60. 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.

§ 2. 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.

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	1300	900	У7, У8, У9	1150	800
Ст2	1250	850	У10	1130	870
СтЗ	1200	850	У12, У13	1130	870

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	650	Оранжево-желтый	1000
Вишнево-красный	700	Светло-желтый	1100
Светло-красный	800	Соломенно-желтый	1150
Густо-оранжевый	900	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.