1.2Метали, їх фізичні і хімічні властивості

У ковальському ремеслі доводиться мати справу з різними сплавами, кольоровими металами, зі сталями різних марок. Для нагріву до ковальної 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 більша 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. Найбільша 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 вони 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 міжкристалічного зчеплення. У сплавах 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 виробничою. 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 високовуглецевою (інструментальною). Кується досить важко, вимагає дуже вмілого проведення нагріву . Чавун - це сталь, що містить до 2 % вуглецю,він крихкий, що не піддається куванню. Інші домішки, крім вуглецю, також впливають на якість металу. Також сірка і фосфор - шкідливі домішки.

При вмісті сірки більше 0,04% сталь стає красноломкою, тобто при нагріванні до червоного розжарювання метал руйнується під ударами молота, а (більше 0,05%) робить сталь крихкою в холодному стані. Нікель підвищує міцність сталі, а хром- твердість і зносостійкість, але зате теплопровідність знижується, марганець зменшує шкідливий вплив сірки і збільшує твердість, міцність, знижує теплопровідність.Кремній підвищує міцність і пружність, але знижує в'язкість і зварюваність.

У ковальській справі використовуються і кольорові метали:мідь, алюміній,магній,титан і інші сплави. Доброю ковкістю відрізняються алюмінієві сплави.

Усі метали і сплави мають полікристалічну будову, тобто складаються з окремих міцно зрощених один з одним зерен, між якими розташовуються у вигляді тонких прошарків оксидів, карбідів і інших з'єднань. Розміри зерна становлять 0,01-0,2 мм і воно 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'язка між ними. У результаті кування зерна металу витягуються в напрямку течії металу і це веде до утворення дрібнозернистої структури. 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 температура металу в момент закінчення деформації, тим кращі механічні властивості металу