на отрубающий инструмент. Последний удар должен быть слабым. Максимально возможный удар размашистый, когда кувалда описывает в воздухе полный круг; при­меняется при рубке толстых заготовок и других работах.

При работе с кувалдой особенно при размашистых ударах молотобоец должен стоять под углом 90° по отношению к кузнецу.

К одному из самых главных ударных инструментов относится ручник — кузнечный молоток массой 0,5 — 2 кг.

Его применение настолько обширно, что практически нет ни одной технологической операции, где бы ни применялся ручник. При изготовлении этого инструмента кузнец должен быть особенно внимателен к форме, массе и термической обработке.

Фасонные молотки применяются в основном в худо­жественных работах при загибке сложных заготовок, от­гибке листьев на шпераках при выколотке на металли­ческой форме (нижнике). При работе с проволокой необходимо иметь деревянные молотки. Фасонные молотки, так же как и шпераки, изготовляются мастером по необ­ходимости, они очень разнообразны.