Металлы, физические и химические свойства

В кузнечном ремесле приходится иметь дело с различными сплавами, цветными металлами, со сталями разных марок. Для нагрева до ковочной температуры одинаковых по размерам заготовок, но разных типов металла требуется сжечь разное количество топлива.

Теплопроводность металла - это скорость нагрева заготовки по сечению. Чем меньше теплопроводность металла, тем больше опасность образования трещин при нагреве. Например, теплопроводность сталей, особенно легированных, в пять раз меньше теплопроводности меди и алюминия. С теплоемкостью связан расход топлива для нагрева заготовки до нужной температуры. Наибольшую теплоемкость имеет стать при температуре 800-1100°С. Значит, чем выше теплоемкость металла, тем больше расходуется топлива. Для кузнечных работ применяются ковкие и пластичные металлы и сплавы. Из черных металлов этими качествами обладают некоторые стали - сплав железа с углеродом. В зависимости от количества содержания углерода стали различаются как низкоуглеродистые (до 0, 25% углерода), средние (0, 25-0, 6%) и высокоуглеродистые (0, 6-2%). Увеличение содержания углерода увеличивает твердость стали, но уменьшает ковкость и теплопроводность. По своему строению сталь представляет из себя тело, образованное из кристаллических зерен, связанных между собой силой межкристаллического сцепления. В сплав стали обязательными компонентами являются железо, углерод, кремний, сера, марганец, фосфор. При содержании углерода до 0, 1% сталь мягкая, хорошо куется, сваривается кузнечным способом, не принимая закалки. Такую сталь в практике называют железом. Сталь, которая отвечает всем требованиям художественной ковки, содержит от 0, 1 до 0, 3% углерода и до 1% других примесей. Такая сталь называется поделочной. Сталь средней твердости содержит углерода от 0, 08 до 0, 85%. Она хорошо куется при надлежащем нагреве, хорошо закаливается, но плохо сваривается. При содержании углерода от 0, 6 до 1, 35% сталь считается высокоуглеродистой (инструментальной). Куется довольно трудно, требует очень умелого проведения нагрева и самой ковки при определенных температурах.

Чугун - это сталь, содержащая до 2% углерода, он хрупкий, не поддающийся ковке сплав. Другие примеси, кроме углерода, также влияют на качество металла. Так сера и фосфор - вредные примеси.

При содержании серы более 0, 04% сталь становится красноломкой, т.е. при нагреве до красного каления металл разрушается под ударами молота, а фосфор (более 0, 05%) делает сталь хрупкой в холодном состоянии. Никель повышает прочность стали, а хром - твердость и износостойкость, но зато теплопроводность стали снижается, марганец уменьшает вредное влияние серы и увеличивает твердость, прочность, снижает теплопроводность. Кремний повышает прочность и упругость, но снижает вязкость и свариваемость.

В кузнечном деле используются и цветные металлы: медь, алюминий, магний, титан и их сплавы. Хорошей ковкостью отличаются алюминиевые сплавы.

Все металлы и сплавы имеют поликристаллическое строение, то есть состоят из отдельных прочно сросшихся друг с другом зерен, между которыми располагаются в виде тонких прослоек неметаллические вкрапления различных оксидов, карбидов и других соединений. Размеры зерна составляют 0, 01-0, 2 мм и оно тоже имеет кристаллическое строение. Что же происходит в металле во время ударов молота? При ковке деформация происходит вследствие скольжения зерен относительно друг друга, потому что прочность зерен больше, чем связь между ними. В результате ковки зерна металла вытягиваются в направлении течения металла и это ведет к образованию мелкозернистой структуры. Вместе с ними вытягиваются и неметаллические вкрапления, которые придают металлу волокнистое строение. Это можно видеть невооруженным глазом. Прочностные качества металла зависят от температуры конца ковки: чем выше температуре металла в момент окончания деформации, тем лучше механические свойства металла.

Статьи по теме:

Искусство сталинского периода
"1920 - Гражданская война, грязь окопов, обозы с умершими от тифа не смогли убить в народе любовь к искусству. На завьюженных площадях ветер порушил первые панно, ставились монументы рабочих, ученым, идеям труда и свободы. Голод. Люд ...

Владимирский собор в Киеве
В начале 1885 года Виктор Михайлович Васнецов получает от А.В. Прахова приглашение принять участие в росписи только что построенного Владимирского собора в Киеве. Не сразу, но свое согласие художник дает. У него уже есть опыт - абрамцевск ...

Вазопись геометрического стиля
Вазопись геометрического стиля является тем видом искусства, который наиболее полно позволяет представить художественную культуру эпохи тёмных веков. Как отмечает М.В. Алпатов, «греческая вазопись находит себе «предков» в искусстве других ...