Как науглеродить сталь в домашних условиях: Как науглеродить сталь в домашних условиях

alexxlab | 01.05.1980 | 0 | Разное

Содержание

Укрепление стали (вопрос)

skunss 23.06.2008 – 13:07

Добрый день, уважаемые.

Вот на выходный тему одну подняли. Дело было после “местно наркоза”, так что подробностей не вспомню.
Вообщем смысл в чем, что якобы есть какой-то украинский мастер, Богдан , и он делает ножи по старой русской технологии – руду сам на болотах добывает итд. Фишка в финальном процессе – когда нож (клинок) кладется в тиглю обкладывается древесным углем, закрывается и суется в обычную печь. После данного процесса (со слов рассказчика) при сгорании угля, углерод проникает в сталь на какие-то там микроны, обогащая ее и следовательно укрепляя. Не зная о всех тонкостях процесса, мне рассказывать его бесполезно.
Конечно, выглядет заманчиво – берешь китайский ножик из говностали и обогащаешь его в кустарных условиях)))))
Кто чего знает по этому процессу, может кто делал подобное?
Буду очень благодарен за инфу)

Serjant 23.06.2008 – 13:13

в любой поисковой системе набей слова науглероживание металла.
.ответ будет лежать на поверхности…
А так же по теме, цементация металла до кучи почитай.
проникновение в металл углерода в завистимости от времени выдержки донескольких десятых долей мм.
У Богдана есть свой сайт. пошол искать.

skunss 23.06.2008 – 13:17

а вот точно – цементация!, да было такое такое спасибо.

skunss 23.06.2008 – 13:40

Да спасибо, сайт тож уже нашел.
На первой Русской я его найду. Спасибо.

Почитал, ну вообщем это общий смысл процедуры (буду искать дальше), но вот что дальше происходит понять не могу.
Ну положил в угли, ок, ну нагрел, ну проник углерод – хорошо. Но при полседующей полировке и заточке этот науглероженный слой просто сточиться – так? Или в итоге его надо оставить “темным”?

Serjant 23.06.2008 – 13:45

На ганзе не принять читать посты. (с) Я
ну чтож, ещё раз… может дойдёт со второго раза…

проникновение в металл углерода в завистимости от времени выдержки до нескольких десятых долей мм.

skunss 23.06.2008 – 14:01

Ну ладно Вам))))
Понял, спасибо)))

ЗЫ Я тока учусь.

Rinat74 23.06.2008 – 14:04

В Книгах по теме можно ещё посмотреть. Цементация, борирование, азотирование, карбонитрирование. Если уж так интересно… 😛

Sir_c4094e 23.06.2008 – 15:06

Ага, достаточно любой толковой книги по материаловедению, или металловедению. Если практическое пособие какое- так еще и режимы будут указаны.

Измерительный инстрУмент часто таким образом “укрепляют”. 😊 Но для ножа такое… Немного одноразово будет. Через несколько легких заточек что цементация, что цианирование, что нитрирование уйдет нафих. 😊 А еще процесс таких упрочний поверхностного слоя далеко не безвредный, условия нужно создавать соответствующие.

OSG 23.06.2008 – 17:52

Читайте и ьудет вам счастие! Богдан, ежели я правильно понял, спуски выводит ковкой в ноль. Абразив в формировании спусков не учавствует.

skunss 23.06.2008 – 18:06

спуски выводит ковкой в ноль

Судя по одной фотке (с его ссайта), он там явно с напильником стоит. Ну хотя все может быть может и в ноль кует.

достаточно любой толковой книги по материаловедению,

Книжку по металловедению попробую раздобыть.

Через несколько легких заточек что цементация, что цианирование, что нитрирование уйдет нафих.

Вооот! я вот это и хотел понять. То насколько микрон углерод проникает в сталь, это одно а вот реально насколько, так сказать в жизни это проникновение. Хотя конечно, буду искать инфу именно по самому процессу.

Спасибо, буду искать инфу дальше про разные специфические условия.

Ashedow 23.06.2008 – 19:34

skunss
Вооот! я вот это и хотел понять. То насколько микрон углерод проникает в сталь, это одно а вот реально насколько, так сказать в жизни это проникновение.

Скажем, здесь: http://www.naukaspb.ru/spravochniki/Demo%20Metall/2_9.htm есть таблица глубины. Из неё следует что за 15 часов слой может составить до 1,5 мм. Суммарно – до 3-х… иными словами – клинок практически насквозь. Даже если слой будет 0,5 мм – все равко на лезвии будет полоса насквозь цементированной стали в 3-4 мм шириной. Но – нужно достаточно тонко свести клинок. В результате – будут трудности с закалкой…

bayan 23.06.2008 – 21:19

Всё это имеет смысл ИМХО, разве что если при ковке-термообработке произошло обезуглераживание верхнего слоя металла.
А науглераживать какую-нибудь Ст.3…. Возмите лучше напильник, там того углерода – до утра 😊

skunss 23.06.2008 – 21:59

Так хорошо, тогда просветите по другому (пока не начал читать металловедение) вопросу. Вернее сформулирую по другому. То есть если у меня есть клинок из говностали то при науглероживания, что должно получится? Вопрос не в получении в домошних условиях сумермегасталуки а в эксперименте ради эксперимента.

Прочитав статью из поста Ashedow, где указывается температура в печи 800-900 градусов то производство науглероживания просто в печи не возможно ( эт из первого моего поста) и нужен уже горн.

Ну всетаки, если есть к примеру таже 420-я, что будет после науглероживания?

Abu-Ali 23.06.2008 – 23:33

Некий мастер Самсонов, если верить одной из статей в журнале Прорез, именно при помощи цементации и получал из рессор свои клинки…

grga 24.06.2008 – 12:07

Если верить тому же “Прорезу” ,то некие мастера в Италии путем многократной кузнечной сварки и цементации получали довольно неплохую сталь для стилетов и не только. 😊

Abu-Ali 24.06.2008 – 12:18

А еще, если верить слухам, приписывающим эту инфу некоему мастеру ГК, при помощи цементации можно получить “хамон” на нержавейках типа Х12МФ 😊

Abu-Ali 24.06.2008 – 12:21

А еще 😊 ходят слухи некоего агентства ОБС, что есть современный способ выполнить эту самую цементацию не за часы а за минуты, и с толщиной слоя не десятые доли миллиметра, а, гм, сами миллиметры, вот 😊

grga 24.06.2008 – 12:23

Камрады, прошу вас не произносить слово “хамон” всуе 😊 Пожалейте нервы уважаемого Va-78 😊

Abu-Ali 24.06.2008 – 12:28

Не буду больше! Сердце чуяло, и потому сие слово, в кавычки взял.. 😊

Ashedow 24.06.2008 – 01:38

skunss
температура в печи 800-900 градусов то производство науглероживания просто в печи не возможно ( эт из первого моего поста) и нужен уже горн.

Как – то забыл в печи кочергу. Оплавилась. Знакомый решил закалить клинок – сунул в печку и забыл. Через часик хватился – вместо клинка получилась частично сгоревшая, частично оплывшая кракозябла. А печи – самые обычные. Топливо – каменный уголь…
Если хотите попробовать цементацию – возьмите кусок трубы, заварите с одной стороны (или ещё как заткните), засыпьте плотно древесный уголь, суньте в него клинок, заварите с другой – и в печь. И никаких проблем с поддержанием нужного режима горения… светится красным – ну и отлично.

skunss 24.06.2008 – 20:56

Если хотите попробовать цементацию – возьмите кусок трубы, заварите с одной стороны (или ещё как заткните), засыпьте плотно древесный уголь, суньте в него клинок, заварите с другой – и в печь.

так и попробую!!! спасибо большое!!

МухАН 25.06.2008 – 01:39

Существуют карбюризаторы (составы для для науглероживания) которые гораздо эффективнее чем древесный уголь. Стоит поискать.
С уважением.

ROC 25.06.2008 – 02:37

Л.Я. Попилов, “Советы заводскому технологу”,Лениздат, 1975
Глава VII, Составы для химико-термической и электродиффузионной обработки:
“…состав приготовляется из порошка древесного угля, замешанного на гидролизованном этилсиликате. За 60 с на установке ЛГПЗ-60 при 1200 получен на Ст. 5 слой глубиной 0.46 мм с заэвтектоидной зоной 0.37 мм HRC=62-64…”

ROC 25.06.2008 – 02:47

Цементация в расплавах, источник тот же, безцианистые

SiC (карбид кремния) 5 8 10 9-10
Nh5Cl – – – 6-9
Na2CO3 85 75 90 70-76
NaCl 10 17 – 9-12
t раб 870-900 840-860 900-920 860-900

Более информации по этим рецептурам нет, последний состав вообще вызывает сомнения – что там будет с хлористым аммонием при 860? Улетит ведь нафиг…

das 26.06.2008 – 01:58

насчёт поверхносного и одноразового слоя
Гдето читал про фишку древних
– они науглероживали затем складывали и сваривали
получался внутренний высокоуглеродный слой от самой рк

skunss 26.06.2008 – 11:55

SiC (карбид кремния) 5 8 10 9-10
Nh5Cl – – – 6-9
Na2CO3 85 75 90 70-76
NaCl 10 17 – 9-12
t раб 870-900 840-860 900-920 860-900

ээээ…. чешу репу..

они науглероживали затем складывали и сваривали

эээ… продолжаю чесать))))

Да ладно я сначала попробую как Ashedow писал, потом буду уже технологию совершенствовать. Пока читаю металловедение прям мозх подкипает (давно я химию не читал).

Indi 26.06.2008 – 12:50

Хорошо, ну получится науглеродить, дальше?
Я так понял все будет в домашних условиях, слой неизбежно будет тонкий.
1. Слой при закалке (без использования обмазки)уйдет в окалину.
2. Шлифовка, полировка туда же.
Оно Вам надо?, мало железа нормального?. Хотя сам пробовал, вроде получалось.

Ashedow 26.06.2008 – 14:08

Выдержка побольше – и слой будет толстый. И никуда он не денется, в том числе и при закалке и шлифовке.

GAU-8A 26.06.2008 – 14:35

Почему господа знатоки, вы не упоминаете, что после цементации нужна еще и закалка с низким отпуском…. дескать был такой мастер Самсонов… так Самсонов – был МАСТЕРОМ! и годы положил на разрабатку своего метода… а у вас дунул-плюнул ..2мм-3мм весь клин!!!!!!!и готово!
Автору темы – забудьте.

Ashedow 26.06.2008 – 15:36

Мой первый пост в теме гляньте.

c13 27.06.2008 – 12:06

Indi
Оно Вам надо?, мало железа нормального?.

+1. Хотя, если для души..

Abu-Ali 27.06.2008 – 13:27

GAU8A:>после цементации нужна еще и закалка с низким отпуском….

Ну это ведь и ежу понятно, что закалка нужна. А если человеку интересно – то почему бы и не попробовать своими руками…

bayan 27.06.2008 – 18:12

Внимательно перечитал первый пост. Там, собственно, стоит вопрос – возможно ли такое, или просто пьяный трындёж. Безусловно возможно, хотя с “китайской говносталью” я бы не заморачивался.

skunss 28.06.2008 – 22:44

просто пьяный трындёж.

Ну точно проверить не трындеж ли это, вопроса не стояло)) Я человеку доверяю, и его познания тоже.

У меня возникли вопросы именно по самому процессу – ну что типа не может быть так все просто. Типа сунул железку в угли и готов (ну это образно конечно). По скольку мои познания в химии и металоведени не очень глубоки, а точнее нулевые, у меня возникла масса вопросов, многие из которых конечно для знающих людей кажутся примитивными. (Типа глубины проникновения, или не счистится ли слой после обработки) Мне обещали принести какуюто довоенную книжку по металловедению, где все в азах описывается, вот буду сидеть и читать. Попробовать, конечно попробую. И не только это – планы у меня грандиозные))))))

Все огромное искренне спасибо за информацию, советы и предложения. Я узнал много интересного и нового. Отдельное спасибо Serjant, Ashedow и ROC за полезные ссылки и инфу. Всем остальным тож большое спасибо))

Тему я считаю что можно закрыть для дальнейшего наполнения. Конечно пусть она останется, ведь мысли то дельные наработанны!!!
Еще раз спасибо.

основные этапы закалки режущей кромки в домашних условиях (инструкция + видео)

Как закалить металл током с помощью графитового порошка. Электрическая закалка.

Тема: как можно самому закалить нож с помощью электрического тока.

Известно, что металл можно закалять, это придаёт ему дополнительную прочность. Закалка подразумевает под собой нагрев металла до определенной температуры с последующим охлаждением. Этот процесс меняет внутреннюю структуру металла, что делает его более крепче. Хотя вместе с этим металл лишается другого своего свойства, а именно гибкости, пластичности. Тут уж выбор за вами, что нужно от металла, его повышенная прочность (но при этом увеличивается и хрупкость) или гибкость (уменьшается жесткость).
Классическим способом закалки металлов является обычная термическая обработка в пламени, раскаленных углях, газовых печах и т.д. Но ведь температуру можно увеличить и за счёт электрического тока. Закалка делается равномерной. Чтобы это обеспечить существует один интересный способ с использованием графитового порошка. Как известно, графит достаточно хорошо проводит электрический ток, в добавок к этому он устойчив к высокой температуре. Именно эти два качества графита позволяют делать закалку металла электрическим током, используя графитовый порошок.

Я решил попробовать сделать электрическую закалку небольшого металлического ножичка (самодельного) и организовал следующее. Итак, мне понадобились источник питания, графитовый порошок, провода достаточного сечения, металлическая подложка, ну и сам небольшой ножичек. В роли блока питания я использовал обычный понижающий трансформатор, взятый со старого цветного телевизора. Первичная обмотка его рассчитана на напряжение 220 вольт, а вторичная мной была перемотана на напряжение 80 вольт (этого в итоге оказалось маловато, нужно где-то вольт 100).

Для закалки металла электрическим током нужен достаточный ток. Сечение вторичной обмотки на моё трансформаторе было около 1,5 мм. Но для более крупных ножей лучше чтобы сечение также было побольше. Далее я взял металлическую подложку, на которую насыпал графитовый порошок. Порошок можно самому сделать из куска графита (крупным напильником сточить любую графитовую щетку от электродвигателя). К этой подложке я подсоединил один из проводов, идущих от вторичной обмотки трансформатора. Второй же провод я подсоединил к самому ножу, который и закаливал. Сечение этих проводов также должно быть не менее 1,5 мм.

Сама электрическая закалка ножа током делалась следующим образом. Подав напряжение на трансформатор я взял ножик и осторожно начал его острием водить по графитовому порошку. Между острием ножа и порошком графита начали проскакивать множество небольших искр, что свидетельствует об электрическом контакте цепи. Я следил также за тем, чтобы во время вождения ножа по графитовому порошку у меня не было прямого соприкосновения ножа с металлической подложкой. Такое соприкосновение создало бы короткое замыкание. Особо страшного тут ничего бы не произошло, но лучше этого не допускать. В результате острие ножа постепенно нагревалось. Это и было доказательством того, что данный способ закалки металла работает нормально, если всё делать правильно.

P.S. Хочу предупредить тех кто не особо знаком с электротехникой. При подобных работах нужно соблюдать технику электрической безопасности. Напряжение около 100 вольт достаточно опасно для жизни человека. Да и токи при таких работах не малые, что может вызвать термические ожоги. Так что перед тем как организовывать электрическую закалку металла примите все меры безопасности и при работе будьте предельно осторожны и внимательны.

Что такое закалка металла?

Один из видов термообработки — закалка металла. Она состоит из нескольких этапов, выполняемых в определенной последовательности:

Нагрев металла до определенной температуры. Выдержка для выравнивания по всей глубине детали.
Быстрое охлаждение.
Отпуск для снятия напряжений и коррекции твердости до заданного значения.

В процессе изготовления сложные детали могут проходить несколько закалок разного вида.

По глубине обработки закалка делится на два вида:

объемная;
поверхностная.

В основном в машиностроении применяется объемная термообработка, когда деталь прогревается на всю глубину. В результате резкого охлаждения, после завершения термообработки твердость внутри и снаружи отличается всего на несколько единиц.

Поверхностная закалка применяется для деталей, которые должны быть твердые сверху и пластичные внутри. Индуктор прогревает сталь на глубину 3–20 мм и сразу за ним расположен спрейер, поливающий горячий металл водой.

Сталь нагревается до состояния аустенита. Для каждой марки своя температура, определяемая по таблице состояния сплавов железо-углерод. При резком охлаждении углерод остается внутри зерна, не выходит в межкристаллическое пространство. Превращение структуры не успевает происходить, и внутреннее строение содержит перлит и феррит. Зерно становится мельче, сам металл тверже.

Какие стали можно закаливать?

При нагреве и быстром охлаждении внутренние изменения структуры происходят во всех сталях. Твердость повышается только при содержании углерода более 0,4%. Ст 35 по ГОСТ имеет его 0,32 – 0,4%, значит может «подкалиться» — незначительно изменить твердость, если углерод расположен по верхнему пределу.

Закаливаемыми считаются стали, начиная от СТ45 и выше по содержанию углерода. В то же время закалка нержавеющей стали с низким содержанием углерода типа 3Х13 возможна. Хром и некоторые другие легирующие элементы заменяют его в кристаллической решетке и повышают прокаливаемость металла.

Высоколегированные углеродистые стали содержат вещества, ускоряющие процесс охлаждения и повышающие способность стали к закалке. Для них требуется сложная ступенчатая система охлаждения и высокотемпературный отпуск.

Температура и скорость нагрева

Температура нагрева под закалку повышается с содержанием в стали углерода и легирующих веществ. Для Ст45 она, например, 630–650⁰, Ст 90ХФ — более 800⁰.

Высокоуглеродистые и высоколегированные стали при быстром нагреве могут «потрещать» — образовать на поверхности и внутри мелкие трещины. Их нагревают в несколько этапов. При температурах 300⁰ и 600⁰ делают выдержку. Кроме выравнивания температуры по всей глубине, происходит структурное изменение кристаллической решетки и переход к другим видам внутреннего строения.

Свойства стали после закалки

После закалки деталей происходят структурные изменения, влияющие на технические характеристики металла:

увеличивается твердость и прочность;
уменьшается зерно;
снижается гибкость и пластичность;
повышается хрупкость;
увеличивается устойчивость к стиранию;
уменьшается сопротивление на излом.

На поверхности каленой детали легко получить высокий класс чистоты. Сырая сталь не шлифуется, тянется за кругом.

Закалка ножа — описание технологического процесса и последовательность действий

О незаменимости ножа говорить не приходится. Он есть в каждом доме, и пользуемся мы этим предметом каждый день. Интересно еще и то, что это приспособление является неотъемлемой частью человеческого быта уже тысячи лет, несмотря на это, потребность в нем не уменьшается.

И тогда, и сейчас, человека беспокоил один и тот же вопрос – обработка металла. Сейчас этим больше занимаются при создании лезвий, но закалка ножа интересует и владельцев тоже, хоть и не многих.

Краткое содержимое статьи:

Особенности

Классический процесс закалки стали всегда сопровождался высокими температурами, в которых происходило полиморфное преобразование стали. При этом, нагрев всегда сопровождался резкими скачками температур, ведь на определенном этапе, сталь всегда охлаждали в воде.

Температуры воздействовали на структуру металла, поскольку при ее сильном повышении менялась структура кристаллической решетки на его поверхности, а резкий перепад температуры, который производился за счет воды, укреплял ее. В этом плане технология закалки ножей сегодня не сильно стала отличатся от той, которая применялась к мечам и клинкам тысячу лет назад.

У такой технологии всегда был один серьезный минус. При резкой смене температуры металл становился намного тверже, но в то же время, сильно страдал в плане прочности.

Если это является проблемой, нужно все так же нагревать металл, но после этого постепенно снижать его температуру. В таком случае сталь не будет становиться достаточно хрупкой.

Если вы занялись закалкой ножей в домашних условиях, то стоит знать, что далеко не каждый нож, который попадает вам в руки, подходит для испытания температурой.

Оптимально этот способ подходит для изделий, во время производства которых использовалась нержавеющая сталь. Это может быть высокое ее содержание, а может быть сплав, в составе которой будет нержавеющая сталь или никель, например. Такие ножи являются намного прочнее, чем их собратья из высокоуглеродистой стали.

Кроме того, закалка может проводиться по всей площади клинка, а может быть задействована на отдельной области, которая нуждается в увеличении прочности. Первый вид называется глобальным, второй был назван локальным.

Процесс цементации стали своими руками

При наладке процесса химико-термической обработки в домашних условиях выбирают метод цементации в твердой среде. Это связано с существенным упрощение задачи по оборудованию помещения. Как правило, твердый карбюризатор делается при использовании смеси бария или кальция с древесным углем, а также углекислого натрия. Соль измельчается до состояния порошка, после чего пропускается через сито.

Цементация стали в твердом карбюризаторе

Рекомендации по созданию твердой смеси следующие:

Первый метод заключается в использовании соли и угля, которые тщательно перемешиваются. Если использовать не однородную смесь, то есть вероятность образования пятен с низкой концентрацией углерода.
Второй метод предусматривает применение древесного угля, которые поливается сверху солью, растворенной в воде. После этого уголь сушится до получения смеси с показателем влажности около 7%.

Для ножа и других изделий больше всего подходит второй метод получения карбюризатора, так как он позволяет получить равномерную смесь. Цементация стали в домашних условиях графитом также предусматривает создание смеси при применении нескольких технологий.

Цементация проводится в специальных ящиках, которые наполнены подготовленным карбюризаторов. Конструкция должна быть герметичной, для чего проводится заделывание щелей глиной. Достигать высокой герметичности рекомендуется по причине того, что при нагревании карбюризатора выделяются газы, которые не должны попасть в окружающую среду. Сам ящик следует изготавливать из жаропрочной стали, которая выдержит воздействие высокой температуры.

Процесс по проведению цементации стали в ящике в домашних условиях имеет следующие особенности:

Деталь укладывается в ящик со смесью. Толщина слоя твердого карбюризатора выбирается в зависимости от размеров заготовки.
Устанавливается печь.
Начальный прогрев печи проводится до температуры 700 градусов Цельсия. Данный нагрев называют сквозным. Однородность цвета стали, из которого изготавливается ящик, говорит о возможности перехода к следующему этапу.
Следующий шаг заключается в нагреве среды до требуемой температуры. Важно обеспечить равномерный нагрев поверхности деталей сложной формы, так как могут возникнуть существенные проблемы при неравномерном перестроении атомной структуры.

Цементация стали в ящике в домашних условиях

Сегодня есть возможность провести подобную процедуру и в домашних условиях, но возникают трудности с достижением требуемой температуры.

Отсутствие необходимого оборудования приводит к существенному снижению качества получаемых изделий, а также увеличения времени выдержки.

Технологические нюансы: как правильно закаливать металл

Сама процедура включает в себя три шага – нагрев, выдержку и остывание. Оттого, какой результат вы хотите получить и на каком материале работаете, выбирают различные параметры: предел, продолжительность, а также способы охлаждения. Приведем таблицу с несколькими марками стали:

Есть две основные цели термообработки:

повышение прочности – это необходимо для ножей, топоров, сверл и других инструментов, которыми обрабатывают твердые поверхности;
увеличение пластичности изделия. Например перед тем, как ковать или гнуть – применяется скорее не в быту, а при небольшом частном деле.

При проведении технологии нагрева следует следить за цветом заготовки. Он должен быть насыщенно-красным с оранжевым или желтоватым отливом в зависимости от типа. На поверхности не должно образовываться черных или иного цвета пятен.

Термообработка: как лучше закалить железо в домашних условиях

Это процесс нагрева с дальнейшим охлаждением для изменения свойств. Помещаем в печь обычный сплав, а достаем – закаленный, который менее восприимчив к внешним деформациям. Для чего это нужно? При первичной обработке, например при штамповке, резке или литье, внутри сплава появляются внутренние напряжения, которые очень негативно воздействуют на прочностные характеристики и увеличивают хрупкость. Есть четыре типа термообработки:

Отжиг. Необходим для образования феррита и перлита. Заключается в нагреве в печи до 680-740 градусов, когда уже пройдет порог рекристаллизации. В результате распадаются старые молекулярные связи и образуются новые. Затем следует некоторая выдержка при температурном режиме 400-500, в конце – остывание, медленное, вместе с нагревательным элементом и просто открытыми дверьми.
Нормализация – аналогичная процедуре для снятия внутреннего напряжения, но нагрев – выше, а охлаждение гораздо быстрее.
Закалка. Основной происходящий процесс – изменение зернистости, что приводит к нужным результатам. Остывание очень быстрое, часто в воде или масле.
Отпуск. Бывает в нескольких режимах. О нем поговорим отдельно.

Свойства стали ж/д костылей и как увеличить её прочность

О свойствах стали железнодорожного костыля выдумывать небылицы нет смысла. Обыкновенная железяка под номером 3. Существует 2-а способа придать лезвию улучшенную твёрдость. Пригодны они для определённых марок стали. Информация свободно доступна в интернете, загадка – почему ею люди боятся воспользоваться?

Неужели, проще написать негативный отзыв, чем изучить дополнительный метод закалки стали. Начнём со способа попроще.

Железнодорожный костыль.

Закалка режущей кромки ножа графитом

Способ позволяет увеличить твёрдость режущей кромки. Понадобится: графит, металлическое основание и импульсный сварочный аппарат. Графит добыть проще из щёточного электродвигателя или пальчиковых батареек. От карандаша не вариант, содержит много добавок:

Графит необходимо довести до порошкового состояния.
В качестве металлического основания используйте плоскую ёмкость с небольшим углублением. Кусок строительного профиля – нормальный вариант.
Необходимо засыпать в него графит и подключить плюс сварочного аппарата. К клинку – минус.
Процесс заключается в проведении РК по кучке графита. Он будет искрить, возгорания допускать нельзя. Запрещено касание клинком профиля.
Сильно опускать РК в графит не нужно, необходимо аккуратно поводить лезвием по кучке.

Процесс занимает немного времени, 5-7 минут. За это время необходимо успеть провести ножом несколько раз. Такой процесс называют – цементирование. Режущая кромка будет иметь твёрдость в 60-62 HRC.

Закалка клинка твёрдой термической обработкой

Принцип заключается в насыщении поверхности металла необходимым количеством углерода. При использовании высоких температур. Цементируемые стали приобретают высокую твёрдость. Насыщение быстрее происходит при высоких температурах.

Закалка клинка ножа.

Процесс изменяет фазовый состав и атомарную решётку изделия. Такую процедуру производят с различными изделиями. Ножи не исключение. Для цементации потребуется специальный порошок, состоящий из: бария, кальция и древесного угля. Все ингредиенты следует просеять через сито и тщательно перемешать:

Для цементации клинка необходима огнеупорная форма, напоминающая ножны. В неё насыпается смесь.
Клинок целиком погружаем в подготовленный порошок и у рукояти замазываем глиной. Она предотвратит утечку газов, и позволит детали нагреваться равномерно.
Разогрев печь до 600-700 °C, туда помещается форма с клинком, постепенно повышая температуру до 1000-1100 °C.

Благодаря смеси солей и требуемому нагреву, происходят диффузные изменения в кристаллической решётке стали на атомном уровне. Держать при такой температуре следует 2-3 часа, для хорошего насыщения углеродом этого достаточно.

Достать изделие из печи и дать остыть на воздухе. Способ реально наилучший, не только РК пройдёт цементацию, но и весь клинок целиком. Минус процесса – время. Но результат превзойдёт все ожидания.

Предыдущая ИзготовлениеКак сделать нож из рессоры Следующая
ИзготовлениеНож из рапида своими руками

Проверка твердости после закаливания металла в домашних условиях

Привычное для всех в обиходе слово является точным термином и применяется преимущественно к цельным изделиям. Для проверки в поверхность вдавливается шарик или конус из инструментальной стали, а дальше по формулам производится расчет в зависимости от того, насколько глубокий след остался и какая сила была приложена. Есть еще один вариант – прибор Роквелла, но его использование дома или в квартире практически невозможно.

Единица измерения твердости – HRC. Для сравнения значений:

нож кухонный, крепкий, дорогой — от 55 до 63;
мелкие шестеренки в машинух — от 52 до 58;
наконечники, инструменты для дрели, сверла — от 60 и выше.

Закалка режущей кромки ножа графитом

Я расскажу и покажу вам простой способ закалки любого ножа у себя дома. И то, я буду закаливать не весь нож, а только его режущую кромку, что существенно упрощает задачу.

Если вдаваться в подробности, то это будет скорее не закалка, а цементация, которая имеет цель повысить твердость и износостойкость металла. Закалка режущей кромки ножа Берем нож.

Проходимся по кромке надфилем, при этом обращаем внимание на глуховатый звук и легкое стачивание металла. Все свидетельствует о том, что нож сделан из обычной стали и не закален ранее.

Для закалки понадобиться графит. Лучше всего получить графит из графитовых щёток генератора, щеточного электродвигателя. Я, конечно, не пробовал, но также можно достать графитовые стержни из пальчиковых батареек, простых карандашей. В общем измельчаем любым способом этот графит в порошок. Мельчить особо не нужно, без фанатизма.

Далее мне понадобиться металлическое основание, на котором будет лежать графитовый порошок. Я взял кусок оцинкованного профиля от гипсокартона.

Для процесса закалки кромки ножа также нужен источник питания. В идеале это импульсный сварочный аппарат постоянного тока, выставленный на минимум. Так же можно попробовать повторить процесс с помощью другого источника, вольт на 30-60 переменного или постоянного тока. Есть ещё опасный вариант: использовать напрямую сеть 220 В, последовательно с лампой накаливания, но это уже чревато, поэтому не рекомендую.

Насыпаем графит. К основанию подложки подключаем плюс сварочного аппарата, а к ножу – минус. Выставляем инвертор на минимальные настройки и включаем. Начинаем процесс закалки кромки. Для этого очень аккуратно проводим кромкой ножа по графитовой кучке. Наша задача состоит в том, чтобы: первое – не допустить касания лезвия об основание. И второе – это не допустить горение графита. В обоих случаях лезвие будет испорчено.

В идеале лезвие нужно медленно двигать, а графит мерцая искрить. Сильно нож естественно опускать не нужно. Как только вы заметили разогрев места контакта, тут же поднимите нож.

Весь процесс длиться относительно не долго, минут 5. За это время я успел несколько раз пройтись по всей длине лезвия. Результат закалки ножа

Берем надфиль и шаркаем лезвие как первый раз. Сразу слышно звонкий звук, свидетельствующий о высокой твёрдости металла. Плюс ко всему кромка практически не поддается обработке.

Режем стеклянную банку.

Насечки оставляет будь здоров! Стучим по стальному гвоздю.

Результат отменный – на ноже ни царапины.

В конце я разрубил гвоздь ножом, ударяя по нему молотком.

Нож не пострадал! Я не большой знаток в закалке стали, но способ действительно наглядно работает. Местные умельца говорят, что такая закалка повышает твердость участка металла почти до 90 единиц. Не могу не согласиться или опровергнуть, так как нет твердомера. Если у вас есть вопросы или предложения, а также замечания – пишите в комментариях. Всем удачи!

Смотрите видео процессы закалки ножа Источник

Закалка и отпуск металла в домашних условиях своими руками в масле

Для закалки углеродистых и легированных сталей, лучше всего использовать масляную жидкость. Причины следующие:

на поверхности заготовки не находится пузырьки;
поток стимулирует более активную теплоотдачу;
чтобы не менять тару, чтобы получить две ступени остывания.

Есть специальный аппарат – пирометр – он напоминает градусник, но измерения проводят без непосредственного контакта. Он дорогостоящий, поэтому для домашней работы покупать его не стоит. Посмотрим таблицу цветов, как по ней определять температуру:

Как правильно закалить металл в домашних условиях

Термическая обработка металла проводится на протяжении многих веков. Она позволяет существенно повысить эксплуатационные свойства материала, изменить некоторые свойства. Закалка — разновидность термической обработки. Еще до появления огнестрельного оружия клинки усиливались закаливанием используемого металла при их изготовлении. Сегодня в домашних условиях можно закалить болт, топор, зубило, клинок, проволоку и многие другие изделия. Стоит рассмотреть подробнее, как можно закалить металл в домашних условиях, и какие при этом могут возникнуть сложности.

Результат закалки ножа

Насечки оставляет будь здоров! Стучим по стальному гвоздю.

Результат отменный – на ноже ни царапины.

В конце автор разрубил гвоздь ножом, ударяя по нему молотком.

источник

Суть закалки металлических изделий

Для того чтобы правильно закалять железо и другие металлы, следует рассмотреть суть этого процесса.

К особенностям этой разновидности термообработки можно отнести следующее:

Закаливать — это значит, нагревать материал до температуры, которая может изменить структуру. У металлов структура представлена кристаллической решеткой.
Процесс предусматривает также охлаждение материала, для чего может использоваться масло или вода.

Целью подобной термической обработки является увеличение твердости структуры стали или другого сплава.

С закалкой также связан процесс, получивший название отпуск. Он проводится для того, чтобы снизить хрупкость структуры после термической обработки. Отпуск проводится при более низкой температуре, а на охлаждение уходит намного больше времени. Важность этого процесса велика, иначе в структуре могут образовываться серьезные дефекты.

Какие металлы можно закалить

Следует учитывать, что не все металлы подходят для подобной термической обработки. Очень часто проводится улучшение физико-механических качеств конструкционных сталей, к примеру, стали 45, а также некоторых легированных сплавов (65Г, У7Х).

Алюминий и многие другие цветные сплавы подвергаются термической обработке, при которой кристаллическая решетка остается неизменной. Это можно достичь путем нагрева до невысоких температур с последующим быстрым охлаждение в различной среде.

Особенности технологии

Можно выделить 3 основных этапа термической обработки стали:

Отжиг. Для начала проводится нагрев структуры до температуры, которая выбирается в зависимости от типа закаливаемого материала (для У7 +780°С). После нагрева металл оставляют в печи для медленного охлаждения.
Закалка. После выполнения отжига наступает этап закалки. В зависимости от типа металла температура нагрева может варьировать в пределах +800…+1000°С и выше. В домашних условиях можно достигнуть лишь показателя +800°С или чуть выше. Нагрев проводится до момента, пока металл не станет полностью красным, при этом графит и вся кристаллическая решетка перестраивается. Охлаждение может проходить в воде, но лучше использовать масло, что позволит снизить вероятность появления серьезных дефектов в структуре. При этом следует учитывать, что при нагреве масла может образовываться дым и другие продукты горения, которые вредны для человека.
Отпуск. За счет отпуска можно существенно снизить хрупкость структуры, при этом изделие выдерживается в духовке на протяжении 1 часа или более при температуре не выше +320°С. Важно учитывать, что на этом этапе не должно происходить перестроение кристаллической решетки, т. к. сильный нагрев может привести к снижению твердости поверхностного слоя.

Закалка ножа в домашних условиях осуществима, этого потребуется обычная печь, место для проведения работы, а также емкость с маслом или водой для охлаждения металла.

Много внимания уделяется выбору способа охлаждения стали. Различают следующие методы:

Применение одной среды.
Охлаждение при использовании двух жидкостей.
Струйный метод снижения температуры поверхности металла.
Метод ступенчатого охлаждения, применяемый для снижения напряжений в структуре материала.

При проведении закалки в домашних условиях следует учитывать, что слишком быстрое охлаждение становится причиной повышенной хрупкости структуры. Важно обеспечивать равномерное охлаждение, что позволяет получить равномерную структуру.

Общие сведения о процессе цементации стали

Для того чтобы проводить подобную обработку металла в домашних условиях следует рассмотреть особенности термического воздействия на сталь подробнее.

Среди особенностей цементации выделим следующие моменты:

Цементирование предусматривает нагрев изделий в жидкой, твердой или газовой среде, за счет чего изменяют эксплуатационные свойства поверхностного слоя.
За счет проведения данной процедуры концентрация углерода повышается, что обеспечивает увеличение прочности и износостойкости стали.
Специалисты рекомендуют цементировать низкоуглеродистые стали, которые имеют показатель концентрации углерода примерно 0,2%. Примером можно назвать лезвие ножа, которое изготавливают из стали невысокой стоимости.
Нагрев детали может проводится до самых различных температур. Цементация металла в домашних условиях проходить при температуре около 500 градусов Цельсия, в цехах, оборудованных специальным оборудованием, этот показатель может достигать значения 1200 градусов Цельсия и выше. Отметим, что температура нагрева выбирается в соответствии с показателем концентрации углерода и других примесей.
Рассматриваемый термический процесс изменяется не только химический состав стали, но и его атомную решетку и фазовый состав. По сути, поверхность получает те же характеристики, что и при закалке, но есть возможность их контролировать в узком диапазоне и избежать появления различных дефектов.
Углерод проникает в структуру стали очень медленно. Поэтому, к примеру, цементация ножа в домашних условиях проходить со скоростью 0,1 миллиметра за 60 минут. Для того чтобы лезвие ножа выдерживало механическое воздействие придется провести упрочнение слоя толщиной около 0,8 миллиметра. Этот момент определяет, что термообработка ножа или цементация вала в домашних условиях займет не менее 8 часов, на протяжении которых нужно выдерживать требуемую температуру.

Цементация стали

Цементация нержавеющей или другой стали более сложный процесс, в сравнении с закалкой, но позволяет достигнуть более высоких эксплуатационных качеств.

Технологические нюансы: как правильно закаливать металл

Есть две основные цели термообработки:

повышение прочности – это необходимо для ножей, топоров, сверл и других инструментов, которыми обрабатывают твердые поверхности;
увеличение пластичности изделия. Например перед тем, как ковать или гнуть – применяется скорее не в быту, а при небольшом частном деле.

Как правильно закаливать металл и железо, если нет специальной печи для обжига? Применять паяльную лампу или развести обычный костер – его температура и продолжительность горения достаточно велики для того, чтобы выполнить работу, не превышающую бытовых нужд.

Охлаждение можно проводить различными способами. Если срочно нужно сбить нагрев на одном участке изделия, то можно воспользоваться направленной струей холодной воды. Водное, а значит быстрое, остывание необходимо для легированных и углеродистых сталей. После нагрева следует взять элемент щипцами (если это небольшой нож, топор) и поместить в заранее подготовленную емкость с жидкостью. При отпуске следует охлаждать постепенно – сперва водой, а затем маслом.

И третий вариант – постепенное остывание на свежем воздухе. Тоже эффективный способ, когда нужно оставить небольшой эффект пластичности. Посмотрим видео по этой теме:

Технологические нюансы закалки

Закалка, которая является одним из типов термической обработки металлов, выполняется в два этапа. Сначала металл нагревают до высокой температуры, а затем охлаждают. Различные металлы и даже стали, относящиеся к разным категориям, отличаются друг от друга своей структурой, поэтому режимы выполнения термической обработки у них не совпадают.

Режимы термообработки некоторых цветных сплавов

Термическая обработка металла (закалка, отпуск и др.) может потребоваться для:

его упрочнения и повышения твердости;
улучшения его пластичности, что необходимо при обработке методом пластической деформации.

Закаливают сталь многие специализированные компании, но стоимость этих услуг достаточно высока и зависит от веса детали, которую требуется подвергнуть термической обработке. Именно поэтому целесообразно заняться этим самостоятельно, тем более что сделать это можно даже в домашних условиях.

Если вы решили закалить металл своими силами, очень важно правильно осуществлять такую процедуру, как нагрев. Этот процесс не должен сопровождаться появлением на поверхности изделия черных или синих пятен. О том, что нагрев происходит правильно, свидетельствует ярко-красный цвет металла. Хорошо демонстрирует данный процесс видео, которое поможет вам получить представление о том, до какой степени нагревать металл, подвергаемый термической обработке.

В качестве источника тепла для нагрева до требуемой температуры металлического изделия, которое требуется закалить, можно использовать:

специальную печь, работающую на электричестве;
паяльную лампу;
открытый костер, который можно развести во дворе своего дома или на даче.

Закалка ножа на открытых углях

Выбор источника тепла зависит от того, до какой температуры надо нагреть металл, подвергаемый термической обработке.

Выбор метода охлаждения зависит не только от материала, но также от того, каких результатов нужно добиться. Если, например, закалить надо не все изделие, а только его отдельный участок, то охлаждение также осуществляется точечно, для чего может использоваться струя холодной воды.

Технологическая схема, по которой закаливают металл, может предусматривать мгновенное, постепенное или многоступенчатое охлаждение.

Быстрое охлаждение, для которого используется охладитель одного типа, оптимально подходит для того, чтобы закаливать стали, относящиеся к категории углеродистых или легированных. Для выполнения такого охлаждения нужна одна емкость, в качестве которой может использоваться ведро, бочка или даже обычная ванна (все зависит от габаритов обрабатываемого предмета).

Термообработка: как лучше закалить железо в домашних условиях

Отжиг. Необходим для образования феррита и перлита. Заключается в нагреве в печи до 680-740 градусов, когда уже пройдет порог рекристаллизации. В результате распадаются старые молекулярные связи и образуются новые. Затем следует некоторая выдержка при температурном режиме 400-500, в конце – остывание, медленное, вместе с нагревательным элементом и просто открытыми дверьми.
Нормализация – аналогичная процедуре для снятия внутреннего напряжения, но нагрев – выше, а охлаждение гораздо быстрее.
Закалка. Основной происходящий процесс – изменение зернистости, что приводит к нужным результатам. Остывание очень быстрое, часто в воде или масле.
Отпуск. Бывает в нескольких режимах. О нем поговорим отдельно.

Проверка твердости после закаливания металла в домашних условиях

Единица измерения твердости – HRC. Для сравнения значений:

нож кухонный, крепкий, дорогой — от 55 до 63;
мелкие шестеренки в машинух — от 52 до 58;
наконечники, инструменты для дрели, сверла — от 60 и выше.

Закалка и отпуск металла в домашних условиях своими руками в масле

на поверхности заготовки не находится пузырьки;
поток стимулирует более активную теплоотдачу;
чтобы не менять тару, чтобы получить две ступени остывания.

Скорострелки В. С. Барановского

2,5-дюймовая пушка Барановского в Артиллерийском музее Санкт-Петербурга

История оружия. А было так, что в середине 60-х годов XIX века европейские армии решили обзавестись артиллерийскими орудиями новых типов. В отличие от предыдущих нарезных, но все еще заряжавшихся с дула орудий, были приняты на вооружение казнозарядные системы с нарезными стволами, сделанными из стали. Причина проста: опыт войны между Севером и Югом и распространение новых технологий металлообработки, позволивших наладить выпуск достаточно дешевой и прочной стали. Все это в совокупности дало резкий скачок развитию артиллерийского вооружения.

Ведь сталь имеет намного большую прочность, чем бронза, из которой орудийные стволы делались до этого, и она меньше подвержена коррозии, чем, скажем, чугун и железо. Присадкой различных легирующих добавок начали получать сплавы с высокой вязкостью и упругостью, хорошо подходившие для изготовления новых орудийных стволов.

Вот и в России в конце 60-х годов XIX века в артиллерию поступили системы нескольких калибров со стальными нарезными стволами, клиновыми затворами и железными лафетами. Соответственно, для них были приняты и новые боеприпасы, в которых в качестве начинки использовался уже не порох, а пироксилин или мелинит. Естественно, что убойная сила таких снарядов значительно увеличилась. Но также возросли и дальность, и точность артиллерийской стрельбы.

Казенная часть и поршневой затвор. 2,5-дюймовая пушка Барановского в Артиллерийском музее Санкт-Петербурга

Надпись на казенной части десантной пушки Барановского. Центральный военно-морской музей имени императора Петра Великого (ЦВММ), Санкт-Петербург, 22 августа 2021 года. Фото Н. Михайлова и А. Бажина

И только скорострельность новых орудий оставалась, как и раньше, низкой: 1,5–2 выстрела в минуту и не более.

Причина заключалась в том, что в орудиях новых типов использовалось старое, раздельное заряжание. Сначала ствол пушки переводился в горизонтальное положение и открывался затвор. После этого в зарядную камеру сначала вкладывался снаряд, а потом заряд, имевший вид мешка с порохом. Затем шел поддон с капсюлем. И лишь после всех этих манипуляций с заряжанием можно было закрывать затвор (при этом взводился ударный механизм), наводить орудие на цель и производить выстрел. Все эти операции требовали времени, причем каждый раз после выстрела необходимо было исправлять прицел.

Поршневой затвор крупным планом. 2,5-дюймовая пушка Барановского в Артиллерийском музее Санкт-Петербурга

Поршневой затвор 2,5-дюймовой десантной пушки Барановского в закрытом состоянии. Центральный военно-морской музей имени императора Петра Великого (ЦВММ), Санкт-Петербург, 22 августа 2021 года. Фото Н. Михайлова и А. Бажина

Казалось бы, чего проще: увеличить гильзу от ручного стрелкового оружия (благо такие боеприпасы уже применялись), прикрепить к нему снаряд, да и заряжать орудие «одним махом». Ружья, стрелявшие унитарными патронами, наглядно показывали, что этот путь – верен. Однако вот так запросто взять да и увеличь гильзу от винтовки и вставить ее в орудийный ствол – долгое время не получалось.

Прежде всего, необходимо было наладить производство таких боеприпасов, причем с очень высокой точностью размеров ради обеспечения хорошей обтюрации. Во время выстрела давлением газов распирало гильзу, и ее было сложно извлекать из зарядной камеры. К тому же и сама конструкция унитарного патрона для артиллерийского орудия требовала решения целого ряда весьма специфических проблем.

Поясняющие надписи на четырех языках – это роскошно!

И вот одним из первых артиллеристов, сумевших успешно все эти проблемы решить, стал В. С. Барановский, талантливый инженер и изобретатель.

Иллюстрация к статье «Барановский, Владимир Степанович». Страница из «Военной энциклопедии И. Д. Сытина». Том 4 (Санкт-Петербург, 1911 г.)

И вот в 1871 году начались испытания его первой двухдюймовой (50-мм) скорострельной пушки с патронным заряжанием.

Интересно, что оно было устроено «по-винтовочному». Чтобы зарядить орудие снаряд укладывали в специальный лоток на затворе, затем поворачивали его на 180 градусов и досылали в зарядную камеру. При этом одновременно происходило и взведение ударного механизма.

Но испытания показали, что эта конструкция не дает надежной обтюрации, хотя удобна тем, что стреляные гильзы извлекаются из казенника очень легко.

Опытная пушка калибра два дюйма и рядом унитарный выстрел. Рис. автора

Год спустя на полигон доставили новое орудие.

У него уже был поршневой затвор с автоматически взводящимся ударником. Имелся также новый винтовой подъемник и поворотный механизм. Ствол был установлен на лафете П. В. Барановского, двоюродного брата изобретателя. Причем для уменьшения отката лафет получил гидравлический тормоз и пружинный накатник, который после выстрела возвращал ствол в первоначальное положение. То есть теперь это орудие, в принципе, уже не отличалось от современных, где также имеются все эти устройства.

А еще В. С. Барановский увеличил калибр своего орудия до 2,5 дюймов (63,5-мм), так как двухдюймовые снаряды оказались слишком уж слабы.

Горная и конная пушки. Рис. автора

Первым родом войск, на вооружение которых в Российской императорской армии поступили скорострельные пушки В. С. Барановского на лафете самой простой конструкции, была конная артиллерия. Лафет должен был выдерживать большие нагрузки, вот почему первое, на что было обращено внимание при его создании, была прочность. И как раз высокая прочность нового лафета и позволяла принять 2,5-дюймовые пушки на вооружение конной артиллерии.

Но уже в 1875 году для полевых 2,5-дюймовых орудий и на десантных 2,5-дюймовых корабельных пушках для флота стали применяться новые, более совершенные лафеты.

Одновременно с работой над полевым и десантным орудиями В. С. Барановский занялся созданием горной пушки.

Это орудие должно было разбираться и перевозиться на лошадях. Поэтому лафет для 2,5-дюймовой десантной пушки было решено наложить на разборный железный лафет. Теперь для перевозки новой пушки требовалось четыре лошади, а само орудие можно было легко собрать и разобрать.

В 1877 году орудие пошло в части русской армии, сражавшейся на Кавказе.

2,5-дюймовые десантная и полевая пушки. Рис. автора

Новаторство В. С. Барановского сказалось и в том, что на свои пушки он поставил оптические прицелы С. К. Каминского, что помогло резко повысить меткость огня прямой наводкой.

Корабельное десантное орудие конструкции Барановского. Центральный военно-морской музей имени императора Петра Великого (ЦВММ), Санкт-Петербург, 22 августа 2021 года. Фото Н. Михайлова и А. Бажина

Тем не менее скорострельные пушки В. С. Барановского, дававшие по пять выстрелов в минуту, что для того времени было очень высоким показателем, так и не стали основным видом полевой артиллерии Российской императорской армии.

Слишком мал был их калибр. Между тем как к началу ХХ века и в нашей армии, и за рубежом были приняты на вооружение орудия значительно более крупных калибров и, соответственно, с более могущественным снарядом.

Прежде всего, использовался калибр 76,2-мм (3 дюйма). Во Франции была принята на вооружение знаменитая пушка Шнейдера калибра 75-мм (1897 год). В Германии основой стало орудие Круппа калибра 77-мм (1896 год). В Австро-Венгрии – пушка Шкода калибра 76,5 мм (1905 год).

И только в Великобритании калибр выбрали побольше – 18 фунтов или 83,8 мм (1903 год). Дело в том, что при увеличении калибра снаряда всего лишь на 20 % масса его увеличилась практически вдвое, и в 2,5–3 раза возрастала дальность стрельбы. Эти орудия могли уже бороться не только с живой силой противника, но и поражать его фортификационные сооружения, вести огонь по тыловым объектам.

А 2,5-дюймовые пушки ничего этого не могли…

Картечница. Рис. автора

В. С. Барановский сконструировал также шестиствольную картечницу калибра 4,2 линии (10,68 мм) – более совершенную, нежели митральеза Гатлинга. Стрелок вращал рукоятку, начинал вращаться блок из шести стволов, и картечница начинала стрелять. Магазин на 25 унитарных патронов вставлялся сверху. Патрон при повороте блока стволов на 1 шаг (1/6 окружности) досылался в патронник, при этом взводился ударный механизм, а поскольку блок продолжал вращаться, следовал выстрел. При повороте на еще один шаг стреляная гильза выбрасывалась, а сам затвор отходил назад в крайнее положение. Такое устройство позволило достигать скорострельности в 250 выстрелов в минуту, но, опять-таки, это зависело от физических возможностей стрелка, который просто не мог долгое время крутить рукоятку.

Вот почему механические картечницы и были полностью вытеснены пулеметами, подобных проблем не имевших в принципе.

Пружинный накатник под стволом десантного орудия. Корабельное десантное орудие конструкции Барановского. Центральный военно-морской музей имени императора Петра Великого (ЦВММ), Санкт-Петербург, 22 августа 2021 года. Фото Н. Михайлова и А. Бажина

И хотя «скорострелки» В. С. Барановского особой роли в войнах Российской империи так и не сыграли, именно конструкторские решения, заложенные им в эти орудия, оказали огромное влияние на все последующие полевые орудия в России на многие годы вперед. Да и не только в России.

ТТХ пушки Барановского
Калибр – 2,5 дюйма (63,5 мм).
Длина ствола – 1260/19,8 мм/клб.
Длина канала ствола – 1070/16,8 мм/клб.
Длина нарезной части – 778 мм.
Число нарезов – 20.
Крутизна нарезов – 30 калибров.
Глубина нарезов – 0,635 мм.
Начальная скорость снаряда – 427 м/с.
Табличная дальность стрельбы – 1830 м.
Предельная дальность стрельбы – 2800 м.
Вес замка – 8,4 кг.
Вес ствола с замком – 106 кг (96,6 кг – горной пушки).
Масса орудия в боевом положении – 272 кг.

Скорострельность – 5 выстр./мин.

К своим орудиям Барановский разработал и унитарные снаряды.

Так, в боекомплект горного орудия пушки входили: двустенная граната из литого чугуна с двумя медными поясками, имевшая длину в 3,5 клб, и весом 4 кг. Вес взрывчатого вещества составлял 72,5 г. Взрыватель: ударная трубка конструкции Барановского; шрапнель, имевшая железные стенки и чугунное ввинчивающееся дно, также с двумя медными поясками и длиной в 3,5 клб. Вес взрывчатого вещества составлял 30 г. А ее начинка состояла из 88 пуль по 10,7 г каждая, диаметром 12,7 мм. Дистанционная трубка рассчитывалась на 10 секунд максимального горения.

Картечи к горным пушкам Барановского не полагалась. Если в том была необходимость, шрапнель просто ставили на 0,1 с. Патрон ко всем типам орудий состоял из железного поддона и жестяной гильзы.

Так и хочется погладить, не так ли? Корабельное десантное орудие конструкции Барановского. Центральный военно-морской музей имени императора Петра Великого (ЦВММ), Санкт-Петербург, 22 августа 2021 года. Фото Н. Михайлова и А. Бажина

К десантной пушке полагалась чугунная граната весом 2,55 кг, длиной в 2,6 клб и зарядом в 90 г пороха. Шрапнель имела вес 2,4 кг, длину в 2,9 клб. Картечь находилась в жестяной оболочке, имела вес 3,35 кг, длину 3,9 клб и содержала 96 пуль диаметром 19 мм и массой по 25,6 г. Гильзы и трубки были одинаковыми ко всем типам снарядов для пушек Барановского. Гильза патрона была составная: стальной поддон и свернутый из луженой жести корпус.

Матрос рядом с десантным орудием Барановского. Фото того далекого времени…

Десантными орудиями Барановского вооружались все боевые корабли Российского императорского флота и в таковом качестве они активно применялись в боях Русско-японской войны и при подавлении восстания «боксеров» в Китае.

P. S.
Автор и администрация сайта выражают искреннюю признательность Н. Михайлову и А. Бажину за предоставленные ими фотоматериалы из Центрального военно-морского музея имени императора Петра Великого (ЦВММ), Санкт-Петербург.

Самодельные мечи из железа – Яхт клуб Ост-Вест

Возможно, средневековый меч уже давно стал частью истории и ему не под силу соперничать с современными видами оружия, но это вовсе не означает, что о нем надо навсегда позабыть. Упражняясь в фехтовании, человек учится владеть своим телом, его руки становятся сильнее, а движения обретают точность. Узнав, как сделать меч самостоятельно, можно будет на практике оценить все его преимущества.

Определение оптимальных размеров и частей

Пытаться изготовить оружие, пусть даже и деревянное, ничего о нем не зная — верх легкомыслия. Простейший прямой славянский меч состоит из двух частей — эфеса и клинка. Составными частями эфеса являются навершие, рукоять и гарда, а у клинка есть лезвие и острие.

При изготовлении деревянной копии меча можно не учитывать всех нюансов, которые были известны истинным мастерам булатных дел прошлых лет, но кое-что знать необходимо, чтобы сделать орудие максимально удобным.

Перед тем как сделать деревянный меч, следует разобраться, какая рука является ведущей и это необязательно та, которой человек пишет или режет.

Можно сделать небольшой тест:

Взять в правую руку палку, по длине совпадающую с длиной предплечья.
Переложить ее в левую руку.
В какой держать удобнее, та и является ведущей.

После определения ведущей руки следует взять палку примерно так, как будет держаться меч и свободно опустить ее вдоль тела. Затем перехватить палку так, чтобы ее кончик касался земли: расстояние от конца палки до руки — это оптимальная длина клинка плюс толщина гарды.

Исходя из этих значений вычисляются все остальные размеры. Например, если при замерах получилось значение 102,5 см, а гарду вы собираетесь сделать толщиной в 2,5 см, то длина клинка равна 1 м, длина рукояти принимается как 1/10 от длины клинка (то есть 10 см). Небольшая неточность в размерах значения не имеет.

Важные моменты

Длина клинка и рукояти — важные, но не единственные параметры. Перед тем как приступить к изготовлению меча, предстоит выяснить, какими будут у будущего оружия следующие параметры:

Форма сечения клинка. Существует огромное количество вариантов, но для деревянного меча наиболее подходящими является прямоугольник с заостренными или скругленными краями либо ромб.
Форма рукояти. Наилучший вариант — овальная рукоятка, поскольку в этом случае оружие будет удобно держать в руке. Недопустима круглая форма (меч будет проворачиваться). Также следует обратить внимание: рукоять обычно делается тоньше, чем лезвие.
Форма острия. Произвольная, но если делается меч для ребенка, то лучше выполнить его конец закругленным. Для взрослого можно сделать острие, две стороны которого образуют угол в 45 градусов.
Гарда. Самая широкая часть меча. Ее ширины должно быть достаточно, чтобы защитить руку, а меч было бы удобно держать.

Подготовка и самостоятельное изготовление

Для изготовления используется любая прочная древесина (наилучший вариант — орешник, береза, дуб) без сучков и гнили. Подходящую по размерам заготовку рекомендуется вымочить в течение нескольких дней, а затем медленно просушить, чтобы дерево не растрескалось. При таком способе обработки древесины, изделие будет прочным и легким.

Желательно подобрать древесину средней плотности, простую в обработке. Выпиливание меча должно выполняться строго вдоль волокон, в противном случае он мгновенно сломается.

Приступая к работе по изготовлению деревянного меча своими руками, необходимо запастись подходящим бруском древесины с сечением 5х10 см.

Потребуются следующие инструменты и предметы:

ручная пила или другой инструмент, предназначенный для работы с древесиной;
карандаш;
острый нож;
линейка и сантиметровая лента;
наждачная бумага.

Работа по изготовлению простейшего деревянного меча собственными руками разбивается на несколько этапов:

Создается чертеж меча и переносится на брусок.
Вырезается заготовка при помощи пилы или электролобзика.
Ножом с клинка снимается слой древесины, чтобы сделать его немного тоньше гарды.
Обрабатывается рукоять так, чтобы она стала овальной в сечении. Если меч кажется слишком тяжелым, необходимо сточить еще часть древесины с клинка и рукояти. При необходимости выполнить балансировку, после чего тщательно обработать поверхность изделия наждачной бумагой.
Обмотать рукоять ножа изолентой или герметизирующим скотчем. Это необходимо по нескольким причинам — меч не будет выскальзывать из рук, рукоять не будет пачкаться, а изделие обретет стильный, привлекательный вид.
Выделить гарду с помощью напильника или ножа, сделав углубление в том месте, где она переходит в клинок. Можно пойти другим путем и вообще не выпиливать гарду, а сделать ее отдельно в виде деревянного, пластикового или металлического круга с прорезью под рукоять.
Гарда плотно надевается на рукоятку и для дополнительной фиксации закрепляется проволокой.
На последнем этапе можно украсить меч рисунками или декоративной резьбой и покрыть лаком.

Если есть более сложные инструменты и опыт работы с деревом, можно попытаться сделать меч по другой технологии. Он будет состоять из отдельно выточенных клинка с рукояткой и гарды, и больше походить на настоящий. Для изготовления клинка и рукояти используется брусок нужной длины, имеющий сечение 2,5 х 4,5.

Этапы работы, как сделать меч из дерева, следующие:

С помощью циркулярной пилы следует сделать 4 среза и придать заготовке форму ромба. Острию придается нужная форма, для чего используется ленточный или дисковый шлифователь.
Противоположный конец, который будет использоваться как рукоять, можно сделать тоньше, дополнительно сняв слой древесины, или оставить одной толщины с клинком, если его форма удобна для руки. Чтобы в дальнейшем соединить рукоять с навершием, в торце высверливается отверстие под соединяющий стержень. Заготовка обрабатывается наждачной бумагой. Для изготовления гарды понадобятся две планки длиной по 15 см с размерами сечения 2 х 2,5. Следует сложить их вместе и посередине начертить ромб, размеры и форма которого совпадают с размерами и формой клинка.
Необходимо вырезать каждую из деталей и соединить их клеем или гвоздями.
Закруглить края гарды и отшлифовать ее.
Насадить гарду на заготовку, передвинув ее на нужное место, и зафиксировать клеем.
Навершие можно сделать полукруглым либо треугольным, украсить теснением или рисунком и соединить с рукоятью металлическим штырем.
Покрыть изделие лаком.

Для предотвращения скольжения рукоять иногда обматывают изолентой, скотчем, тканью либо делают на ней насечки.

Несколько слов о балансировке

Иногда оружие, имеющее идеальную форму, на поверку оказывается неудобным, а при попытке поработать с ним рука моментально устает. Возможно, виноват слишком большой вес, но самой распространенной причиной является нарушенная балансировка, то есть смещение центра тяжести.

Считается, что в идеале он должен находиться на клинке, ниже гарды на 7−15 см. Точное местоположение зависит от анатомических особенностей хозяина меча, в частности, от величины его ладоней. Если центр тяжести смещен в сторону острия, то удар клинка обретает большую силу, но управлять оружием становится трудно. При смещении в сторону рукояти, уменьшается сила и точность удара.

Для самостоятельной балансировки рекомендуется еще на этапе изготовления меча (перед выполнением финишной обработки поверхности) проверить его на этот параметр.

При необходимости следует внести коррективы, выполнив следующие действия:

Отметить примерное место, где должен находиться центр тяжести.
Найти настоящий центр тяжести (точку равновесия), положив меч на вытянутый палец под прямым углом.

В зависимости от взаимного расположения этих двух точек выполнить корректировку, для чего:

Уменьшить вес клинка, сняв слой древесины. Центр тяжести при этом переместится в сторону рукояти. Но важно учитывать, что слишком тонкий клинок может быстро поломаться.
Уменьшить вес рукояти аналогичным способом, чтобы сместить центр тяжести ближе к острию. Но не забывать, что слишком тонкая рукоять будет неудобна.
Увеличить вес рукояти, используя утяжелители (свинцовые накладки) и сместить центр тяжести ближе к гарде. Последний способ коррекции по причине его простоты и возможности внесения изменений используется наиболее часто.

Пластины нужно будет наложить на рукоять и зафиксировать изолентой или скотчем.

Откорректировав вес, необходимо еще раз опробовать меч, проверяя его удобство для руки, силу и точность удара. При необходимости выполнить все действия повторно.

Возможно, когда простой вариант меча будет освоен, возникнет желание сделать своими руками оружие более сложной формы.

Очередь просмотра

Очередь

Удалить все
Отключить

YouTube Premium

Хотите сохраните это видео?

Пожаловаться на видео?

Понравилось?

Не понравилось?

Текст видео

#Меч #сделай сам #Своимируками #DIY Как сделать меч своими руками из металла. How to make a sword with your own hands from metal

Наверное каждый в детстве смотря фильмы про рыцарей или гладиаторов, хотел себе меч.
Когда мне попался подходящий по размерам лист металла, я не раздумывая решил сделать из него меч.
В этом видео я покажу, что же у меня вышло. Всем приятного просмотра.

Шаблон этого меча кому нужен доступен по ссылке в ВК (подпишись и сделаешь добро) https://vk.com/albums-123377188?z=pho.

P.S. ДОРОГИЕ ДРУЗЬЯ, ПРОШУ ВАС НЕ ДЕЛАЙТЕ ТУЖЕ ОШИБКУ ЧТО Я СДЕЛАЛ НА ЭТОМ ВИДЕО, НЕ РАБОТАЙТЕ С БОЛГАРКОЙ, БЕЗ ЗАЩИТНОГО КОЖУХА. ЭТО ОПАСНО.

Я ТАК БОЛЬШЕ НЕ ДЕЛАЮ И ВАМ НЕ СОВЕТУЮ. БЕЗОПАСНОСТЬ ПРЕЖДЕ ВСЕГО. НО ОСОЗНАНИЕ ЭТОГО ПРИХОДИТ С ОПЫТОМ.

Меч XIII века — не первый эксперимент «ПМ» в области исторической реконструкции холодного оружия. Во время изготовления шашки Федорова по технологии начала XX века (см. «ПМ» № 1’2007) был накоплен значительный опыт, но оказалось, что к текущей задаче его применить практически нереально. В случае с шашкой в качестве исходных материалов мы использовали современные аналоги существовавших в начале 1900-х годов видов стали (рельсовая, пружинная, подшипниковая). Но вот только сделать то же самое с мечом XIII века невозможно: в то время никаких стандартов на сталь не существовало и в помине. Поэтому основная проблема, с которой мы столкнулись, — это необходимость повторить древний металлургический процесс восстановления железа из руды. Что мы и сделали под руководством известного кузнеца-оружейника Василия Иванова, руководителя мастерской исторического японского оружия Ishimatsu.

Известный кузнец-оружейник Василий Иванов специализируется на японском оружии — он руководит мастерской исторического оружия Ishimatsu. Но к просьбе редакции «Популярной механики» изготовить по исторически аутентичной технологии меч XIII века он отнесся с большим энтузиазмом. Задача построения домницы и получения сыродутного железа его совершенно не смутила.

От руды до крицы

До XIV века основным процессом получения железа было восстановление его из руды в сыродутной печи (домнице). Такая печь имела форму, близкую к усеченному конусу высотой примерно 1,2 м и диаметром 60−80 см в основании и 30 см в верхней (колошниковой) части, складывалась из камня или огнеупорного кирпича и обмазывалась глиной. В печи была предусмотрена фурма — труба для подачи воздуха от мехов диаметром в несколько сантиметров, отверстие для слива шлака в нижней части, а также иногда разборная часть для извлечения слитка железа после окончания процесса. После высыхания печь протапливали с помощью дров, чтобы обжечь глину, а также для образования золы, которая в дальнейшем служила подстилающим «антипригарным» покрытием и выполняла роль одной из составляющих частей флюса (зола содержит соду и поташ). Эта часть технологии не вызвала у нас никаких особых затруднений, и после сооружения домницы и прошествии нескольких дней, которые потребовались на высыхание глины и обжиг, мы приступили к первой части процесса — восстановлению железа.

Уголь, руда, огонь и воздух Сыродутная печь представляет собой конусовидное сооружение, куда слоями загружается древесный уголь и шихта — смесь руды с флюсом. Поддув воздуха позволяет достичь высокой температуры, железо восстанавливается из руды и образует в нижней части печи слиток — крицу. Отверстие в нижней части служит для слива шлака.

В качестве исходного материала мы взяли богатую (и к тому же обогащенную) руду — магнетит (FeOFe2O3) из района Курской магнитной аномалии. Технология достаточно проста: в печь до половины загружают древесный уголь, разжигают, после чего сверху засыпают смесь руды с флюсом (в качестве которого мы использовали вполне исторически аутентичную смесь доломитовой муки, песка и соды). Поверх насыпают еще слой угля, и затем по мере его прогорания добавляют слои руды с флюсом и угля. Такой цикл повторяют несколько (до пяти) раз. При этом на протяжении нескольких часов требуется постоянный поддув воздуха с помощью мехов, чтобы температура в печи достигла 1400−1500 С (тут мы были вынуждены немного отступить от технологии, поскольку использовали электрический поддув из-за нехватки работников).

В сыродутной печи происходит несколько процессов. Во‑первых, порода при высокой температуре отделяется от руды и стекает вниз в виде шлака. Во‑вторых, оксиды железа угарным газом и углеродом восстанавливаются до железа, зерна которого сплавляются между собой, образуя слиток — крицу. Когда уголь почти полностью прогорает, шлак через отверстие в печи сливают, а затем, после остывания, разбирают часть стенки и извлекают крицу — пористый железный слиток.

В качестве железной руды мы использовали относительно богатый магнетит из района Курской магнитной аномалии, предварительно обогащенный с помощью магнитной сепарации. После восстановления в печи получается крица — пористый слиток сыродутного железа, неоднородно насыщенный углеродом.

От железа к стали

Эффективность сыродутного процесса невелика: значительная часть железа уходит в шлак, и из 120 кг руды мы получили всего около 25 кг крицы. Причем это пока еще только сырой исходный материал, очень неоднородный по своему качеству. Во время своего нахождения в печи крица насыщается углеродом весьма неравномерно и в результате содержит фрагменты мягкого железа почти без углерода (0−0,3%), углеродистой стали (0,3−1,6% углерода) и чугуна (с содержанием углерода выше 1,6%). Это совершенно разные материалы, с разными свойствами, поэтому первым делом нужно провести первоначальную сортировку. «Крицу разбивают на небольшие куски, которые по механическим свойствам — хрупкость и пластичность — сортируют на три кучки с различным содержанием углерода, — объясняет Василий Иванов. — Если кусок мягкий и ковкий, то содержание углерода низкое, если твердый — высокое, если куски хрупкие и легко раскалываются, обнажая характерный излом, — это чугун».

После разбивания крицы на фрагменты и предварительной сортировки на мягкое железо, углеродистую сталь и чугун куски, пересыпанные флюсом из доломитовой муки, песка и соды, помещают в керамические тигли и в горне переплавляют в сталь с нужным содержанием углерода.

Наша задача — получить в конечном итоге три вида стали с более-менее нормированным содержанием углерода. Первый вид — низкоуглеродистая (до 0,3%) сталь (так называемое деловое железо — из него изготавливали различные бытовые изделия типа гвоздей, обручей ), второй — со средним (0,3−0,6%) содержанием углерода, третий — высокоуглеродистая (0,6−1,6%) сталь. Отсортированные куски складываем в керамические тигли, пересыпав тем же флюсом, который мы использовали ранее, ставим в горн, наполненный древесным углем, и включаем поддув. В зависимости от расположения тигля в горне и интенсивности поддува воздуха можно либо насыщать углеродом сталь (в восстановительной зоне — верхней части горна над горящим углем), либо выжигать его избыток (в окислительной зоне — нижней части горна, где подается воздух) и таким образом получать нужные нам материалы. Стоит также отметить, что мы изначально использовали относительно «чистую» руду, наша сталь не содержит значительного количества вредных примесей — в основном серы и фосфора. Разумеется, никаких легирующих добавок типа хрома, молибдена, марганца или ванадия мы не использовали (кроме тех небольших количеств, что изначально присутствовали в руде), так что историческая аутентичность соблюдена.

После плавки Василий извлекает из тиглей слитки стали и оценивает полученный результат, проковывая их в полосы. «При необходимости в ходе дальнейшего процесса можно выжечь избыток углерода из полосы прямо в горне, — объясняет он. — Или науглеродить, поскольку при ковке часть углерода — до 0,3% – неизбежно выгорает».

Получение уклада

Переплавка крицы в тиглях — не единственный способ получения стали из кричного железа. Еще один способ — это получение так называемой сырцовой стали, или уклада. Метод состоял в следующем: кричное мягкое железо разогревали в горне, в горящем угле, насыщая поверхность слитка углеродом. Затем слиток резко охлаждали водой или снегом, в результате поверхностный слой закалялся и становился хрупким. При ударах эта «скорлупа» углеродистой стали отделялась от слитка в виде пластинок. Затем крицу вновь разогревали и повторяли вышеописанную операцию, пока весь слиток не превращался в такие пластинки. Затем пластинки разогревали в горне и сваривали между собой, получая стальную заготовку, пригодную для изготовления различных изделий. Уклад вполне подходил для изготовления холодного оружия. Для улучшения качеств такое оружие часто изготавливалось по пакетной схеме — как в нашем случае. Чаще всего количество пакетов сокращалось до двух: в тело клинка из мягкой или сырцовой стали вваривались (или наваривались) лезвия из высокоуглеродистой стали, полученные с помощью цементации железа или сырцовой стали.

Мягкость и твердость

В результате вышеперечисленных операций мы получили три примерно трехкилограммовых заготовки из разных видов стали в форме полос. Однако от этих полос до меча еще довольно далеко. По словам Василия, «это пока еще не детали клинка, а лишь материал, из которого они будут сделаны».

Одним из способов создать твердую режущую кромку оружия в XIII веке была цементация — поверхностное упрочнение, то есть науглероживание поверхности изделий, изготовленных из относительно мягкой стали. Изделие помещали в закрытый сосуд, заполненный органическим веществом — карбюризатором, в роли которого чаще всего выступал уголь, толченые рога или их смесь. Затем сосуд помещали в печь, где при температуре свыше 900 С без доступа воздуха карбюризатор обугливался и поверхность изделия постепенно насыщалась углеродом. Этот способ достаточно широко применялся для науглероживания топоров и клинков (более-менее массовых изделий). Но цементация — это упрочнение поверхностного слоя определенной глубины; когда этот слой стачивался, режущая кромка переставала держать заточку, и оружие приходилось подвергать новой процедуре цементации. А при увеличении глубины цементации возрастал риск сделать поверхность слишком хрупкой. Так что этот способ мы отвергли, поскольку он все-таки не позволяет достичь нужных нам качеств. Ведь «совершенный клинок» XIII века (равно как и любого другого времени) должен быть упругим, гасить колебания при ударах, вязким, а не хрупким, но в то же время режущая кромка лезвия должна быть твердой и хорошо держать заточку. Создать такой меч из гомогенного материала практически невозможно, поэтому мы решили прибегнуть к композитной технологии того времени, используя пакетную схему и «узорную сварку» (pattern welding). Наш меч будет «построен» из семи пакетов трех видов, каждый из которых выполняет свою задачу.

Историческая сталь Сталь, полученная после переплавки кричного железа в глиняном тигле. Реальный слиток, найденный при археологических раскопках городища близ Новгорода.

Первый пакет изготавливается из мягкого низкоуглеродистого (до 0,3% углерода) железа. Из вытянутых полос этого мягкого железа составляем шестислойный «сэндвич», проковываем его (при этом слои свариваются в единый пакет), разрубаем и складываем пополам, вновь проковываем, повторяя этот процесс восемь раз и получая в итоге пакет из относительно мягкой дамасской стали, насчитывающий примерно 1500 слоев. Этот пакет будет «становым хребтом» нашего меча — его сердцевиной. Такая вязкая сердцевина работает на сжатие, воспринимает ударные нагрузки и гасит колебания, не давая мечу сломаться при сильных ударах. Она также связывает все окружающие пакеты, выполняющие другие задачи, в единое целое.

Подготовка пакетов Из полученных после переплавки сталей собираются пакеты, которые послужат деталями клинка. Справа — прокованная заготовка лезвия из высокоуглеродистой стали, закаленная и затем сломанная для оценки твердости, хрупкости и красноломкости.

Второй пакет — это будущее лезвие. Для его изготовления мы использовали два полученных нами ранее вида стали — среднеуглеродистой и высокоуглеродистой. Чередуя полосы этих двух видов так, чтобы среднеуглеродистый материал оказался «снаружи», складываем сэндвич из семи слоев и, пересыпав флюсом, свариваем их в единый пакет. Затем разрезаем, складываем пополам и вновь проковываем. Повторяем операцию еще 14 раз. Легко подсчитать, что в итоге при таком складывании мы получим… более 200 000 слоев! Учитывая, что финальная толщина пакета составляет 6 мм, можно вычислить толщину слоя — около 30 нм. «Фактически средневековые нанотехнологии! — смеется Василий. — На самом деле, конечно, это весьма условные ‘слои’ – при таком перемешивании структура стали получается близкой к гомогенной». Лезвие в итоге должно быть твердым и хорошо держать заточку.

Пакетная схема Наш клинок будет собран из семи пакетов, каждый из которых выполняет свою задачу.

Пружинки

Третий пакет — это будущие обкладки, их четыре. Они изготавливаются из мягкой низкоуглеродистой и среднеуглеродистой стали. Начинается этот пакет с семислойного сэндвича (низкоуглеродистой сталью наружу), который с помощью горна и молота свариваем в единый пакет. Как и два других пакета, разрезаем, складываем пополам и вновь проковываем. Повторяем операцию еще девять раз, получая в итоге полосу из дамасской стали, состоящую из 7000 слоев.

Анатомия клинка Заготовка для клинка — полоса размерами 1,2х2,5х50 см и массой примерно 1,5 кг — собрана из семи пакетов.

Но это еще не все! Для того чтобы клинок меча в итоге лучше противостоял поперечным изгибающим нагрузкам, а также продольному скручиванию, обкладки торсируют, то есть каждую скручивают на 20 оборотов, получая стальной витой «канат». Такие обкладки после закалки станут более упругими и будут дополнительно гасить колебания, не позволяя ударам «отдаваться в руку». Поскольку обкладок четыре, направления закручивания их должны «компенсироваться» попарно — иначе при малейшей ошибке во время закалки меч «пойдет винтом». Упругие обкладки-торсионы работают в клинке меча на растяжение и фактически выполняют ту же роль, что и арматура в железобетоне, то есть упрочняют тело клинка.

Проковка пакетов Полосы стали вытягивают, разрезают, складывают пополам и проковывают, сваривая их с помощью кузнечной сварки в единое целое. Затем этот процесс повторяют несколько раз, увеличивая количество переплетаемых слоев. Это как раз и есть техника «узорной сварки». В зависимости от количества слоев и видов стали на готовом изделии может проявиться узор. Такую сталь называют узорчатой (дамасской). Для того чтобы образующиеся на поверхности окислы не мешали сварке, разогретые в горне полосы посыпают флюсом. Сейчас в качестве последнего используется тетраборат натрия (бура), а раньше — смесь доломитовой муки, песка и соды.

Заготовка для клинка

Но вот наконец все семь пакетов готовы и начинается финальная подготовительная стадия — изготовление заготовки клинка. Все пакеты скрепляются проволокой, Василий разогревает их в горне, просыпает флюсом и начинает процесс кузнечной сварки. Как и при подготовке самих пакетов, он использует пневматический молот, и это еще одно небольшое отклонение от средневековой технологии: «Конечно, можно было бы не отступать от оригинальной технологии, но для этого мне бы понадобилась пара молотобойцев… — И ехидно предлагает: — Хотите попробовать?» Фотограф делает вид, что очень занят процессом съемки, а я начинаю расспрашивать Василия о каких-то мельчайших деталях происходящих процессов.

Тем временем заготовка приобретает вид бруска размерами 1,2х2,5х50 см и массой примерно 1,5 кг. Если вспомнить, что для ее изготовления нам понадобилось переработать 120 кг руды и примерно две недели времени, процесс выглядит не слишком эффективным (впрочем, из этого количества руды мы получили не одну, а две заготовки). Однако такова реальность — именно так и происходил процесс изготовления заготовок для высококачественного холодного оружия в Средние века. Теперь остается самое главное — выковать из этой заготовки, внешне напоминающей слегка ржавую монтировку, наш «идеальный меч». Но об этом — в следующем номере «ПМ».

Конспект лекций по дисциплине “Основы металлургического производства”

ГБПОУ «Выксунский металлургический колледж»

Методическая разработка по дисциплине:

«Основы металлургического производства»

Специальность 150401 Металлургия черных металлов

Разработала:

Преподаватель спец.дисциплин

Рогозина О.В.

г. Выкса, 2015г.

ПОЯСНИТЕЛЬНАЯ ЗАПИСКА

Учебное пособие представляет собой конспекты лекций по дисциплине «Основы металлургического производства» для технических специальностей среднего профессионального образования.

Пособие составлено в соответствии с рабочей программой дисциплины и календарно – тематическим планом.

Цель данного пособия – оказание помощи преподавателям при подготовке к занятиям. Пособие содержит теоретический материал для изучения дисциплины, задания для закрепления изученного материала, контрольные вопросы и задания для контроля пройденного материала, а так же домашние задания.

Пособие содержит 11 конспектов по дисциплине и ориентировано на получение объема знаний необходимых для квалифицированных специалистов отрасли металлургии.

В пособии изложены основные вопросы курса в объеме, соответствующие требованиям к знаниям и умениям, предъявляемым студентам федеральными государственными образовательными стандартами среднего профессионального образования технического профиля по дисциплине «Основы металлургического производства».

СОДЕРЖАНИЕ

1. Металлургическое топливо стр.4

2. Огнеупорные материалы стр.7

3. Технология производств кокса стр.11

4. Сырые материалы для производства чугуна стр.13

5. Подготовка руд к доменной плавке стр.16

6. Технология получения чугуна стр.18

7. Работа доменной печи стр.24

8. Производство ферросплавов стр.29

9. Структура сталеплавильного производства стр.32

10.Современные способы производства стали стр.34

11. Устройство и принцип работы мартеновской печи стр.43

Раздел № 1. Топливо и огнеупорные материалы.

Тема: Металлургическое топливо.

Цель: Изучить значение металлургического топлива

Ход урока

1.Организационная часть.

2.План изложения материала.

Топливо

Горение

Факел

3.Теоретические сведения

Под топливом понимают вещество, сгорания которого сопровождается выделением тепла в количестве, достаточном для достижения температуры данного металлургического процесса. Образующая при сгорании топлива газовая атмосфера может быть окислительной или восстановительной. Во многих случаях в металлургии используют не природные вещества в исходном состоянии, а материалы после частичной их переработки или специальной подготовки (мазут, кокс) или продукты металлургического производства (доменный газ). Для эффективного использования топлива в металлургическом процессе имеет значение его агрегатное состояние: для твёрдого – степень измельчения, для жидкого – диспергирование. Наиболее технологичным является газообразное топливо. Оно легко транспортируется по трубопроводам и, что особенно существенно для горения, смещение его с газообразным окислителем легко регулируется и обеспечивает полноту использования. Газообразное топливо широко используют в плавильных печах – мартеновских нагревательных и т.д. как добавку при подачи дутья в кислородные конвертеры с данной 3продувкой, а также до последнего времени при подаче дутья в доменные печи. Для некоторых процессов газообразное топливо не может заменить твердого. Например, доменный процесс не осуществим без применения твердого кокса. Обеспечивающего хорошую газопроницаемость столба шихтовых материалов высотой порядка трёх десятков метров. Кроме того, твердые топлива содержат углерод в элементарном состоянии, в котором он является наиболее сильным восстановителям в области высоких температур.

Горение – это физико-химический процесс соединения составляющих топлива с окислителем, сопровождающийся интенсивным выделением тепла и быстрым повышением температуры образующихся продуктов сгорания. Пламя представляет собой светящийся объем движущихся газов, в котором совершается процесс горения. Пламя с четко выраженной структурой и конфигурацией обычно называется факелом. Пламя и факел бывают гомогенными и гетерогенными. Гомогенное пламя состоящие из одной газовой фазы, образуется при сжигании газообразного топлива в газообразном окислителем. Гетерогенное пламя образуется при сжигании распыленного жидкого или пылевидного твердого топлива. В пламенных отражательных печах (мартеновские, двухванные сталеплавильные, нагревательные, прокатные) факел имеет развитие в горизонтальном направлении, в котором может быть определена его длина как наиболее важный размер. В конвертерах верхнего и особенно данного или комбинированного дутья факел вертикальный и в большинстве случаев погруженный, т.е. взаимодействие происходит не в свободной газовой фазе. Горения жидкого топлива распылённого до мелких капель, является сложным гетерогенным процессом. Попадая в рабочее пространство печи и нагреваясь выше температуры воспламенения жидкого топлива, капли начинают испаряться с поверхности температура пламени значительно превышает начальную температуру рабочего пространства. После воспламенения скорость испарения резко возрастает, и пламя сохраняется до полного сгорания капли.

Контрольные вопросы:

1.Что понимают под топливом?

2.Какое топливо наиболее технологично?

3.Без чего неосуществим доменный процесс?

4.Что такое процесс горения?

5.Как называется пламя с четко выраженной конфигурацией?

6.Что образуется при сжигании распыленного жидкого или пылевидного твердого топлива?

7.Домашнее задание

1.Конспект.

2.Общая металлургия, П.П.Арсентьев, стр.10

Тема: Огнеупорные материалы.

Цель: Ознакомить студентов с видами огнеупорных материалов

Ход урока

1.Организационная часть

2. Проверка домашнего задания.

1.Что понимают под топливом?

2.Какое топливо наиболее технологично?

3.Без чего неосуществим доменный процесс?

4.Что такое процесс горения?

5.Как называется пламя с четко выраженной конфигурацией?

6.Что образуется при сжигании распыленного жидкого или пылевидного твердого топлива?

3.План изложения материала.

Огнеупоры.

Классификация огнеупоров.

Достоинства и недостатки.

Огнеупорность.

Термостойкость.

Химическая устойчивость.

Механическая прочность.

4. Теоретические сведения

Огнеупорами называются такие материалы для металлургических нагревов и футеровки их частей, которые имеют температуру плавления не ниже 1580 С.

В металлургических агрегатах для плавки сталей и специальных сплавов железа, при выплавке никеля, кобальта и тугоплавких металлов используют материалы с огнеупорностью (температура плавления) 1700-2100С и выше. Если до 2000С можно использовать в основном керамические огнеупоры из тугоплавких оксидов и их соединений, то при 2200-3000С применяют обычно углерод и его модификацию – графит.

Огнеупоры классифицируют по их основным свойствам, среди которых главное место занимает огнеупорность (температуры плавления).

По этому признаку различают три группы огнеупоров:

1.Огнеупорные материалы с температурой плавления 1580-1770 С.

2.Высокоогнеупорные материалы с температурой плавления 1770-2000С

3.Материалы высшей огнеупорности с температурой плавления более 2000 С.

Важным свойством для классификации огнеупоров является их химический состав и технология производства. Химический состав огнеупора должен соответствовать химическому характеру металлургического процесса, который происходит в данном агрегате и особенно химическому характеру образующего в нём шлак. Шлак наиболее сильно взаимодействует с огнеупорными материалами, быстро разъедая его при их противоположных химических свойствах.

По составу и минералогическому происхождения огнеупоры разделяются на следующие группы и подгруппы:

I. Кремнекислые огнеупоры:

1.Динасовые на известковой связке (5 % СаО 92-95%,Si O2)

2.Динасовые на глинистой связке (5% Al2 O3 95% Si o2)

II .Алюмосиликатные огнеупоры:

А. Полукислые (<70% Si O2; < 30% Al 2O3) 1) кварцево – глинистые 2) шамотно – полукислые 3) кварцево – шамотные

Б. Нейтральные:1) шамотные(25-40% Al2 O3) 2) каолиновые (- 40% Al2O3) 3) высоко – глиназёмистые (> 45% Al2O3) 4) корундовые (> 75% Al2O3)

III Огнеупоры с основными свойствами

А. Магнезиальные (90 % Mg O; 5-7% Fe) 1) магнезитовые 2) форстеритовые на основе 2 Mg О Si О2) 3) шпинельные на основе Mg O. Al2O3 4) доломитовые на основе Mg O. СаО 5) тальковые на основе 3 Mg O.4 Si O2.Н2О с Mg O> 30% 6) хромомагнезитовые 55-65% Mg O 15-20% Сr2O3 и < 15% Fe O

Б. Хромитовые (> 30% Cr2O3 – 16% Mg O-18%Fe O)

IV Углеродистые и углеродосодержащие огнеупоры

А.Углеродистые: 1) углеродистые 2) графитовые

Б.Углеродсодержащие:

1) карбофраксовые – карборунд Si C с глинистой связкой 2) рефраксовые- карборунд Si C с органической связкой или стеклом

V. Цирковые (Zr O2. Si O2)

VI .Изделия из чистых термоплавких оксидов (Ti O2, Al2O3, Mg O,Be O, Zr O2)

Магнезитовые огнеупоры главной их составляющей является оксид магния (Mg O) температура плавления 2800 С .Он представляет собой горную породу в которой содержится 97-98% Mg O СО3.

Достоинства магнезитового кирпича, высокая огнеупорность и шлакоустойчивость.

Недостатки – высокая теплопроводность повышенный температурный коэффициент линейного расширения низкая термостойкость и строительная прочность. Доломитовые огнеупоры на смоляной связке их используют для кладки рабочего слоя футеровки основных конвертеров. Магнезитохромитовый ( термостойкий кирпич). В них преобладает магнезитовая составляющая (Mg O) содержащая 65% хромита. К огнеупорам предъявляют ряд требований.

Огнеупорность – свойства материала противостоять не расплавляясь воздействию высоких температур. Огнеупорность наиболее распространенных огнеупорных материалов шамотные 1600-1730С, магнезитовые – 2000С и др. В процессе службы в печах огнеупоры чаще всего разрушаются при более низких температурах, чем их огнеупорности.

Термостойкость – способность огнеупоров выдерживать резкие колебания температуры (нагрев и охлаждения). На термостойкость огнеупорных материалов влияет масса, толщина и форма изделий, а также способ их изготовления.

Химическая устойчивость – способность огнеупорных материалов противостоять при высоких температурах.

Механическая прочность – свойство огнеупорных изделий, противостоять не разрушаясь воздействию внешних условий.

5.Задание для закрепления:

1.Достоинства огнеупорных материалов?

2.Недостатки огнеупорных материалов?

3.Для чего применяется огнеупорный материал?

6.Контрольные вопросы:

1.Что такое огнеупоры?

2. По каким признакам определяют группу огнеупоров?

3. Что является важными свойствами для классификации огнеупоров?

4. По составу и минералогическому происхождения огнеупоры разделяются на следующие группы и подгруппы?

5.Что такое огнеупорность?

6. Что такое термостойкость?

7. Способность огнеупорных материалов противостоять при высоких температурах это?

8.Что такое механическая прочность?

7. Домашнее задание:

1.Конспект.

2.Общая металлургия, П.П.Арсентьев, стр.19

Тема: Технология производства кокса.

Цель: ознакомить студентов с производством кокса

Ход урока

1.Организационная часть.

2.Проверка домашнего задания.

1.Что такое огнеупоры?

2. По каким признакам определяют группу огнеупоров?

3. Что является важными свойствами для классификации огнеупоров?

4. По составу и минералогическому происхождения огнеупоры разделяются на следующие группы и подгруппы?

5.Что такое огнеупорность?

6. Что такое термостойкость?

7. Способность огнеупорных материалов противостоять при высоких температурах это?

8.Что такое механическая прочность?

3. План изложения материала.

Получение кокса.

Процесс коксования.

Качество кокса.

4. Теоретические сведения

Кокс получают нагревом без доступа воздуха (сухой перегонкой) коксующихся камерных углей при 1000 1200 С. Угли перед коксованием подготавливают, измельчая и обогащая их. Обогащение угля снижает его зольность (массовое содержание золы в процентах) в 2-2 раза. Из 1 т. каменноугольной шихты получают 750-800 кг кокса,320-330 м 3 коксового газа, а также другие продукты: бензол, аммиак, смолу.

Процесс коксования осуществляют в камерных коксовых печах с внутренними размерами: шириной- 0,40-0,45 м, длиной -15 м, высотой – 5 м, собранных в батареи по 40-70 штук. Печи отапливают смесью газов, главный составляющий который является доменный газ с небольшой теплотой сгорания. Воздух для сжигания топлива, часто и газ предварительно подогревают, использую теплоту продуктов сгорания. Выгрузку кокса производят через торцовые стенки камерных печей, имеющие специальные двери. Полученный кокс при помощи коксовыталкивателя выгружают в тушильные вагоны, в которых его обрабатывают водой и затем направляют на сортировку. Качество кокса определяют в результате технического анализа, который включает содержание летучих, залы, вредных примесей (сера и фосфор), влаги. Массовое количество летучих в нормальном коксе сост. 0,7-1,2%. Количество летучих больше 1,5% указывает на незавершённость процесса коксования наличия кусков, которые обладают малой механической прочностью и попадают в доменную печь, легко истираются и крошатся. Массовое содержание залы в коксе обычно колеблется в пределах 8-12% увеличенное количество залы не желательно, т.к. снижает содержание в нем углерода и требует добавочного количества флюса в доменной печи для её ошлакования.

5.Задание для закрепления:

1.Процесс коксования?

6.Контрольные вопросы:

1.Как получают кокс?

2.Как происходит подготовка углей перед коксованием?

3.Где осуществляется процесс коксования?

4.Как производят выгрузку кокса?

7. Домашнее задание

1.Конспект.

2. Общая металлургия, П.П.Арсентьев, стр.24

Раздел № 2 Металлургия чугуна.

Тема: Сырые материалы для производства чугуна.

Цель: ознакомить студентов с производством чугуна.

Ход урока.

1.Организационная часть.

2.Проверка домашнего задания.

1.Как получают кокс?

2.Как происходит подготовка углей перед коксованием?

3.Где осуществляется процесс коксования?

4.Как производят выгрузку кокса?

3. План изложения материала.

Чугун.

Разновидности руд.

Вредные примеси.

Колошниковая пыль

4. Теоретические сведения.

Чугун получают из железных руд путём переработки их в доменных печах. Сырыми материалами доменной плавки являются топливо, железные и марганцевые руды и флюс. Руда представляет собой полезные ископаемое добываемые из недр земли. Это горная порода, из которой извлекают металлы и их соединения. В зависимости от типа рудного минерала железные руды делятся на четыре группы:

1.Красный железняк или гематитовая руда. Минерал гематит – безводный оксид железа Fe 2 O 3 в чистом виде содержит 70% железа и 30% кислорода.

2.Магнитный железняк содержит 72,4% Fe.

3.Бурый железняк. Минерал водных оксидов Fe Fe2 O3 h3O содержания железа 59%.

4.Шпатовый железняк, основу которой составляет минерал содержит Fe CO3 содержащий 48%.

5.Серый 47% Fe.

Наиболее распространены в природе гематитовые руды за ними идут магнезитовые, бурые железняки. Критериями оценки руд является содержание железа, свойства и состав пустой породы, содержание вредных примесей, стабильность химического состава, пористость и влажность. Очень важное значение имеет состав и свойства пустой породы.

Для получения жидкоподвижного шлака в доменной печи с хорошей серопоглотительной способностью – это отношение близко к единице. Вредные примеси как сера, мышьяк, цинк, свинец, медь снижают металлургическую ценность руды.

Сера придает металлу красноломкость, фосфор – холодноломкость, т.е. снижает ударную вязкость, мышьяк ухудшает свариваемость металла.

Цинк в доменной печи нарушает футеровку, а иногда ведет к разрыву металлического кожуха печи.

Свинец также разрушает футеровку.

Медь ухудшает физико-химические свойства металла.

Постоянство химического состава железных руд определяет постоянство технологического режима доменной плавки. Марганец в рудах находится образцом в виде оксидов и иногда карбонатов. Основным соединением марганца, содержащимся в них в виде минералов, это Mn O₂, Mn₂O₃. Содержания марганца в этих соединениях в чистом виде составляет 45-72%. Для выплавки марганцовистых ферросплавов надо использовать богатые марганцевые руды или обогащать более бедные при этом в них должно содержаться < 0,2 %.

Наиболее крупные месторождения марганцевых руд (Грузия). Кроме железных и марганцевых руд, исходно рудными материалами для производства чугуна могут быть комплексные руды. Это руды, содержащие кроме железа др. металлы. Такими рудами являются хромистые, хромоникелевые и другие. Хромиты – железистые горные породы, богатые хромом. Эти руды используют для выплавки углеродистого феррохрома, а также для изготовления хромистых огнеупоров. Хромоникелевые руды – это комплексные руды, содержащие в виде орудняющих минералов соединения железа и хрома, хрома и никеля. Железованадиевые руды называемые титаномагнетитами, содержат смесь минералов магнезита Fe₃ O₄ и ильменита FeO, TiO₂.

Доменные шлаки получающиеся при выплавки ферромарганца содержат 15-20% MnO и могут добавляться в шихту при выплавке обычных передельных чугунов для получения в них нужных содержаний марганца. Чугунный скрап или доменный скрап используют в шихте доменных печей.

Колошниковая пыль, выносящаяся из доменных печей газами и улавливаемая на газоочистке, содержит 40-55% Fe. Колошниковую пыль используют при подготовке железных руд к доменной плавке в процессе агломерации и железо возвращают в доменную плавку вместе с агломератом производимым из железных руд. Для обеспечения нормального хода доменной печи, шлака с необходимыми элементами и физ.

Свойствами в восстановительной плавке вводят вместе с рудными материалами и коксом, флюсы. Назначение флюсов состоит в ошлаковании пустой породы железорудных материалов и золы кокса, т.е. понижении температуры плавления смеси оксидов и образования легкоплавких составов с температурой плавления больше 1300С и хорошей жидкотекучестью при 1450С. Поскольку пустая порода железорудных материалов и золы содержит преимущество SiO₂ и Al ₂O₃ и имеет кислотный характер. Ошлакование этих оксидов эффективно осуществляется основными оксидами входящими состав флюсов – CaO и MnO. Эти оксиды обеспечивают также необходимую основность доменных шлаков, обусловливающих удаления серы из чугуна и переход её в шлак. При выплавке чугуна на коксе в качестве флюса используют известняк содержащий карбонат кальция Ca CO₃.

5.Задание для закрепления:

1.Как влияют вредные примеси на металлургическую ценность руды?

6.Контрольные вопросы:

1.Как получают чугун?

2.Что является исходным сырьем доменной плавки?

3.На какие четыре группы делятся железные руды?

4.Какие руды наиболее распространены в природе?

5.Перечислить вредные примеси доменной плавки?

6.Что подразумевается под выражением комплексные руды?

7.Что получается при выплавке ферромарганца?

8.Как используют колошниковую пыль?

7.Домашнее задание

1.Конспект

2. Общая металлургия, П.П.Арсентьев, стр.36

Тема: Подготовка руд к доменной плавке.

Цель: ознакомить студентов с подготовкой руд к доменной плавке.

Ход урока.

1.Организационная часть.

2.Проверка домашнего задания.

1.Как получают чугун?

2.Что является исходным сырьем доменной плавки?

3.На какие четыре группы делятся железные руды?

4.Какие руды наиболее распространены в природе?

5.Перечислить вредные примеси доменной плавки?

6.Что подразумевается под выражением комплексные руды?

7.Что получается при выплавке ферромарганца?

8.Как используют колошниковую пыль?

3. План изложения материала.

Подготовка железных руд.

Дробление.

Обогащение.

Способы обогащения.

Агломерация.

4.Теоретические сведения

Подготовка железных руд к плавке имеет большое значение, от этого зависит поступление в печь железорудного сырья определённой крупности равномерность химического состава хорошая восстанавливаемость, высокое содержание железа и самое главное технико-экономические показатели. В зависимости от характеристики добываемой руды применяются следующие методы подготовки: дробление и сортировка по классам, крупности обогащение, усреднение, окускование. Размеры кусков руды поступающей с рудника бывают: равны 1500 мм и более. Для получения материалов меньшей крупности применяют дробление. Стадии дробления крупное ( 300-100 мм), средние (50-10 мм), мелкое (10-2 мм), тонкоизмельчённое (0,05 мм и менее). Для крупного дробления применяют дробилки. Сортировка руды по крупности – это разделение руд, на классы перед загрузкой в плавильный агрегат. Добываемые руды обычно имеют крупность более 400 мм. Для доменной плавки верхний предел крупности должен быть для более плотных магнитных железняков 40-50 мм, для красных и бурых железняков 70-100 мм.

Для окускования руду необходимо дробить до 5-10 мм, а для обогащения часто до более 0,1 мм. Для крупного дробления применяют щековые конусные дробилки. Дробление в щековых дробилках происходит в результате раздавливания кусков, а также их излома и истирания. В конусных дробилках осуществляется измельчение кусков непрерывным сжатием их излом и истирания. Для среднего дробления применяют валковые дробилки с непрерывным сжатием и истиранием. Для тонкого измельчения используют главным образом мельницы, в которых удар сочетается с истиранием. Для предупреждения окомкования и распыления тонкое измельчение может быть проведено в жидкой среде с содержание твердого вещества 40-75%.

Обогащением называют разделение подготавливаемой к плавке руды на концентрат с высоким содержанием извлекаемого металла и хвосты с низким его содержанием. Если в хвостах содержатся полезные и ценные элементы они поступают на дополнительную переработку.

Способы обогащения руд основаны на различии физических свойств минералов входящих в их состав – плотностей магнитной восприимчивости поверхностных свойств.

В соответствии с этим существуют следующие основные способы обогащения полезных ископаемых: 1) промывка 2) гравитационное обогащение 3) магнитная сепарация 4) флотация.

Промывка эффективна для материалов с мягкой особенно глинистой пустой породой и плотными минералами извлекаемого металла. Чаще всего промывка применяется для бурых железняков, марганцевых руд и производится бутарах, корытных или комбинированных барабанно-реечных майках.

Гравитационное обогащение основано на отделение полезных минералов от пустой породы по различию их плотности. Гравитационное обогащение может быть воздушным или мокрым. Более простым и совершенным способом в последнее время большее применение, является гравитационное обогащение в тяжёлых средах. Руду погружают в жидкость, плотность которой больше плотности пустой породы, но меньше плотности зерен минералов с извлекаемым металлом. Тяжёлые зерна рудного минерала оседают на дно, а частицы пустой породы всплывают. При обогащении железных руд плотность жидкой среды должна составлять 2,8-3 г см3.

Магнитная сепарация основана на различной магнитной восприимчивости железосодержащих минералов и частиц пустой породы. Электромагнитному обогащению подвергают гл. образом магнитные железняки. Применяют магнитные сепараторы с постоянными магнитами и электромагнитами для мокрой и сухой сепарации барабанного и других типов.

Флотация широко применяется для обогащения руд цветных и редких металлов. Этот способ основан на различной смачиваемости поверхности зерен отдельных минералов. При образовании пены мелкие несмачиваемые ею пузырями воздуха частицы, смачиваемые жидкостью, остаются в ней не прилипая к пузырям воздуха. Таким образом, на поверхности скапливается обогащенная полезным минералом фракция в виде минерализованной пены, пленки или слоя. Для получения стабильной пены используют также вспениватели (органические масла, смолы).

Окускование мелких руд и продуктов обогащения (концентратов) до размеров оптимальных для современной доменной плавки, производится до настоящего времени гл. образом путём их агломерации.

Агломерация – это термический способ окускования мелких материалов для улучшения их металлургических свойств, осуществляемый путем сжигания мелкого топлива в самом материале за счёт непрерывного подсоса воздуха. При агломерации происходит не только спекание, но и удаление некоторых вредных примесей (серы и др.) разложения карбонатов. Часто в агломерационную шихту вводят флюсы. Для получения агломерата используют рудные материалы, измельчённые до 8-0 мм. Кроме них в агломерационную шихту вводят известняк, для получения офлюсованного агломераты отходы производства (напр. колошниковую пыль). Иногда добавляют и марганцевую руду для получения заданного содержания марганца в доменной шихте. Необходимым компонентом шихты для агломерации с прососом воздуха является топливо (коксик крупностью 3-0 мм.). Шихту для агломерации увлажняют до содержания влаги 6-9%, тщательно перемешивают и в разрыхленном состоянии загружают на колошнике агломерационной машины слоем высотой 200-340 мм. Коксик находящейся в составе шихты, закрывается сверху специальным зажигательным устройством. В камерах расположенных под колошниками создается разрежение 10-12 мм. Под действием разряжения воздух сверху просасывается через весь слой шихты. Чтобы колошники не подгорали и шихтовые материалы не проваливались через них, на их решетки укладывают слой возврата мелкого агломерата крупностью 25 мм. При просасывании воздуха интенсивное горение осуществляется в узкой зоне по высоте слоя шихты, составляющей 20-25 мм и называемой зоной горения. Агломерацию производят на агломерационных машинах с площадью спекания 50-300м2. Кроме окускования мелких руд путем агломерации получил распространения способ окомкования тонко измельченных материалов. Для повышения прочности окатышей в концентрат добавляют связующие: мелкодисперсную глину, известь, хлор, кальций.

Процесс производства окатышей состоит их двух стадий:

1) получение сырых окатышей

2) их упрочнения и обжига.

Сырые окатыши получают во вращающихся барабанах. Вторую стадию получения окатышей проводят на конвертерной обжиговой машине или в шахтной печи.

Исходные материалы промывают, увлажняют и помещают в бункер дозатор. Из бункера – дозатора исходные материалы определяют пропорциями, поступают на агломератную машину, состоящую из движущейся ленты на которой находится паллеты. Над одной из полет располагается горелка. Здесь происходит возгорание кокса. Ширина полет 2-4 м. Камеры разрежения под полетами установлены неподвижно. За сутки машины выдают от 1,5 до 10 тыс. тонн агломерата.

5.Задание для закрепления:

1.Какие дробилки применяют для дробления руды?

6.Контрольные вопросы

1.Какие методы подготовки в зависимости от характеристики добываемой руды применяются?

2.Что называют обогащением?

3.На чем основаны способы обогащения руд?

4.Что такое гравитационное обогащение?

5.Магнитная сепарация это?

6.Для чего применяется флотация?

7.Термический способ окускования мелких материалов для улучшения их металлургических свойств, осуществляемый путем сжигания мелкого топлива в самом материале за счёт непрерывного подсоса воздуха?

8. Из чего состоит процесс производства окатышей?

7.Домашнее задание:

1.Конспект.

2. Общая металлургия, П.П.Арсентьев, стр.29

3.Составить кроссворд по изученному материалу.

Тема: Технология получения чугуна.

Цель: ознакомить студентов с технологией получения чугуна

Ход урока

1.Организационная часть.

2. Проверка домашнего задания.

1.Какие методы подготовки в зависимости от характеристики добываемой руды применяются?

2.Что называют обогащением?

3.На чем основаны способы обогащения руд?

4.Что такое гравитационное обогащение?

5.Магнитная сепарация это?

6.Для чего применяется флотация?

3. План изложения материала.

Доменная печь.

Рабочее пространство.

Фундамент печи.

4. Теоретические сведения

Доменная печь относится к агломератам шахтного типа и служит для выплавки чугуна из железной руды. Шахта заполнена газопроницаемыми материалами, что обеспечивает их взаимодействие с поднимающимся газовым потоком. Очертание рабочего пространства называется профилем доменной печи. В горизонтальных сечениях профиль печи предоставляет собой окружности переменного диаметра, а в вертикальном сечении по оси печи сложную симметричную конфигурацию. Правильное соотношение размеров частей печи создает оптимальные условия доменной плавки и обуславливает рациональный профиль печи. При таком профиле обеспечивается следующие важнейшие условия доменного процесса:

Рис. Устройство доменной печи

1 — чугунная летка; 2 — горн; 3 — заплечики; 4 — распар; 5 — шахта; 6 — колошник; 7 — засыпной аппарат; 8 — горизонт образования чугуна; 9 — горизонт образования шлака; 10 — зона горение кокса; 11 — слой шлака; 12 — шлаковая летка; 13 — расплавленный чугун

1.Плавное и устойчивое опускание шихтовых материалов

2.Наиболее выгодное распределение встречного газового потока

3.Успешное развитие процессов восстановления образование чугуна и шлака.

Рабочее пространство доменной печи состоит из колошника, шихты, распара, заплечиков и горна. Их форма и относит. Размеры определяются происходящими в них процессами.

Верхняя цилиндрическая часть рабочего пространства печи (колошник) предназначена для распределения загружаемых в печь шихтовых материалов, которые попадают в колошник на площадь одного и того же сечения приблизительно с постоянной высоты. Это позволяет обеспечить устойчивость начального распределения материалов на колошнике, а также правильное распределение газового потока по объему печи. Высоту колошника выбирают из условий частоты загрузки и скорости опускания уровня шихты. На крупнейших печах она составляет 3700-4200 мм. Диаметр колошника взаимосвязан с диаметрами распара и горна. Высота шахты должна быть достаточной для тепловой и химической обработки материалов поднимающимися газами в первую очередь восстановления оксидов железа. Современная доменная печь представляет собой сооружения высотой более 40м и массой более 10 тыс. т железобетонная нижняя часть фундамента (подошва) имеет многогранную форму, изготавливается как монолитная плита и заглубляется в грунт на 6-8 м. Площадь основания подошвы выбирают в зависимости от нагрузок на грунт. Верхняя часть фундамента из жароупорного бетона (пень) выступает над уровнем земли в среднем на 5 м, имеет меньшие поперечные размеры. Огнеупорность жароупорного бетона составляет 1400- 1500С допустимая температура его нагрева 1100 С. На фундамент опирается нижняя часть футеровки и металлических конструкций доменной печи.

Фундамент печи сверху заканчивается швеллерами или специальными плитами. На устройствах охлаждения помещают металлический лист, который служит основанием огнеупорной кладки нижней части горна. Материалами для её изготовления служит высокоглиназемистый кирпич. Высота достигает более 55 м. Для футеровки используют высокоплотный, высокообоженный шамотный кирпич. Общая толщина футеровки в шахте составляет 1265 мм. Современный доменный цех потребляет до 50 тыс. т агломерата и кокса в сутки.

В состав доменного, кроме доменных печей входят рудный двор. Рудный двор предназначен для приема складирования сортировки.

Чугун выплавляют в шахтных печах. Процесс доменной плавки непрерывный. Сверху в печь загружают сырые материалы (офлюсованный агломерат, кокс), а в нижнюю часть через фурмы подают нагретый воздух и жидкое, газообразное или пылевидное топливо. Полученные от сжигания топлива газы проходят через столб шихты и отдают ей свою химическую и тепловую энергию. Часть кокса расходуется в печи на восстановление железа и других элементов, а также на науглероживание железа, но большее его количество достигает фурм и сгорает.

Современная печь является мощным и высокопроизводительным агрегатом, в котором расходуется огромное количество шихты и дутья. В большой доменной печи ежеминутно выплавляется около 9 т чугуна. Для обеспечения непрерывной подачи и выпуска столь большого количества материалов необходимо, чтобы конструкции печи были просты, очень надежны и позволяли работать без простоев печи в течение длительного времени. Устройство печи. Внутреннее очертание вертикального разреза доменной печи называют ее профилем, в котором различают колошник, шахту, распар, заплечики и горн.

Рис. Схема работы доменной печи.

5.Задание для закрепления:

1.Какие материалы применяют для загрузки в доменную печь?

6.Контрольные вопросы:

1.Очертание рабочего пространства называется?

2.Основные составляющие доменной печи?

3.Из чего состоит рабочее пространство печи?

4.Какая футеровка используется в печи?

5.Где выплавляют чугун?

6.Как называют внутреннее очертание вертикального разреза доменной печи?

7.Домашнее задание:

1.Конспект.

2. Общая металлургия, П.П.Арсентьев, стр.36

3.Подготовить реферат на тему: Доменная печь

Тема: Работа доменной печи.

Цель: ознакомить студентов с работой доменной печи

Ход урока

1.Организационная часть.

2.Проверка домашнего задания.

1.Очертание рабочего пространства называется?

2.Основные составляющие доменной печи?

3.Из чего состоит рабочее пространство печи?

4.Какая футеровка используется в печи?

5.Где выплавляют чугун?

6.Как называют внутреннее очертание вертикального разреза доменной печи?

3. План изложения материала.

Работа доменной печи.

Процессы, протекающие в доменной печи.

Воздухонагреватель доменной печи

4.Теоретические сведения

Рис. Доменная печь

Доменная печь работает по принципу против тока. Температура по высоте не одинакова, поэтому в ней определяется четыре зоны:

1.Подготовительная температура = 100-400 градусов.

В этой зоне происходит подогрев и подсушка, разложение известняка при реакции: СаО + СО₃ – СаО + СО₂.

2.Восстановительная температура = 400-900 градусов.

В этой зоне происходит восстановление железа за счет газа СО, который образуется в доменной печи в около фурменной зоне. Кислород подаваемого воздуха соприкасается с углеродом. Кокс горит и образуется газ СО. Вверх по печи поднимается доменный газ в состав которого входят : СО, СО2, N2, h3O,Ch5. Восстановление железа из железной руды происходит в 3 этапа:

1 этап t = 400 градусов Fe2 O3 + CO – Fe3O4 + CO2

2 этап t = 600 градусов Fe3 O4 + CO – FeO + CO2

3 этап t = 900 градусов Fe O + CO – Fe + CO2

В этой зоне восстановление железа находится в виде пористой губки. Железа в нем находится 99-99,8 %.

3.Науглероживание температура = 900-1100 градусов.

В этой зоне образуются карбит железа, который затем активно насыщает чугун температура плавления чугуна- 1250, поэтому чугун находится в тестообразном состоянии, в этой зоне восстанавливается – кремний, марганец, сера, фосфор, который активно насыщает чугун.

4.Плавление температура = 1100- 1400 градусов.

В этой зоне происходит плавление образовывается процесс – который стекают в горн. В зоне происходит образование и плавление шлака. В состав шлака входят элементы CaO, MnO, FeO, CaO –попадая в шлак из известнякового марганца и марганцевой руды.

Топливо, опускаясь вниз, постепенно нагревается и, подойдя к фурмам, сгорает, развивая температуру до 1700—1900°. Углерод топлива при сгорании образует углекислый газ. Поднимаясь кверху, углекислый газ проходит через слой раскаленного кокса, отдает ему часть кислорода, образуя при этом окись углерода. Встречаясь с окислами железа, окись углерода отнимает у них кислород, освобождая железо. Такая реакция начинается при температурах, близких к 400°, и заканчивается при температурах около 900°. Окисью углерода восстанавливается около 70% железа, содержащегося в руде, Остальная часть железа восстанавливается посредством твердого углерода, который образуется в шихте доменной печи вследствие распада окиси углерода при температуре 500—600° на углекислый газ и углерод. Углерод в виде тонкого слоя сажи проникает в поры руды, восстанавливая остающиеся еще окислы железа.
Вместе с железом восстанавливается также марганец, кремний и фосфор, находящийся в руде в виде окислов. Постоянной примесью шихты является сера, содержащаяся в руде, коксе и извести.
Выделяющийся в процессе работы печи доменный (колошниковый) газ через вертикальные газоотводы (свечи), примыкающие к верхней части кожуха печи, и наклонный газопровод отводится к пылеуловителям. Газ после очистки от пыли используется в качестве горючего для нужд завода.
Ежесуточная выплавка чугуна в одной доменной печи достигает 1800—2000 т.

Процесс получения в доменной печи чугуна из руды сопровождается различными химическими реакциями. Горячими газами, образующимися при сгорании топлива, сначала подсушиваются верхние слои шихты. Потеря влаги начинается при температуре несколько ниже 100° и заканчивается при температуре около 200°. В зоне температур 350—450° происходит выделение из руды химически связанной воды.

При температуре 400—900° разлагается известняк, превращаясь в негашеную известь и углекислоту. Перечисленные реакции должны заканчиваться в верхних зонах печи, иначе они могут отнимать тепло в тех областях печи, где совершается восстановление железа. Поэтому руду и известняк нельзя загружать слишком крупными кусками.
Топливо, опускаясь вниз, постепенно нагревается и, подойдя к фурмам, сгорает, развивая температуру до 1700—1900°. Углерод топлива при сгорании образует углекислый газ. Поднимаясь кверху, углекислый газ проходит через слой раскаленного кокса, отдает ему часть кислорода, образуя при этом окись углерода. Встречаясь с окислами железа, окись углерода отнимает у них кислород, освобождая железо. Такая реакция начинается при температурах, близких к 400°, и заканчивается при температурах около 900°. Окисью углерода восстанавливается около 70% железа, содержащегося в руде, Остальная часть железа восстанавливается посредством твердого углерода, который образуется в шихте доменной печи вследствие распада окиси углерода при температуре 500—600° на углекислый газ и углерод. Углерод в виде тонкого слоя сажи проникает в поры руды, восстанавливая остающиеся еще окислы железа.

Воздухонагреватель доменной печи представляет собой цилиндрический кожух высотой 35—55 м и диаметром 8—10,5 м с днищем и куполообразным верхом, сваренный из листовой стали толщиной 20 мм. В связи с необходимостью применения в верхней части высокотемпературных воздухонагревателей усиленной теплоизоляции кожух имеет в верхней части несколько больший диаметр, чем внизу. Изнутри кожух футеруют шамотным, а у высокотемпературных воздухонагревателей в верхней части — высокоглиноземистым кирпичом. Внутри воздухонагревателя размещается камера горения, служащая для сжигания газа. Остальное пространство заполняется насадкой, аналогичной насадке регенераторов со сплошными каналами. В воздухонагревателях печей. Объемом 3200 и 5000 мм насадка предусмотрена из специальных фасонных кирпичей с отверстиями. В воздухонагревателях доменных печей объемом 5000 м камера горения вынесена наружу в самостоятельном кожухе, а в воздухонагревателе все внутреннее пространство занято насадкой.

Как только насадка охладится до определенной температуры, подачу холодного воздуха в воздухонагреватель прекращают, и повторяется цикл нагрева насадки.

Наружную сторону стены камеры горения выкладывают из того же кирпича, что и стены воздухонагревателя; внутри камеру горения футеруют в один кирпич высокоглиноземистым кирпичом.

Для уменьшения потерь тепла через кожух кладку стен воздухонагревателя изолируют снаружи доломитовым или легковесным шамотным кирпичом.

Между кожухом и кладкой оставляют зазор толщиной около 65 мм для температурного роста кладки; зазор обычно заполняют смесью гранулированного доменного шлака с асбестом. Из этих же соображений оставляют свободное пространство между кладкой купола и изоляцией купола кожуха.

Купол кожуха изолируют изнутри жаростойким бетоном.

Бетон армируют стальной сеткой, закрепляемой на приваренных к кожуху штырях.

Переключение воздухонагревателей с «дутья» на «нагрев» и обратно производится автоматически в зависимости от заданной минимальной температуры воздуха или температуры нагрева насадки.

5.Задание для закрепления:

1. Воздухонагреватели доменной печи.

6.Контрольные вопросы:

1.Как работает доменная печь?

2.Какими химическими реакциями сопровождается процесс получения чугуна в доменной печи?

3.Что представляет собой воздухонагреватель доменной печи?

4.Чем изолируют кладку стен воздухонагревателя?

Домашнее задание:

1.Конспект.

2. Общая металлургия, П.П.Арсентьев, стр.36

Тема: Производство ферросплавов.

Цель: ознакомить студентов с производством ферросплавов

Ход урока:

1. Организационная часть.

2. Проверка домашнего задания.

1.Как работает доменная печь?

2.Какими химическими реакциями сопровождается процесс получения чугуна в доменной печи?

3.Что представляет собой воздухонагреватель доменной печи?

4.Чем изолируют кладку стен воздухонагревателя?

3. План изложения материала.

Ферросплавы

Способы получения ферросплавов.

Процесс производства ферросплавов.

4.Теоретические сведения

Рис. Ферросплавная печь.

Ферросплавами называется сплав железа с Mn, Si, Ti и другими элементами. Кроме ведущих элементов ферросплавы содержат также и вредные примеси концентрация которых строго лимитируется. Производятся ферросплавы в которых содержатся два или несколько ведущих элементов так называемые комплексные ферросплавы (железо) в таких ферросплавах содержится незначительном количестве.

В металлургии ферросплавы применяются для раскисления и легирования стали. Использование ферросплавов для раскисления и легирования стали более целесообразно, чем применения для этого чистых металлов. Температура плавления ферросплавов ниже, чем температура плавления чистых металлов. Это облегчает его растворение, при введении в жидкую сталь приводит к уменьшению угара ведущего элемента.

Способы получения ферросплавов.

При производстве ферросплавов в ведущий элемент восстанавливают из оксида углеродом или элементом оксид, которого прочнее оксида ведущего элемента. В качестве таких восстановителей применяют их сплавы.

Восстановительные ферросплавные печи работают непрерывно. В работающей печи электроды погружены в твердую шихту, которую пополняют по мере ее проплавления; сплав и шлак выпускают периодически. Печи этого типа оснащены мощными трансформаторами: 7500 – 65000 кВА. Печи трехфазные, стационарные или вращающиеся обычно изготавливают открытыми, а новые печи закрыты сводами.

Процесс производства ферросплавов.

Называют углетермическим, силикотермическим или алюмотермическим. Для производства ферросплавов с особо низким содержанием углерода применяют силико и алюмотермические процессы.

Ферросплавы производят в мощных электрических печах. По своему назначению они могут быть восстановительными и рафинировочными. Восстановительные печи работают непрерывным процессом. Электроды в этих печах опускаются в твердую шихту, которая непрерывно погружается, а сплав и шлак выпускают периодически. В рафинировочных печах процесс ведут с полным проплавлением шихты. По окончании плавки сплав и шлак выпускают. Современные печи трехфазные – восстановительные. Исходным сырьём для ферросплавов служат руды или концентраты восстановители железосодержащие руды и флюсы.

Рис. Плавка в ферросплавной печи

5.Задание для закрепления:

1.Печи для производства ферросплавов.

6.Контрольные вопросы:

1.Что называется ферросплавами?

2. Способы получения ферросплавов?

3. Как происходит процесс получения ферросплавов?

4. Что служит исходным сырьём для ферросплавов?

7.Домашнее задание.

1.Конспект.

2. Общая металлургия, П.П.Арсентьев, стр.149

Раздел № 3. Металлургия стали.

Тема: Структура сталеплавильного производства.

Цель: ознакомить студентов со структурой сталеплавильного производства.

Ход урока

1.Организационная часть.

2.Проверка домашнего задания

1.Что называется ферросплавами?

2. Способы получения ферросплавов?

3. Как происходит процесс получения ферросплавов?

4. Что служит исходным сырьём для ферросплавов?

3. План изложения материала.

Сталеплавильное производство.

Сталь.

Основное сырье.

4.Теоретические сведения

Сталеплавильное производство – это получение стали из чугуна и стального лома в сталеплавильных агрегатов металлургических заводах. Сталеплавильное производство является вторым звеном в общем производственном цикле черной металлургии.

В современной металлургии основными способами выплавки стали являются: кислородно – конвертерный, мартеновский, электросталеплавильный, а также специальные методы производства качественных сталей.

Сталеплавильный процесс является окислительным процессом: сталь получается в результате окисления и удаления большей части примесей чугуна. Отличительной особенностью сталеплавильных процессов является наличие окислительной атмосферы.

Сталь – это сплав железа с углеродом, где углерода содержится менее 2, 14 %. В качестве примесей во всех сталях присутствуют. Сера, фосфор (вредные примеси), марганец (сопутствующий элемент). По сравнению с чугуном сталь обладает лучшими механическими свойствами, пластичностью, прочностью.

Основным сырьем для производства стали является: передельный чугун, металлический лом. Сущность переработки чугуна в сталь заключается: в выкислении избытка примесей чугуна и в переводе их в газовую или шлаковую фазу.

Существуют следующие способы производства стали: мартеновский, конвертерный, электрометаллургический.

Рис. Выпуск стали из ковша

5.Задание для закрепления:

1.Основное сырье для производства стали.

6.Контрольные вопросы:

1.Что такое сталеплавильное производство?

2.Основные способы выплавки стали?

3.Окислительный процесс?

4.Что называется сталью?

5.Сырье для производства стали?

6.В чем заключается сущность переработки чугуна в сталь?

7.Домашнее задание:

1.Конспект.

2. Общая металлургия, П.П.Арсентьев, стр.66

Тема: Современные способы производства стали.

Цель: ознакомить студентов с современными способами производства стали.

Ход урока.

1.Организационная часть

2.Проверка домашнего задания.

3. План изложения материала.

Кислородный конвертер.

Футеровка конвертера.

Разновидности мартеновского процесса

4.Теоретические сведения.

Кислородный конвертер, который вместе с футеровкой достигает 1000 т, заключен в мощный корпус (кожух). Его изготавливают сварным из гнутых и штампованных стальных листов толщиной до 50-120 мм с ребрами жесткости. Кожух через цапфы опирается на подшипники, установленные в опорных станинах. Конвертер может поворачиваться на цапфах вокруг горизонт. Оси на 360 градусов. Форма и размеры нижней части рабочего пространства конвертера связаны с размерами там заливаемого чугуна обеспечивающим лучшего перемешивания металла и соответствуют конфигурации износа футеровки. Для больших конвертеров оптимальной считают глубину ванны 1,4 -1,8 м.

Кислородные конвертеры футеруют основными огнеупорными материалами. Постоянный слой толщиной 230-250мм применяющий к кожуху выполняют из магнезитового кирпича. Внутренний слой футеровки выходит в рабочее пространство конвертера и изнашивается под действием агрессивных шлаков. Толщиной рабочего слоя составляет до 750мм. Внутренний слой выполняют чаще всего из смолодоломитового кирпича.

Рис. Кислородный конвертер.

1 — опорный подшипник; 2 —цапфа; 3 — кожух;

4 — опорное кольцо; 5 — футеровка; 6 — опорная станина

Рис. Процесс плавки в кислородном конвертере.

1 – загрузка конвертера сыпучими материалами; 2 – заливка чугуна;

3 – продувка кислородом; 4 – выпуск стали; 5 – выпуск шлака;

Рис. Продувка кислородом.

1 – корпус; 2 – опорный пояс; 3 – днище; 4 – воздушная коробка; 5 – кожух; 6 – сопла; 7 – «спина»; 8 – горловина; 9 – пустотелая цапфа; 10 – воздушный патрубок.

В мартеновской печи можно переплавлять в сталь чугун и скрап в любых соотношениях. В зависимости от состава шихты и применения твердого или жидкого чугуна существует 2 основные разновидности мартеновского процесса:

1.Скрап – процесс в котором главной составляющей металлической шихты является твердый, стальной скрап кроме скрапа в шихту загружают твердый чугун (25-40% от общей массы металлической шихты), который облегчает расплавление шихты являясь легкоплавким чем скрап.

2. Скрап- рудный процесс в котором, главной составляющей металлической шихты является жидкий чугун из доменного цеха того же завода (55- 75 % – металлической шихты). Остальной её частью является твердый стальной скрап.

Плавка производится на заправленной печи при наличии всех шихтовых материалов и ферросплавов. Плавка производится под руководством сменного мастера и контролем отдела КиСП. Выплавка стали производится методом полного окисления металлической ванны путем присадки железной руды или железорудных окатышей по ТУ 14-9-287.

Химический состав выплавляемой углеродистой стали должен соответствовать требованиям ГОСТ 977, а также требованиям технологической документации на конкретную марку стали.

В качестве шихты применяются углеродистые отходы прокатных цехов, углеродистый стальной лом марки 1А по ГОСТ 2787, тщательно обследованный на предмет взрывобезопасности, предельный чугун по ГОСТ 805.

Для печи емкостью 3,0 т рекомендуется использовать лом с максимальной массой куска 50 кг.

При выплавке стали применяют следующие ферросплавы: ферросилиций, ферромарганец, силикокальций, алюминий первичный. Железная руда, железорудные окатыши, электродный бой, кокс, порошок алюминиевый — применяются в качестве окислителей и науглероживающих присадок.

В качестве шлакообразующих применяются: известняк, известь, шамотный бой, боксит, плавиковый шпат.

Все поступающие в цех материалы должны иметь сертификаты качества. Все загружаемые в печь материалы должны быть сухими. Ферросплавы, присаживаемые в жидкий металл, должны быть прокалены.

Размер кусков шлакообразующих материалов не должен превышать 100 мм в поперечнике. Контроль осуществляется визуально.

После выпуска плавки углубления на подине и откосах тщательно очищаются от оставшегося металла и шлака. После этого подина и откосы заправляются магнезитовым порошком ГОСТ 24862, смоченного жидким стеклом. В качестве заправочного материала допускается применять доломитовый порошок. После большой заправки рекомендуется заправленные места покрыть известью.

При назначении марки стали для выплавки следует:

Учитывать состояние печи и к концу компании не назначать в плавку марок стали, требующих повышенного теплового режима.

Принимать во внимание марку стали предыдущей плавки, и при значительном расхождении последней с назначаемой по составу, предварительно выполнять сталь промежуточного состава.

После холодного ремонта следует выплавлять сталь менее ответственного назначения, после капитального ремонта следует выплавлять не менее 2 плавок не ответственного назначения.

Включать печь на расплавление разрешается только при исправном ее состоянии.

За операцию подготовки печи к плавке ответственность несет сталевар, контроль возлагается на мастера участка

Завалка производится при наличии исправной и хорошо заправленной печи. Завалку необходимо составлять из 20 — 30% мелкого лома (стружки) и 70 — 80% крупного и среднего лома (допускается до 15% передельного чугуна).

Порядок завалки: на подину печи загружается мелкий лом, далее тяжелые и средние по массе куски, затем передельный чугун, а наверх оставшуюся мелкую шихту.

Для более ровного горения дуги под каждый электрод следует давать по несколько кусков кокса.

Включать электросталеплавильную печь на расплавление разрешается только при исправном состоянии охлаждающих устройств, механического и электрического оборудования.

Ответственность за операцию завалки несет сталевар, подручный сталевара, контроль возлагается на мастера участка.

Плавление производится при использовании полной мощности трансформатора. Во время плавления шихта периодически сталкивается с откосов в середину ванны крючком из прутка Ø 15-30 мм или полосовой стали толщиной 15-20 мм.

Разрешается присадка руды до 2% для более быстрого образования шлака, предохраняющего жидкий металл от охлаждения и насыщения газами, а также для окисления примесей и максимального офлюсования окислов кремния и фосфора.

После полного расплавления шихты ванну тщательно перемешивают шомполом, отбирают пробу на углерод, марганец, фосфор, серу и скачивают около ¾ шлака в шлаковню.

В случае необходимости науглероживания шлак следует удалить полностью и науглеродить металл электродным порошком или боем. После этого в печь загружают свежеобоженную известь в количестве 1-2% и разжижители: прокаленный боксит, шамот, плавиковый шпат.

Температура кожуха печи во время плавления должна быть не более 70°С. Измерение температуры производить пирометром «Смотрич» 4П-03.

Ответственность за проведение операции плавления несет сталевар, контроль возлагается на мастера участка.

В окислительный период подводимую мощность регулируют в соответствии с температурой металла. Окисление металла рудой производится только при наличии хорошо прогретого металла. Металл с ложки должен сливаться начисто. Введение руды в холодный металл не допустимо.

После каждой присадки необходимо делать выдержку в пределах 10 мин. Для того, чтобы руда успела прореагировать с металлом. Шлак в период кипения должен быть пенистым, жидкоподвижным и самотеком сходить через порог рабочего окна. Шлак окислительного периода должен иметь черный цвет, плотный излом и не должен рассыпаться на воздухе в порошок. Для его разжижения используется шамотный бой. Боксит или плавиковый шпат. К моменту скачивания окислительного шлака необходимо иметь следующий химический состав металла: углерод на 0,02 — 0,03% ниже нижнего предела, фосфор менее 0,015%.

Температура металла к концу кипения, перед скачиванием окислительного шлака, должна быть достаточно высокой (1620 — 1660°С). После присадки последней порции железной руды необходимо ванну выдержать 5-10 минут на «чистом» кипении. После этого берется проба металла, после чего окислительный шлак удаляется из печи полностью.

Раскисление металла производится под белым шлаком. Шлак наводится из извести и плавикого шпата (в соотношении 5:1), в количестве 2 — 3% от массы садки. Допускается замена плавикого шпата шамотным боем в том же соотношении.

После образования в печи жидкоподвижного шлака при хорошо нагретом металле, присаживается в печь расчетное количество ферромарганца, на нижний предел его содержания в данной марке стали. После этого отбирается проба на углерод, марганец, серу и начинают раскисление шлака. Он раскисляется смесью тонкомолотого кокса с известью, плавиковым шпатом в соотношении 5:1:1. Количество шлака в период рафинирования до 6% от массы металла.

Раскисление этой смесью производится равномерными порциями до момента, когда проба шлака окрасится в серый цвет, т.е. до признаков просветления шлака.

Время выдержки металла под белым шлаком не менее 30 минут. Проба белого шлака при остывании должна хорошо рассыпаться, если этого не происходит — необходимо добавить порцию смеси молотого кокса и ферросилиция.
Состав белого шлака: FeO — не более 0,5%; CaO — 55-65%, основность шлака — не менее 2,5.
После перемешивания металла шомполом берется контрольная проба на химический анализ.
Продолжительность восстановительного периода 40 — 120 минут. Контроль раскисленности металла перед выпуском производится заливкой металла в чугунный стаканчик. Металл должен быть спокойным, застывать без искрения и давать усадку. За 5 минут до выпуска плавки произвести разжижение шлака шамотным боем или плавиковым шпатом (3-4 лопаты).
Ответственность за проведение операции рафинирования несет сталевар и подручный сталевара. Контроль возлагается на мастера участка и контролера отдела КиСП.

Слив металла должен производиться короткой компактной струей. После выпуска температура в ковше должна быть 1560-1610°С. Устанавливается обязательная выдержка металла в ковше, считая от момента конца наполнения, не менее 3-5 минут.

Для определения химического состава стали, от ковша отбирают две пробы. Отбор проб производить в соответствии с требованиями ГОСТ 7565.

Температура начала разливки по оптическому пирометру должна быть 1530-1580°С.

Отвественность за выпуск стали несет сталевар. Контроль возлагается на мастера участка.

При подготовке и проведении плавки следует контролировать:

Состояние печи, и качество ремонта футеровки (заправки) печи, визуально. Состав, качество, массу шихты и шлакообразующих материалов на данную плавку. Химический анализ после расплавления, к моменту скачивания окислительного шлака, после раскисления.

Продолжительность окислительного периода

Масса раскислителей.

Состав белого шлака.

Время рафинирования.

Раскисленность металла.

Температура металла в печи, в ковше и во время разливки.

Отбор ковшевой пробы;

5.Задание для закрепления:

1. Продолжительность окислительного периода.

2.Масса раскислителей.

3.Состав белого шлака.

4.Время рафинирования.

5.Раскисленность металла.

6.Контрольные вопросы:

1.Что представляет собой кислородный конвертер?

2.Чем футеруют кислородные конвертеры?

3.Основные разновидности мартеновского процесса?

4.Как производится плавка на заправленной печи?

5.Что применяется в качестве шихты?

6.Что необходимо делать после каждой присадки?

7.Чем производится раскисление металла?

8.Как должен производиться слив металла?

9.Что следует контролировать при подготовке и проведении плавки?

7.Домашнее задание.

1.Конспект.

2. Общая металлургия, П.П.Арсентьев, стр.112

Тема: Устройство и принцип работы мартеновской печи.

Цель: ознакомить студентов с устройством и принципом работы мартеновской печи

Ход урока.

1.Организационная часть

2.Проверка домашнего задания.

1.Что представляет собой кислородный конвертер?

2.Чем футеруют кислородные конвертеры?

3.Основные разновидности мартеновского процесса?

4.Как производится плавка на заправленной печи?

5.Что применяется в качестве шихты?

6.Что необходимо делать после каждой присадки?

7.Чем производится раскисление металла?

8.Как должен производиться слив металла?

9.Что следует контролировать при подготовке и проведении плавки?

3. План изложения материала.

Устройство доменной печи.

Принцип работы доменной печи.

Типы мартеновских печей.

4.Теоретическая часть.

Первая Мартеновская печь разработана и построена П.Мартеном во Франции в 1864. В 70 х гг. XX в.

Мартен Пьер – французский металлург. По окончании горной школы работал на металлургическом заводе своего отца в городе Фуршамбо, в 1854—1883 был директором металлургического завода. В 1864 предложил новый способ получения литой стали в регенеративных пламенных печах. Использовав разработанный незадолго до этого немецким инженером Ф. Сименсом принцип регенерации тепла продуктов горения, Мартен применил его для подогрева не только воздуха, но и газа. Благодаря этому удалось получить температуру, достаточную для выплавки стали. Мартеновский способ стал широко применяться в металлургии в последней четверти 19 века.

Мартеновская печь состоит из следующих основных частей:

Рис. Мартеновская печь.

Рабочее пространство ограниченное подом, сводом передней и задней стенками предназначено для осуществления плавки на передней стенке устанавливаются завалочные окна через которые заваливаются шихтовые материалы, как правило количество завалочных окон нечетное, среднее окно размещено по центру мартеновской печи для обслуживания сталевыпускного отверстия на задней стенке по центру печей при соединении с подиной устраивают сталевыпускное отверстие предназначенное для выпуска металла.

Свод перекрывает сверху всё рабочее пространство печи. Подина печи выдерживает нагрузку всех загруженных материалов.

Головка печи (правая и левая) состоящая из головок и вертикальных каналов, служат для подачи топлива в печь и отвода продуктов сгорания печи.

Боковые откосы правый и левый отделяют подину печи головок. Шлаковики предназначены для улавливания пыли и частиц шлака выпадающих из проходящих через них продуктов сгорания.

Регенераторы (воздушные и газовые) предназначены для подогрева газа и воздуха поступающего в печь за счет использования тепла отходящих газов. Борова каналы для воздуха, газа, отходящих продуктов сгорания.

Система перекидных клапанов предназначена для изменения направления подачи в печь топлива и воздуха, а также отвода из печи продуктов сгорания. Котел утилизатор предназначен для утилизации тепла отходящих продуктов сгорания.

Дымовая труба предназначена для отвода охлажденных продуктов сгорания в атмосферу.

Мартеновская печь условно делится на верхнее и нижнее строение.

К верхнему строению относится, рабочее пространство головки и вертикальные каналы.

К нижнему строению относится: шлаковики, регенераторы, борова, перекидные клапана, дымовая труба.

Мартеновские печи бывают двух видов стационарные и качающиеся. Большинство печей стационарные.

Рис. Устройство мартеновской печи.

1 — рабочее пространство; 2 — свод; 3 — подина; 4 — сталевыпускное отверстие; 5 — отверстие для спуска шлака; 6 — завалочные окна; 7 — передняя стенка; 8 — задняя стенка; 9 — головки; 10 — вертикальные каналы; 11 — шлаковик; 12 — регенераторы; 13 — насадка регенераторов; 14 — борова; 15 — рабочая площадка.

Рис. Завалочная машина

1 – шихта; 2 – хобот; 3 – тележка; 4 – троллей; 5 – кабина; 6 – портал;

7 – токосъемник; 8 – троллей; 9 – ходовые колеса; 10 – рельсы; 11 – мост;

12 – механизмы передвижения колес; 13 – тележка для мульд

Топливо и воздух для горения поступают в рабочее пространство по очерёдно то с правой, то с левой стороны; продукты сгорания отводятся из рабочего пространства соответственно с противоположной стороны. Изменение направления подачи топлива и воздуха, то есть изменение направления факела в рабочем пространстве, осуществляется системой клапанов и шиберов и называется «перекидкой» клапанов.

Продукты сгорания поступают из шлаковика в регенератор сверху при температуре 1500— 1600 °C и, проходя по насадке (огнеупорная кладка регенераторов), передают ей значительную часть содержащегося в них тепла.

При последующем прохождении через нагретую насадку холодного воздуха или газа они нагреваются до 1100— 1200 °С.

МП бывают двух типов — стационарные и качающиеся. Большинство МП стационарные. Качающиеся МП обычно применяются для переработки фосфористых чугунов, так как при этом требуется несколько раз «скачивать» богатый фосфором шлак, что легче осуществлять на качающихся печах.

5.Задание для закрепления:

1.Разновидности мартеновских печей, их отличие.

6.Контрольные вопросы:

Кем была разработана и построена первая мартеновская печь?
Из каких основных частей состоит мартеновская печь?
Принцип работы мартеновской печи?
Каких типов бывают мартеновские печи?

7.Домашнее задание.

1.Конспект.

2. Общая металлургия, П.П.Арсентьев, стр.97

О БУЛАТЕ | Официальный сайт Мухина Ю.И.

Может и не стал бы писать на эту тему, но так уж случилось, что ожидая ответа программы, несколько минут по включенному телевизору посмотрел фильм о производстве булата, и этот фильм, как говорится, меня, бывшего металлурга, достал. И уже не говорящей рожей – это само собой. Но в этом фильме и специалист по производству «булата» гнал ахинею, которая ни на какую металлургическую голову налезть не способна. Скажем, что в старину булат получали, 20 дней выдерживая сталь при температуре 2000 градусов. И когда этот спец сообщил, что булатная сталь это такая сталь, ножом из которой можно перерубить гвоздь и на булатном ноже следов не останется, я не выдержал и сплюнул: а если гвоздь перерубить китайским зубилом или перекусить кусачками – на них следы останутся? О чём ты, «спец», болтаешь?

У меня, возможно, до сих пор сохраняется кинжал «ханджарам» из дамасской стали, практически точно вот такой http://www.bayohunter.ru/index.php?id=163, но только рукоять не из дерева, а из какого-то рога. Его в 90-х подарил одному нашему сукиному сыну пресс-секретарь Саддама Хусейна, а этот сукин сын подарил кинжал мне (я ему дал за него рубль). По виду, тому моему кинжалу лет 500. Мой сын, тогда подросток, восхитившись тем, что это настоящий булат, попробовал без моего разрешения рубить им гвозди. Ага! Гвозди оставили те ещё зазубрины на острие этого настоящего старинного булата с затейливым рисунком на лезвии.

Отдам проблеме должное – на самом деле вопрос о булате очень не простой даже для нынешних металлургов, поскольку издавна существует всеобщее убеждение, что достоинством булата являются узоры на его поверхности, а не то, за что он действительно ценился в те далёкие времена, когда его начали изготавливать. Поэтому я расскажу о булате то, что вы вряд ли от кого-то иного услышите. А я в свое время услышал это от преподавателя термообработки – практика, обладавшего большим объёмом таких знаний о стали, сведений о которых я больше никогда не встречал в книгах и статьях. Скажем, как термической обработкой увеличить линейные размеры уже готовой детали (её объём). Он много рассказал нам, будущим металлургам, и о том, что такое булат, как его получить, и зачем он нужен. Рассказал просто так – «для общего развития», а точнее – чтобы привить интерес к металлургии.

В Интернете я видел ролики и фотоподборки от любителей-кузнецов, которые ковали «булат» из совершенно разных сортов стали и изготавливали из этого «булата» ножи, довольно красивые. Я перед этими кузнецами снимаю шляпу – они заимели себе толковое хобби, развивающее ум, и эту их работу можно только приветствовать. Но они совершенно не представляют себе ни что такое булат или дамасская сталь, ни какое требование вообще должно быть к стали, идущей на режущий инструмент или оружие типа ножей, сабель или мечей. И когда начинают рассуждать, что булатом можно рубить железо, остаётся только пожать плечами – вы полагаете, что наши предки изготавливали ножи и сабли, чтобы рубить ими железо? А если не для этого, то кому это было необходимо, чтобы нож рубил гвозди, а сабля оставляла зазубрины на вражеской сабле? Разве в бой идут для того, чтобы оставить противнику зазубрины на саблях?

Немножко о железе и об истории получения железа и изделий из него, чтобы вы поняли проблемы перед тогдашними металлургами.

Железом у металлургов считается металл, в котором практически нет никаких иных добавок, особенно самой обыденной – углерода. Если в металле более 2% углерода, то тогда этот металл называют чугуном. Металл с содержанием углерода где-то от 0,1 до 2% – это сталь. В стали могут быть и другие химические элементы, и если в стали собственно железа становится меньше 50%, то этот металл называют сплавом.

Теория вопроса. Железная руда – то из чего получают собственно железо, – это окисел железа, это соединение атомов железа с атомами кислорода. Стало быть, чтобы получить железо, необходимо эти атомы кислорода от железа оторвать. В древности и в подавляющих случаях сегодня делается это так. Кусочки окислов (руды) смешиваются с углеродом (тогда с древесным углём, сегодня чаще всего с каменноугольным коксом), и эта смесь нагревается. Сегодня способов нагрева много, но тогда нагрев осуществлялся за счёт сжигания дров, в лучшем случае – древесного угля. При достижении нужной температуры сродство углерода к кислороду становится выше, чем сродство железа к кислороду, и углерод отрывает от железа кислород, образуя угарный газ или двуокись углерода, которые улетают в атмосферу – удаляются из зоны реакции. Железо остаётся свободным – в металлическом виде.

Напомню, что наши общие предки начали металлургию не с железа, а со сплавов меди – с бронзы. Но медные сплавы легкоплавки – они переходят в жидкое состояние при температурах не на много выше 1000 градусов имени товарища Цельсия. Поэтому годилась вот такая технология.

Из огнеупорной глины, выдерживающей нагрев свыше 1600 градусов, изготавливали тигли – глиняные сосуды, внутренним диаметром где-то около 120 мм и высотой 1200 мм с крышкой. В тигли засыпали шихту – то, из чего собрались получить бронзу. Тигли ставили в печь, вокруг них грузили дрова, их разжигали и поддерживали высокую интенсивность горения топлива дутьём – вдували в печь мехами воздух. И в этих тиглях легко получалась жидкая бронза.

Когда начали получать первое железо, то пошли по отработанной на бронзе технологии, но не тут-то было – температура плавления железа 1539 градусов, поэтому для получения и железа в тиглях нужны были героические усилия. По этой причине Европа при получении железа на долгое время отказалась от тигля, правда, Индия и Ближний Восток и при производстве железа держались за тигли очень долго, хотя и несли огромные расходы. В начале XIX века на килограмм получаемой в тигле стали расходовалось около 9 килограмм древесного угля, и можно представить, как жгли лес в древности, чтобы получить кусок железа, из которого можно было бы сделать топор. Не мудрено, что первое железо стоило дороже серебра, и тайна его получения хранилась очень бережно.

Уверенности нет, но в Европе, скорее всего, получение железа сразу же велось в специфических печах – домницах. Это что-то вроде глиняной бочки с толстыми стенками, но не очень большой по диаметру и высоте. По сути это был горн с бортами. В домницу грузилась железная руда и древесный уголь – окислы железа и углерод. (Напомню, что тогдашние металлурги ничего про окислы, про углерод и прочее не знали, всё делалось путём проб и ошибок). Сбоку к домнице, как и к горну, подводилось воздушное дутье. Организованная подача большого количества кислорода, содержащегося в воздухе, увеличивала единовременное выделение относительно большого количества тепла от горения угля, и руда сильнее нагревалась. Однако, из-за малого размера домницы, руда нагревалась достаточно, чтобы произошло восстановление железа – чтобы углерод отобрал кислород у окисла железа, но недостаточно, чтобы железо расплавилось, и даже для того, чтобы углерод смог раствориться в образовавшемся чистом железе. Получалась крица. Представьте поролоновую губку, пропитанную водой, так вот, и в домнице получалось нечто подобное: скелет из железа, а в порах не вода, а капельки легкоплавкого шлака – вот это крица.

Готовую крицу клещами вынимали из домницы, клали на наковальню и начинали гупать по ней молотами, сплющивая крицу во всех направлениях. Из-за этого сплющивания капельки шлака вылетали из пор, а железные стенки пустот крицы соединялись и сваривались в единый кусок железа. (Кстати, настоящим символом кузнеца надо считать не молот, которым орудовал специальный рабочий – молотобоец, а фартук из толстой кожи, чтобы предохранить кузнецов от разлетающихся капелек расплавленного шлака).

При таком способе его получения, железо практически не имело никаких иных примесей, поэтому было очень тугоплавким (напомню – 1539 градусов Цельсия) и по своим свойствам очень мягким. Нож из такого железа наточить легко, кусок мяса он отрежет, но после этого его снова надо точить. Причём, такое железо невозможно сделать твёрдым путём закалки. Поэтому в те далёкие времена и получалось так, что железо уже научились получать, а мечи и ножи ценились бронзовые, поскольку бронза была намного тверже железа и не так быстро тупилась.

Правда, научились и как-то помогать этой беде, придумав способ, известный металлургам и крестьянам – по научному этот способ называется «наклёп». Нужно без нагрева, в холодном состоянии сплющить острие лезвия, а от этого зерна железа (и любого металла кроме свинца) в острие измельчатся, и эта сплющенная часть острия станет твёрдой. (Крестьяне для этого отбивают косы перед косьбой на специальной маленькой наковаленке). Был такой фильм «Ярославна, королева Франции», в нём есть секундный эпизод, который, пожалуй, кроме крестьян мало, кто понял. Актёр Караченцов, игравший телохранителя Анны, на одном камне другим камнем отбивает острие своего меча. Повторю, кричное (чистое) железо – мягкое, и это было проблемой в те времена, когда наиболее дешёвым способом ничего иного, кроме такого железа, получать не могли.

Однако увеличение производительности требовало увеличивать размер домниц, и металлурги их увеличивали, увеличивали и доувеличивались до размеров маленьких доменных печей – до таких размеров, когда в центре очага температура повысилась до величины, при которой углерод угля начал активно растворяться в ещё твёрдом железе. И тут пошёл встречный процесс – при растворении углерода в железе температура плавления такого сплава начинает падать, и при 4% углерода она падает до 1150 градусов. Кузнец, понимаешь, хотел крицу получить, и вот он в домнице шлак после плавки разгребает, а в домнице лужа жидкого металла. Дал кузнец металлу остыть, бросает на наковальню и пробует ковать – а фиг вам! Металл разлетается на мелкие кусочки!

У нас в России небольшие слитки этого металла – чугуна, – идущие на передел, называют, как и свиней – чушками, а англичане чугун прямо зовут пиг-айрон – свинское железо. Древних металлургов можно было понять – кузнец руду добыл, деревья свалил, уголь из них выжег, плавку провёл, а в результате получил чёрт знает что! Но очень твёрдое! Ну, очень! В результате, в те времена чугун просто выбрасывали как производственный брак.

Про болезненного ребёнка говорят, что у него, если и не понос, так золотуха, вот и у металлургов до XVIII века – до изобретения и массового внедрения пудлингования – были или золотуха мягкого железа, или понос твёрдого, но хрупкого чугуна. Со временем научились получать высокое содержание углерода на поверхности железного изделия – цементировать железо (для этого его в нагретом состоянии выдерживали в контакте с мелким углём), но получать нужное равномерное содержание углерода в объёме металла, не могли. Железо, и чугун научились использовать без остатка, но, разумеется, перед металлургами стоял и стоял вопрос, как в одном куске металла соединить и пластичность железа, и твёрдость чугуна? Ответ как бы напрашивался – смешайте их! Кто додумался первым до такого смешения – Европа или Индия – сказать трудно. Кстати, в древнем мире лучшими металлургами Европы были кельты, а одно из кельтских племён вошло в ту смесь народов, которая потом стала славянами, причём, произошло это вливание кельтов в будущих славян в богатых рудами горах Чехии. Поэтому не удивительно, что славяне (поляне), переселившиеся на Днепр, платили местным хазарам дань не только мёдом и холстами, а и булатными мечами (харалужными) и, соответственно, и сами ими при необходимости орудовали: «Яръ туре Всеволодѣ! стоиши на борони, прыщеши на вои стрѣлами, гремлеши о шеломы мечи харалужными».

О технологии производства булата славянами сведений не осталось, но по арабским источникам можно судить, что технология у тех же полян была очень заморочливой и дорогой – свариванием пучка проволоки. Представьте, нужно было получить крицу, проковать её, выбив шлак, порубить её на куски, кускам придать форму прутов, прутья протягивать (волочить) поочерёдно через всё меньшие и меньшее отверстия, превращая их в проволоку. Затем проволоку выдержать в горне без дутья, чтобы поверхность проволочек насытилась углеродом, затем этот пучок ковать, сваривая ковкой эти проволочки в единый кусок металла, а уж из него отковывая клинок меча или ножа. (Кстати, в Интернете видел фото, как некоторые современные кузнецы получают «булат» кузнечным свариванием куска стального троса).

От помянутого преподавателя помню технологию получения булата в России: бралась полоса науглероженного железа, нагревалась, складывалась пополам, сваривалась ковкой и ковкой же оттягивалась до прежних размеров, затем снова нагревалась, снова складывалась, и снова сваривалась и оттягивалась, и снова нагревалась. И так 24 раза. А потом уже из того, что осталось от этой полосы (при каждом нагреве железо угорает) ковали лезвие булатной сабли.

А по технологии Индии и Ближнего Востока в их тиглях происходило следующее. В тигли грузили руду и уголь, грели снаружи очень сильно и долго, восстановленные частички железа науглероживались, становились жидким чугуном и стекали вниз, по пути на дно тигля часть капелек чугуна при контакте с рудой теряла углерод, температура плавления этих капелек повышалась, и капельки становились густыми. В результате на дне тигля образовывалась в среднем сталь (железо с углеродом), но сталь очень неоднородная по составу углерода в отдельных частях. То есть, в образовавшемся в низу тигля слитке этой стали (2-3 кг) какие-то части имели много углерода, другие – мало, и всё это было смешано ещё в тигле, а потом еще смешивалось при ковке этого слитка в полосы клинков.

Что объединяет все эти восточные и европейские технологии получения булата? Хотя они и различались, но если взять куски булата полученные в Европе и полученные в Индии, то они будут представлять из себя сплавленную (Индия) или сваренную кузнечным способом (Европа) механическую смесь железа с разным содержанием углерода. Сегодня сказали бы – смесь разных марок стали. Какие-то части такого куска будут очень твёрдыми, а какие-то очень мягкими. А вместе они придадут небольшому изделию, вроде клинка меча, вполне приемлемые свойства. Скажем, упругую гибкость всего клинка, при высокой твёрдости острия его лезвия. Но это не всё. Есть и бонус – если клинок из булата отполировать, то из-за разных светоотражающих способностей железа с разным содержанием углерода, на поверхности стали уже будет виден некий рисунок. А если протравить отполированную поверхность кислотой, которая в зависимости от содержания углерода растворит железо на разную глубину, то этот рисунок проявится ещё явственнее. То есть, рисунок булата является следствием НЕОДНОРОДНОСТИ химических и механических свойств отдельных частей того куска стали, из которого сделано изделие.

Возьмите два куска пластилина разного цвета, скажем, чёрного и красного, хорошо смешайте их в руках, а потом раскатайте его в заготовку для клинка. И вы увидите на поверхности этой пластилиновой полосы узор булата.

Так вот, расскажу вам секрет – начиная со второй половины XIX века профессиональные металлурги тратят огромные усилия, чтобы НЕ ПОЛУЧАТЬ булатную сталь – не получать неоднородность слитков своей стали. Продукция профессиональных металлургов должна иметь исключительную однородность в каждом микрообъёме стального слитка. Только это гарантирует заданные механические и любые иные свойства стали. Во времена моего студенчества электромагнитное перемешивание жидкой стали в печах только начиналось, и на тех печах, на которых пришлось на практике поработать и мне, перед выпуском стали подручные сталевара через загрузочное окно стальными шуровками мешали и мешали озеро жидкой стали в ванне печи, добиваясь, чтобы химсостав первого слитка этой плавки не сильно отличался от химсостава последнего.

Задаю себе вопрос, а если бы надо было получать булат в промышленных объёмах, то есть в миллионах тонн, то как его получить? Не вижу проблем. Есть такая технология разливки стали – непрерывная, – по этой технологии жидкую сталь из ковша сливают в кристаллизатор машины непрерывной разливки стали, а в кристаллизаторе сталь застывает очень быстро – за секунды. Вот если в этот кристаллизатор вливать одновременно и малоуглеродистую жидкую сталь и чугун, то полученный металл не успеет усредниться по углероду, и при прокатке слитков после такой разливки на листы или полосы, будут получены листы и полосы булатной стали.

Понимаете, если бы сегодня в булате был хоть малейший практический смысл, то китайские металлурги уже давно бы завалили весь мир булатными ножами. Однако, если вы поняли, о чём я написал, то должны понять и то, что по взглядам сегодняшней металлургии, булат – это жуткий брак.

Да, конечно, можно поностальгировать по старине и сварить борщ в древнем глиняном горшке. Можно! Получится! Но ведь гораздо удобнее варить его в стальной или алюминиевой кастрюле. Так и с булатом. Металлурги уже лет 150 имеют в запасе для всех изделий из стали сорта стали, намного превосходящие булатную сталь по любым эксплуатационным свойствам. Скажем, уже лет 150 лучшие бритвы мира производят не в Индии или Дамаске, а в немецком Золингене или британском Шеффилде, но это бритвы и ножи не из булата.

Далее, ножи ведь нужны не только для того, чтобы любоваться рисунком поверхности их клинка, ножами ещё и работают. Опять воспоминания юности. Приятель после школы начал работать на мясокомбинате и очень удивил меня рассказом о том, что обвальщики мяса (срезающие его с костей), во-первых, работают в кольчугах, чтобы ненароком не проткнуть себя, если нож соскользнёт с кости, во-вторых, у них в качестве ножа для обвалки очень ценится немецкий штык.

Вот мы как раз и подошли к разговору о том, что ценится в ноже, и что изначально ценилось в булате. Наш известный металлург начала XIX века П.П. Аносов, сообщая о булатах его собственного изготовления, написал и о том, что именно изначально ценилось в булатной стали: «Здесь скажу только, что известия, сообщенные нам путешественниками о достоинстве некоторых азиатских булатов, отнюдь не столь преувеличены, как многим из новейших металлургов до сего времени казалось; ибо после того, что мною сказано о различии булатов от стали, каждому будет понятно и различие в достоинстве их. Итак, если коленчатым или сетчатым булатом с крупными узорами и золотистым отливом перерезывают легко на воздухе газовый платок, то тут ничего нет преувеличенного; моими булатами я мог делать то же самое. Но острота изделий из английской литой стали для произведения подобной пробы недостаточна. Самое большое, чего я мог достигать клинком из английской литой стали, состоит в нарезании шелковой материи». Способность перерезать в воздухе платок из легчайшей материи – газа, – падающий на лезвие клинка, это и есть тест на качество булатной стали. Булатное острие можно было заточить до состояния, до которого острие из других металлов довести не удавалось. Вот в этом и было преимущество булатной стали – ввиду его превосходной остроты, даже слабосильный боец мог нанести противнику такую рану, какую бронзовым или железным мечом мог нанести только физически очень сильный боец. Вот за это булатное оружие ценилось, а не за рисунок на клинке.

И в булате, как и в любой иной стали для ручного режущего инструмента, ценилась не способность булата рубить гвозди, а способность ЗАТАЧИВАТЬСЯ до исключительной остроты. Изделия из булата, повторю, ценились за легкость нанесения противнику глубоких ран, если речь шла о мечах и саблях. Ценились за способность долго не тупиться, а при затуплении легко восстанавливать остроту даже не заточкой, а только правкой.

Но уже с конца позапрошлого века металлурги разработали и сорта, и термообработку (и до сих пор их совершенствуют) сталей, которые по своему качеству намного превосходят булат. Булат стал не нужен не просто из-за непомерной дороговизны, но и из-за худших эксплуатационных свойств.

Значит ли это, что булат сегодня не нужен вообще?

Как это?? Ведь булат красив! И покупается булатный нож не для того, чтобы колбасу резать, а потому, что мужчин, пока они не потеряли мужских качеств, всегда будет тянуть к оружию.

А к красивому оружию – особенно!

Ю.И. МУХИН

это 📕 что такое АТМОСФЕРА

(от греч. слова άτμός — пар, газ и σφαϊρα — шар) — так называется воздушная оболочка, окружающая земной шар, вращающаяся и совершающая вместе с ним путь вокруг Солнца. Аналогично этому А. называют наполненное газом или парами пространство, окружающее какое-нибудь тело; так, напр., говорят об А. Солнца, других небесных тел, равно как об А. земных тел (см. Абсорбция), об А. эфира (см. это сл.), окружающего атомы. Электрической А. называют пространство, в пределах которого проявляется действие наэлектризованного тела; электрическая А., таким образом, тождественна со сферой электрического действия или влияния. Высота слоя, окружающего Землю, в сравнении с диаметр. Земли крайне ничтожна; определить ее очень затруднительно. При восхождении на горы или при поднятиях на аэростате можно наблюдать по показаниям барометра, что давление воздуха по мере поднятия вверх становится все меньше и меньше, из чего можно заключить, что воздух становится реже. Это происходит вследствие того, что воздух, как и каждый газ, следуя Мариоттову закону (см. Аэростатика), больше расширяется, чем меньше давление, под которым он находится. Но так как воздух, подобно всем другим телам, находится под влиянием тяжести, то и все слои воздуха, прилежащие к земле, находятся под давлением вышележащих, поэтому они подвергаются тем меньшему давлению, чем они выше лежат. Многие заключали из этого, что так как разрежение слоев воздуха увеличивается по мере удаления от земной поверхности, то А. не имеет предела и продолжается бесконечно в мировое пространство. Есть, однако, полное основание думать, что атмосфера имеет предел, так как хотя обе силы, которыми каждая частица воздуха удерживается в равновесии, упругость и тяжесть воздуха, и уменьшаются по мере удаления частиц воздуха от земли, но первая сила уменьшается быстрее второй, так что должна существовать высота, на которой обе эти силы уравновесятся, и эта высота будет, очевидно, границей А. Высота эта не может быть строго определена без точного знания закона температуры на различных высотах А., так как упругость газа находится в тесной зависимости от температуры.

На основании предложенных гипотез относительно этого понижения температуры были сделаны попытки рассчитать высоту А., и высота ее колеблется по этим расчетам от 52 до 2000 км.Некоторым основанием для определения высоты А. может служить также явление, наз. утренней зарей и сумерками. Перед восходом солнца и после заката его часть А. является еще освещенной солнечными лучами. Граница освещенной и неосвещенной части неба является в виде дуги, и по высоте этой дуги можно приблизительно судить о величине А., так как дуга эта зависит от плотности воздуха. Но так как эта дуга не имеет резко определенных границ, то и расчеты, основанные на ней, только приблизительны; они дают высоту А. от 75 до 150 км. Если рассчитывать по формулам, которые выводятся на основании уменьшения давления на высоких горах, то получается, что давление это на высоте 60 км равно только 1/760 части давления на поверхности моря, на высоте же от 75 до 90 км оно становится настолько ничтожно малым, что его нельзя было бы определить самым чувствительным барометром. Вследствие своей тяжести и упругости А. производит давление на все предметы, с которыми она находится в соприкосновении. На поверхности моря среднее давление при 0° Ц. равно столбу воды в 10,4 м или столбу ртути в 760 мм выс., из чего следует, что воздух давит на поверхность в 1 кв. сант. с тяжестью около 1 кг. Братья Веберы доказали (1836) своими опытами, что руки и ноги, когда они свободно свешиваются, удерживаются в этом положении не только мускулами, но что при этом играет роль и давление воздуха. По этой причине на больших высотах, где давление меньше, все движения требуют значительного мышечного усилия. В техническом отношении давление воздуха также крайне важно, так как на нем основано устройство многих приборов и приспособлений, как, напр., насосов, сифонов и т. п. (см. Аэростатика). Температура кипения жидкостей зависит также от давления воздуха. Она тем ниже, чем меньше давление, так что, напр., в Антизане (в Южной Америке), лежащей на высоте 4000 метр. над уровнем моря, вода кипит не при 100 Ц., а при 80°. О химическом составе атмосферы, а также о явлениях, в ней происходящих, см. Метеорология и Воздух.

Все, что вам нужно знать

Цементная закалка – это процесс, который включает добавление твердой защитной оболочки к внешней стороне мягкой стали. Этот процесс позволяет металлам сложной формы обладать прочностью и твердостью, которыми они в противном случае не смогли бы обладать.

Одной из наиболее сложных и распространенных форм цементации является цементация. Это метод, который включает введение стальных элементов в атомы углерода.

Хотите узнать больше о науглероживании стали? Читать дальше! В этом руководстве есть все, что вам нужно знать.

Что такое науглероживание

Науглероживание – это процесс, при котором низкоуглеродистая сталь превращается в высокоуглеродистую сталь. Это делается путем воздействия на него атмосферы, насыщенной углеродом. Обычно изделия науглероживаются в печах, чанах и других закрытых помещениях.

При нагревании стального предмета в атмосфере, насыщенной углеродом, указанный предмет позволяет атомам углерода прикрепляться к его поверхности на молекулярном уровне. После того, как эти атомы углерода прикрепятся к его поверхности, он приобретет твердость и прочность.

Одна из самых популярных форм цементации, науглероживание позволяет получать стальные изделия различной твердости. Как правило, чем выше нагрев и чем дольше длится процесс науглероживания, тем тверже науглероженный предмет.

Науглероживание стали – процессы

Доступен не только один процесс науглероживания. Фактически, обычно используется четыре различных типа науглероживания. Каждый отдельный процесс имеет свои преимущества и недостатки.

Четыре процесса следующие:

Вакуумное науглероживание

Сначала мы обсудим процесс вакуумной науглероживания. В этом процессе стальные сплавы помещаются в бескислородную среду с низким давлением. Затем газ, например углеводород, закачивается в окружающую среду, позволяя молекулам углерода прикрепляться к указанным сплавам.

Поскольку в процессе отсутствует кислород, окисление стальных сплавов практически невозможно. Это позволяет нагнетать высокую температуру в замкнутую атмосферу, что значительно ускоряет процесс науглероживания.

Этот процесс выполняется в закрытой печи. Если печь не сможет полностью изолировать кислород, она не сможет выполнять желаемый процесс.

Жидкое науглероживание

Жидкое науглероживание – это форма науглероживания, которая происходит в чане с жидкостью. Этот чан наполнен смесью веществ, обычно включая цианид и соль.

Когда предметы из металлических сплавов погружаются в эту смесь, они вступают в контакт с скоплением молекул углерода.Как правило, эти молекулы углерода быстро диффундируют в легированные элементы, что позволяет за короткое время сформировать твердый корпус.

Стали, подвергнутые науглероживанию жидкостью, обычно содержат высокий уровень углерода и низкий уровень азота.

Пакет науглероживания

Пакетное науглероживание – это процесс, при котором стальные изделия помещаются в печь в непосредственной близости от высокоуглеродистых изделий. Эти высокоуглеродистые предметы включают в себя все, от углеродного порошка до частиц чугуна и т. Д.

После того, как вы вставите эти предметы, они нагреются угарным газом. Этот газ является восстановителем углерода, заставляя углерод вытягиваться с поверхности углеродсодержащих предметов, которые были помещены в печь. После того, как эти молекулы углерода больше не будут прикреплены, они будут диффундировать к поверхностям стальных изделий, которые должны быть науглерожены.

Это самый простой из способов науглероживания. Фактически, вы даже можете снять его в гараже или домашней мастерской.

Проблема в том, что он ненадежный и непоследовательный. Хотя это позволяет диффузию углерода, эта диффузия обычно не происходит равномерно по всему стальному элементу.

Науглероживание газа

Последний метод науглероживания, который мы обсудим, – науглероживание газом. Науглероживание газом имеет общие черты с науглероживанием насадки, что требует откачки окиси углерода. Разница в том, что для этого не обязательно наличие углеродистых предметов.

В этом процессе окись углерода непрерывно перекачивается в замкнутую среду. Эта среда нагревается до чрезвычайно высоких температур. Высокие температуры позволяют молекулам углерода диффундировать в стальные элементы, которые имеют жесткий корпус.

Один из самых популярных процессов науглероживания в мире, он обеспечивает равномерное науглероживание стали. Это делает его очень полезным для массового науглероживания.

Преимущества науглероженной стали

Науглероженная сталь имеет ряд преимуществ.Ниже мы подробно рассмотрим эти преимущества.

Очень жесткий внешний вид

Все просто: науглероженная сталь будет иметь очень твердый внешний вид. Это позволяет ему переносить серьезные физические травмы без преждевременного износа.

Хотя есть стали с более твердой поверхностью, чем науглероженная сталь, они не такие податливые и не такие податливые. По сути, они не обеспечивают желанной комбинации мягкого интерьера и твердого внешнего вида, которую предлагает науглероженная сталь.

Мягкий интерьер

Еще одним важным преимуществом науглероженной стали является то, что она обладает мягким внутренним слоем. Поскольку он обладает мягким интерьером, его легко манипулировать в разные формы. Это делает его особенно полезным, когда вы пытаетесь изготавливать сложные металлические предметы с твердыми поверхностями (например, внутренние компоненты машин).

Некоторые сплавы стали без цемента имеют естественную твердость поверхности. Однако они не обеспечивают внутренней мягкости, необходимой для создания сложной формы.По сути, они не обеспечивают желанной комбинации мягкого внутреннего и жесткого внешнего вида, которую обеспечивает науглероженная сталь.

Сравнительно недорого

Если вы покупаете стальной сплав просто из-за его твердости поверхности, науглероженная сталь – самый доступный вариант. Процесс науглероживания намного дешевле, чем производство некоторых стальных сплавов.

Пытаетесь производить изделия из твердой стали в массовом масштабе? Науглероживание – наиболее экономичный вариант.

Воспользуйтесь магией науглероживания

Есть ли у вас потребность в науглероженных изделиях? Хотите воспользоваться магией науглероживания? Если это так, мы здесь, в Miheu, люди, которых стоит увидеть.

У нас большой опыт науглероживания ряда различных изделий. Эти элементы включают автомобильные компоненты (оси, валы, шестерни и т. Д.), Детали машин (контрножи, зажимы, фланцы и т. Д.), Штампованные элементы и многое другое.

Свяжитесь с нами сегодня, чтобы обсудить ваши потребности в науглероживании!

Закалка низкоуглеродистой стали – термообработка, общее обсуждение

Вдумчивый и добросовестный работник сделает то, что необходимо для любого вида работы.. Каждый предмет должен иметь особое внимание к используемой стали. В конце концов, мы кузнецы, а металл – наш материал.

Я согласен, если это откинувшись на спину, усталый, о, не все это снова. Но каждый раз, когда я запускаю кузницу, у меня есть план, и я соответствующим образом обрабатываю металл. Но, может быть, это только я.

С этим сказано. Даже при горении угля сталь может адсорбировать углерод. Я уже рассказывал эту историю раньше. Шестиугольник действительно бывает из низкоуглеродистой стали. Я использовал шестиугольник, а восьмиугольник – низкоуглеродистую сталь.

Итак, если вы увеличиваете глубину пламени и доводите изделие до температуры сварки на время, 2 или 4, изделие будет несколько затвердеть в воде. Этот метод можно использовать для штамповки и тому подобного. Я показывал это снова и снова как демонстрацию для неверующих. Это точно. НЕТ .. Это работает. Да, рекомендую ли я, НЕТ .. Я использовал его? Да, спустя 30 лет у меня все еще есть обжимки, которые по-прежнему имеют тот же профиль, что и на момент их изготовления. Он также может отлично работать с молотками из мягкой стали, если все сделано правильно.

Итак, этот метод, на который я наткнулся в дни моего горящего металла, а еще в ранние годы у меня был друг, который доказывал, что я ошибаюсь, и каждый раз, когда я видел его, он говорил это.

Как бы то ни было, однажды ко мне подошел приятель, и я предложил ему выковать клинок, я сказал, выбирай, что хочешь. Он выбрал секцию шестигранного приклада из мягкой стали. Я сказал ему, что это не затвердеет. Он так что сказал … Во всяком случае, я сделал лезвие, а он сделал лезвие … Примерно в конце процесса ковки он не обращал внимания, и внезапно вспыхнули искры, и я сказал ему быстро бросить это в воде.. Он сделал это, и лезвие было прямым, и оно легко проходило через напильник. Мы провели несколько тестов на изгиб, и он вернулся к истинному состоянию.

В итоге мы ездили с ним по проселочным дорогам в течение многих лет, отрубая ветви деревьев и тому подобное, пока ехали по дорогам. Лезвие никогда не ломалось, оставалось довольно острым и, наконец, было выброшено примерно через 6 лет использования. Шестигранный стержень был около 18 дюймов в длину с 6-дюймовым лезвием на конце.

Итак, в конце концов я начал работать над его выяснением, чтобы получить стабильные результаты, и теперь они довольно стабильны.Идея состоит в том, чтобы несколько раз довести металл до желтого или даже белого цвета в уменьшающем огне, но держитесь подальше от искр, если только вы не планируете шлифовать поверхность, потому что она будет пузыриться. Итак, в идеале, если все сделано правильно, металлическая поверхность будет яркой и блестящей при закалке в воде, и напильник даже близко не будет ее кусать.

Мне действительно нужно снять видео об этом … Я использую его как ленивый способ, когда мне нужен инструмент или пружина, а сталь HC под рукой.

Науглероживание и упрочнение – Metlab of Wyndmoor PA

(нажмите на миниатюру, чтобы увеличить)

1.) Вал с двойной спиральной шестерней весом 19 000 фунтов, науглероженный до эффективной глубины корпуса 0,250 дюйма, закаленный в 20000 галлонов перемешиваемого теплого масла. Шестерня была подвергнута термообработке в вертикальном направлении в одной из двух Metlab диаметром 54 дюйма в печах с глубокой шахтой 180 дюймов. контрольный образец нагревают до 1750 ° F, выдерживают при температуре почти 200 часов, затем медленно охлаждают, повторно нагревают до температуры закалки, закалку, отпуск, глубокую заморозку и повторный отпуск.	Науглероживание

2.) 26 000 фунтов плоской проволоки из низкоуглеродистой стали готовятся к сфероидальному отжигу. Отжиг сфероидальной формы – это промежуточный этап обработки, позволяющий катать проволоку до меньшего калибра без образования трещин.	Науглероживание

Науглероживание | Удобства

Науглероживание

Науглероживание, также называемое упрочнением, представляет собой процесс термообработки, при котором образуется поверхность, устойчивая к износу, при сохранении ударной вязкости и прочности сердечника.Эта обработка применяется к деталям из низкоуглеродистой стали после механической обработки, а также к подшипникам, зубчатым колесам и другим компонентам из высоколегированной стали.

Науглероживание увеличивает прочность и износостойкость за счет диффузии углерода в поверхность стали, образуя каркас, сохраняя при этом значительно меньшую твердость в сердечнике. Эта обработка применяется к низкоуглеродистой стали после механической обработки.

Прочные и очень твердые детали сложной и сложной формы могут быть изготовлены из относительно недорогих материалов, которые легко подвергаются механической обработке или формованию перед термообработкой.

Большая часть науглероживания осуществляется путем нагрева компонентов в шахтной печи или печи с герметичной атмосферой и введением науглероживающих газов при определенной температуре. Науглероживание газом позволяет точно контролировать как температуру процесса, так и атмосферу науглероживания (углеродный потенциал). Науглероживание – это процесс время / температура; науглероживающая атмосфера вводится в печь на время, необходимое для обеспечения правильной глубины корпуса. Углеродный потенциал газа можно снизить для обеспечения диффузии, избегая избытка углерода в поверхностном слое.

После науглероживания изделие либо медленно охлаждается для последующего закалочного упрочнения, либо закаливается непосредственно в масло. Выбор закалки производится для достижения оптимальных свойств с приемлемыми уровнями изменения размеров. Для минимальной деформации можно использовать закалку в горячем масле, но ее применение может быть ограничено требованиями к прочности продукта. В качестве альтернативы, кольца подшипников могут быть подвергнуты закалке под давлением для сохранения допусков на их размеры, что сводит к минимуму необходимость чрезмерного шлифования после термообработки.В некоторых случаях продукт подвергают отпуску, затем криогенно обрабатывают для преобразования остаточного аустенита в мартенсит, а затем повторно отпускают.

Metlab обладает способностью науглероживать и упрочнять шестерни и другие компоненты, которые достаточно малы, чтобы их можно было держать в руке, до 14 футов в диаметре и 16 футов в высоту, а их вес достигает 50 000 фунтов. Мелкие корпуса только 0,002–0,005 дюйма и глубокие корпуса до 0,350 дюйма были определены и легко достигаются.

Закалочный пресс, расположенный на предприятии, позволяет контролировать размеры, что обеспечивает точную закалку шестерен и подшипников диаметром до 16 дюймов.

Объекты

Газовая науглероживание / карбонитрирование (1500 ° – 1850 ° F)

Максимальные размеры нагрузки

– диаметр 180 дюймов на высоту 144 дюйма
Шахтная печь – диаметр 144 дюйма, высота 96 дюймов
Шахтная печь – диаметр 36 дюймов, высота 60 дюймов
(2) – диаметр 54 дюйма, высота 180 дюймов
колпаковые печи (4) – диаметр 72 дюйма, высота 84 дюйма

Интегральные закалочные печи в масле – 24 x 36 x 24 дюйма в высоту, 18 x 24 x 18 дюймов в высоту
днище кабины – 78 дюймов в ширину, 78 дюймов в высоту и 192 дюйма в длину
Печь с вращающимся подом и закалка под прессом – Детали диаметром до 16 дюймов

наверх

Термическая обработка стали

Из Руководства по машинному оборудованию
издания 1924 г. Это часть 6 из 7.

Авторское право: истекло.

ОТКАЗ ОТ ОТВЕТСТВЕННОСТИ: НЕ НАПИСЫВАЙТЕ СОВЕТЫ ПО ДАННЫМ ВЕЩЕСТВАМ. У меня НЕТ НИКАКОГО.
Подробное содержание
Первый раздел: Печи и ванны для нагрева стали
Предыдущий раздел: Отжиг
Следующий раздел: Применение и термическая обработка углеродистых и легированных сталей S.A.E.

Закалка

Закалка – это процесс упрочнения поверхности низкоуглеродистой стали или железа путем обугливания поверхности. Когда детали должны быть упрочнены в большом количестве, они должны быть упакованы в железный ящик, содержащий углеродсодержащий материал.Затем коробку и ее содержимое нагревают в течение определенного периода времени, в зависимости от желаемой глубины затвердевшей поверхности и природы материала. Температура закалки варьируется от 1600 до 1800 градусов по Фаренгейту, причем температура в некоторой степени регулируется требованиями. Поглощение углерода начинается, когда сталь достигает температуры около 1300 градусов по Фаренгейту. В конце периода карбонизации ящик вынимается из печи и ему дают достаточно остыть. Затем изделия помещают в муфельную печь и повторно нагревают примерно до 1470 градусов по Фаренгейту., после чего их закаливают в холодной воде, теплой воде или масле, ванна зависит от цели, для которой детали должны использоваться. Для обычных целей достаточно чистой холодной воды. Для получения очень твердой поверхности используйте соленую воду. Если твердая поверхность не так важна, как жесткая сердцевина, используйте масляную ванну. Практика охлаждения коробки и ее содержимого с последующим повторным нагревом перед закалкой основана на старом правиле затвердевания при повышении температуры. Этот метод дает более удовлетворительные результаты, чем сброс деталей в резервуар с холодной водой в конце периода карбонизации.

Различные методы закалки. – Комитет Американского общества по испытанию материалов рекомендовал следующую методику упрочнения деталей из углеродистой стали. Были рассмотрены четыре различных условия, варьирующиеся от термообработки, которая дала бы самую твердую поверхность и наименьшую прочность, до той, которая дала бы наибольшую прочность при наименьшей твердости поверхности: когда твердый корпус является единственным требованием и отсутствием прочность или даже хрупкость не важны, изделия можно закалить, опустошив содержимое коробок для твердения непосредственно в холодную воду или масло.Таким образом, как сердцевина, так и корпус крупно кристаллизуются, а прочность снижается. Если изделиям дать остыть до температуры, немного превышающей критический диапазон твердения, обычно от 800 до 825 градусов Цельсия (от 1472 до 1517 градусов по Фаренгейту), а затем закалить, сердцевина и корпус все равно останутся кристаллическими, но опасность деформации или растрескивания в закалочной ванне снижается, а прочность несколько увеличивается. Следующий рекомендуемый метод – повышение прочности и прочности изделия и улучшение корпуса.Изделиям дают возможность медленно остыть в емкости для карбонизации до температуры около 650 градусов Цельсия (1200 градусов по Фаренгейту), затем повторно нагревают до температуры, немного превышающей нижнюю критическую точку корпуса, которая обычно составляет от 775 градусов Цельсия. до 825 ° C (от 1427 до 1517 ° F), а затем закаливают в воде или масле. Его следует вынуть из закалочной ванны до того, как температура упадет ниже 100 градусов Цельсия (212 градусов по Фаренгейту). Дать им медленно остыть до температуры около 650 ° C.(1200 градусов по Фаренгейту), а затем повторный нагрев до температуры примерно от 900 градусов до 950 градусов Цельсия (от 1652 до 1740 градусов по Фаренгейту) с последующей закалкой в масле, из которой они удаляются до того, как они упадут ниже температуры. 100 ° C (212 ° F), затем повторный нагрев примерно до 800 ° C (1472 ° F) и снова закалка в воде или масле, и корпус, и сердцевина будут тщательно очищены, и их прочность будет значительно выше. повысился. Чтобы уменьшить упрочняющее напряжение, создаваемое закалкой, объекты в качестве окончательной обработки могут быть подвергнуты отпуску путем повторного нагрева до температуры, не превышающей 200 ° C.(392 градуса по Фаренгейту).

Упаковочные коробки для цементации. – Закалочные ящики изготавливаются из литого или кованого железа. Коробка не должна быть слишком большой, так как в этом случае кусочки в центре могут недостаточно карбонизироваться. Для небольших предметов достаточно большой коробки размером 12 на 10 на 8 дюймов, а для таких деталей, как оси велосипеда, штифты педалей и т. Д., Максимальный размер должен составлять примерно 18 на 12 на 11 дюймов. Ящики должны иметь пластинчатую крышку, которую необходимо замазать или запечатать глиной после упаковки содержимого.

Карбонизирующие материалы. – Обычно используемые карбонизирующие материалы представляют собой обугленную кожу, измельченную кость, цианистый калий, древесный и «животный» уголь, слюнный калий и другие составы, состоящие из смесей углеродистого вещества и некоторых цианидов или нитратов. Для легкого затвердевания часто используют цианиды. Обугленная кожа дает хорошие результаты, хотя не следует использовать плохо обугленную кожу или кожу, сделанную из старых ботинок, ремней и т. Д. Некоторые предпочитают смесь обугленной кожи, состоящую из 60 частей древесного угля и 40 частей карбоната бария.Компаунд для твердения, применяемый в магазинах Алтуны железной дороги Пенсильвании, имеет следующие пропорции: 11 фунтов примеси калия; 30 фунтов сал-соды; 20 фунтов крупной соли; 6 бушелей древесного угля (предпочтительно гикори). Эти ингредиенты смешивают вместе, добавляя 30 литров воды.

Стали для цементации. – Процент углерода в сталях, обычно используемых для закалки деталей, варьируется, как правило, от 0,15 до 0,20%.Если содержание углерода превышает 0,20%, ядро становится твердым, а не мягким. Если содержание углерода слишком низкое, сталь может быть трудно обрабатывать; следовательно, для цементной закалки часто используются стали, содержащие от 0,20 до 0,25% углерода. Для общих работ удовлетворительной считается сталь следующего состава: углерод 0,16-0,20%; марганец – менее 0,35 процента; кремний, не более 0,30%. Содержание серы и фосфора должно быть как можно ниже, но не выше 0.1 процент.

Степень и глубина закаленной поверхности. – Процент углерода, содержащегося в закаленной поверхности, должен варьироваться в зависимости от требований. Корпус с высоким содержанием углерода, содержащий 1,1% углерода, обеспечивает очень износостойкую поверхность, подходящую для работы, которая должна выдерживать довольно постоянное давление, например, подшипники качения валов и т. Д., Но для деталей, которые должны выдерживать повторяющиеся удары, такое количество углерода может вызвать они слишком хрупкие, и в таких случаях желательно не превышать 0.От 90 до 1 процента углерода. Для большинства целей предпочтительнее 0,90% углерода. Недавние исследования показывают, что процентное содержание углерода в затвердевшей коре изменяется в зависимости от глубины последней; чем глубже проникновение, тем выше содержание углерода. Корки глубиной около 0,050 дюйма обычно содержат от 0,85 до 0,90% углерода на поверхности. Во многих случаях проникновение в 0,40 дюйма является достаточным, но если изделие должно быть отшлифовано после твердения, рекомендуется карбонизировать на глубину около 1/16 дюйма.Слишком глубокий карбонизированный корпус делает изделие более хрупким, отчасти из-за длительного воздействия высокой температуры, а отчасти из-за увеличения закаленного сечения и уменьшения более мягкого и более пластичного сердечника; следовательно, детали, способные выдерживать изгибающие нагрузки, такие как зубья шестерен, не должны быть слишком глубоко науглерожены. Проникновение углерода увеличивается с температурой и временем воздействия, но не прямо пропорционально этим двум факторам. Карбонизация происходит быстро, пока корка не насыщается углеродом, когда происходит внезапное снижение скорости карбонизации, которая изменяется в зависимости от температуры.

Закалка для цветов. – Для упрочнения и одновременного окрашивания таких деталей, как гаечные ключи и т. Д., Может использоваться следующая смесь: Смешайте 10 частей обугленной кости, 6 частей древесного угля, 4 части обугленной кожи и 1 часть порошкообразного цианида. . Кожа должна быть черной, хрустящей и хорошо измельченной, а четыре ингредиента должны быть хорошо перемешаны. Цель обугливания костей и кожи – удалить весь жир. Детали, подлежащие окрашиванию, должны быть хорошо отполированы, и их нельзя трогать жирными руками.Для получения удовлетворительной работы необходимо соблюдать эти правила. Если цвета получаются слишком яркими, цианид можно не добавлять, а если цвета все еще слишком много, не используйте древесный уголь. Детали, подлежащие окрашиванию и упрочнению, должны быть упакованы в кусок общей газовой трубы с закрытым концом. Труба предпочтительнее, потому что куски могут быть сброшены в охлаждающую воду с минимальным контактом с воздухом или без него. Открытый конец трубы может быть расположен близко к поверхности воды до того, как детали будут удалены, но с коробкой будет более или менее обнажение.Этот вид работы следует нагреть до темно-вишнево-красного цвета и выдержать при этой температуре около четырех или пяти часов. Если температура слишком высокая, цвета не появятся. Резервуар должен быть снабжен трубкой сжатого воздуха, соединяющейся с водяной трубой внизу, так, чтобы струя воздуха была направлена вверх, наполняя резервуар пузырьками. Также в емкости должно быть сито или корзина для приема работы. После закалки опустите детали в кипяток на пять минут, а затем на полчаса закопайте их в сухих опилках.Другая смесь, рекомендованная для окрашивания, состоит из 10 частей гранулированной кости, 2 частей черной кости и 1 части гранулированной обугленной кожи.

Газовый процесс твердения. – В связи с ростом промышленности броневых листов были предприняты усилия, чтобы найти лучший и более дешевый метод обугливания пластины. Первый использованный метод заключался в том, чтобы поместить броневую пластину в яму и покрыть ее слоем древесного угля; затем на него была положена еще одна пластина, после чего яма была накрыта и нагрета до температуры, достаточно высокой, чтобы сталь могла поглотить углерод из древесного угля.Следующим опробованным методом было создание потока углеродсодержащего газа между двумя пластинами вместо использования древесного угля. Это привело к тому, что уголь проник за меньшее время и оказался более экономичным. Позже пластины были нагреты электричеством, а использование электричества и углеродсодержащего газа дало более равномерное проникновение углерода. За этим процессом последовала разработка муфельной печи для карбонизации. При этом изделие помещается во вращающуюся реторту, через которую пропускается ток углеродсодержащего газа.Эта реторта служит муфелем и окружена пламенем греющих газов. Утверждается, что в этой печи мелкие детали можно обугливать намного быстрее и примерно вдвое дешевле по сравнению с упаковкой в железные ящики и выпечкой. Некоторые из газов, с которыми проводились эксперименты, – это метан, этилен, осветительный газ, монооксид углерода, диоксид углерода и газы, полученные из нефти, нафты и бензина. Было обнаружено, что оксид углерода превосходит другие газообразные материалы, но, хотя он способен быстро проникать, существует окислительный эффект, который может испортить мелкие детали, которые впоследствии нельзя измельчить.Чтобы преодолеть эти негативные эффекты окиси углерода, был разработан новый процесс, в котором работа упаковывается древесным углем в цилиндр, и при нагревании до температуры карбонизации в цилиндр впрыскивается поток углекислого газа.

Для чистой работы после твердения. – Для очистки изделия, особенно с накаткой, где после отверждения грязь может застрять в щелях, промойте ее в каустической соде (1 часть соды на 10 частей воды). При приготовлении этого раствора соду следует постепенно опускать в горячую воду и перемешивать, пока сода полностью не растворится.Еще более эффективный метод очистки – окунуть изделие в смесь из 1 части серной кислоты и 2 частей воды. Оставьте кусочки в этой смеси примерно на три минуты; затем сразу смыть их содовым раствором.

Уплотнение набивкой. – Упрочнение набивки, как обычно понимается под этим термином, заключается в обработке стали (обычно инструментальной стали) некоторым углеродистым материалом и закалке в масле. Термины «упрочнение набивки» и «упрочнение» часто используются взаимозаменяемо, и эти два процесса схожи.Поверхность стали снабжается дополнительным углеродом за счет использования углеродистого материала, который не причиняет вреда. Для этого сталь фасуют в герметичные чугунные ящики с карбонизирующим материалом. Кость не следует использовать для упрочняющей инструментальной стали, так как она содержит высокий процент фосфора, который делает сталь слабой и хрупкой. Для стали с содержанием углерода не более 1,25% рекомендуется обугленная кожа. Для получения более высокого содержания углерода используйте обугленные копыта или рога или их смесь.Кожу, копыта или рога можно использовать повторно, каждый раз добавляя новый материал. Смесь обугленной кожи и древесного угля также используется для упрочнения паковок. Работа должна быть упакована так, чтобы не соприкасаться с коробкой. Сначала поместите слой карбонизирующего материала на дно, а затем слой работы, чтобы две части не касались друг друга. При обработке манометров или деталей, которые могут пружинить, они должны быть упакованы таким образом, чтобы они не могли пружинить, когда они протягиваются через упаковочный материал.Детали нельзя сбрасывать в закалочную ванну, так как детали лучше обрабатывать отдельно. Рекомендуется прикрепить к каждой части кусок железной проволоки, чтобы облегчить извлечение из коробки. Если есть несколько слоев работы, провода должны быть расположены так, чтобы можно было вынимать различные слои в правильном порядке, начиная с верхнего ряда. Температура затвердевания упаковки должна быть настолько низкой, насколько это соответствует желаемым результатам, и должна быть равномерной по всей коробке.Чтобы измерить тепло, можно просверлить отверстия в крышке в центре, чтобы испытательные провода (скажем, диаметром 3/16 дюйма) могли доходить до дна коробки. Когда последний находится в огне достаточно долго, чтобы нагреть его содержимое до тускло-красного цвета (насколько можно судить), проволоку вынимают; если он раскален докрасна, начните отсчет тепла; если нет, подождите и возьмите еще один позже, испытание будет продолжаться до тех пор, пока не будет извлечен тот, который имеет желаемую температуру. Продолжительность нагрева зависит от желаемой глубины затвердевания поверхности.Для обычных манометров достаточно от полутора до двух часов после того, как сталь раскалится докрасна. Обычная работа требует температуры около 1475 градусов по Фаренгейту. Закалка уплотнения сводит к минимуму опасность растрескивания и деформации.

Легированные стали с цементной закалкой. – Когда никелевые стали подвергаются термообработке путем поверхностной закалки, никель, кажется, несколько замедляет процесс, и твердость «гильзы» несколько ниже, чем у обычных углеродистых сталей. С другой стороны, никель препятствует кристаллизации стали при высоких температурах и устраняет связанную с этим хрупкость.Для стали с 2% -ным содержанием никеля рекомендуются следующие температуры: Сталь должна быть закалена от температуры 1830 градусов по Фаренгейту. Затем ее повторно нагревают до 1380 градусов по Фаренгейту и снова закаливают после охлаждения примерно до 1290 градусов. градусов по Фаренгейту. Однократная закалка от 1290 градусов по Фаренгейту дает наибольшую твердость гильзы, но не самую большую прочность сердечника. Закалка от 1380 градусов по Фаренгейту дает несколько более высокую прочность, но немного меньшую твердость корпуса. Сталь с содержанием никеля с 6% содержанием никеля должна быть сначала закалена с 1560 градусов по Фаренгейту.и после повторного нагрева от 1245 градусов по Фаренгейту. Поскольку такое высокое процентное содержание никеля почти полностью предотвращает хрупкость сердечника, в большинстве случаев достаточно одной закалки от температуры около 1290 градусов по Фаренгейту. В особо тяжелых случаях иногда используются стали с содержанием хрома от 1 до 1,2%. Этот элемент способствует кристаллизации ядра, поэтому необходима двойная закалка. Хромоникелевые стали с низким содержанием хрома требуют примерно такой же термической обработки, как и чистые никелевые стали.Для карбонизации рекомендуется смесь из 60 частей древесного угля и 40 частей карбоната бария.

Зубчатые колеса из закаленной стали. – Существует четыре основных класса стали, используемых для цементированных зубчатых колес, а именно. , углеродистая, никелевая, хромованадиевая и хромоникелевая сталь, и в каждом из этих классов на рынке будет найдено несколько модификаций. В целом предпочтительнее стали, содержащие хром. Перед карбонизацией содержание углерода в каждой из упомянутых сталей должно быть около 0.20 процентов; ни при каких обстоятельствах он не должен превышать 0,25 процента, чтобы избежать ломкости зубов. Углерод в «футляре» должен быть увеличен примерно до 0,90%, что легко может быть сделано при использовании подходящего карбонизирующего материала и температуры для карбонизации. Эта температура, как правило, должна составлять от 1600 до 1650 градусов по Фаренгейту для упомянутых классов стали. Более низкие температуры не дают достаточной глубины корпуса, если только операция нагрева не будет продолжительной. И наоборот, более высокие температуры приводят к чрезмерному содержанию углерода и сердцевине с таким большим размером зерна, что она не так легко реагирует на последующую термообработку.Правильная термообработка после карбонизации очень важна. После карбонизации изделия сначала дают остыть в ящике. Затем его повторно нагревают до 1550 градусов или 1625 градусов по Фаренгейту и закаливают в подходящей среде для очистки ядра; затем его повторно нагревают до 1350 градусов или 1425 градусов по Фаренгейту и снова закаливают для упрочнения корпуса; наконец, его вытягивают в масле до температуры не выше 400 градусов по Фаренгейту, чтобы еще больше повысить прочность и ударную вязкость материала. Указанные температуры являются приблизительными, и более точную информацию о конкретной стали следует получить у производителя стали.Шестерни из закаленной стали имеют более твердую поверхность, как показал тест склероскопа, чем шестерни из закаленной стали.

Закаленные шестерни. – В отличие от зубчатых колес с цементной закалкой, улучшенные шестерни имеют однородное содержание углерода и после закалки имеют одинаковую твердость по всей секции зуба. Стали, используемые для закаленных шестерен, относятся к трем основным классам: , а именно. , силикомарганцевая, хром-ванадиевая и хромоникелевая сталь, последняя из названных, в различных модификациях, является наиболее часто используемой.Содержание углерода для разных классов колеблется от 0,40 до 0,60 процента. Термическая обработка всех этих сталей заключается просто в медленном и равномерном нагреве шестерен до температуры закалки, которая обычно составляет около 1500 градусов по Фаренгейту, закалке в масле и последующей вытяжке в масляной ванне. Шестерни из закаленной легированной стали предпочтительнее для некоторых целей, особенно когда прочность является основным критерием. Они особенно приспособлены для “столкновения шестерен”.

Подробное содержание
Первый раздел: Печи и ванны для нагрева стали
Предыдущий раздел: Отжиг
Следующий раздел: Применение и термическая обработка S.A. E. Углеродистые и легированные стали

Комментарии к: [email protected] (Eric Bear Albrecht)
Моя домашняя страница

Цементная закалка без последующей закалки

Нитроцементация – это разновидность процесса цементации. Это термохимический процесс диффузии, при котором атомы азота, углерода и, в очень небольшой степени, кислорода диффундируют в поверхность стальной детали, образуя составной слой на поверхности и диффузионный слой. Нитроцементация – это мелкий вариант процесса азотирования.Этот процесс выполняется в основном для обеспечения износостойкости поверхностного слоя и повышения сопротивления усталости.

Преимущества нитроцементации

Относительно невысокая стоимость;
Высокая износостойкость;
Отличная устойчивость к истиранию и задирам;
Усталостные свойства улучшены до 120%;
Значительно улучшенная коррозионная стойкость;
Хорошая обработка поверхности;
Незначительное искажение формы;
Характеристики предсказуемого роста; и
Замена сплава – простые углеродистые стали, заменяющие низколегированные стали.

Применение и материалы

Преимущества процесса включают способность упрочнять материалы, которые не были предварительно закалены, относительно низкую температуру процесса, которая сводит к минимуму деформацию, и относительно низкую стоимость по сравнению с науглероживанием или другими процессами упрочнения.

Типичные отрасли:

Нефть и газ, клапаны, насосы, сельскохозяйственное оборудование, автомобилестроение, штамповка, текстиль, экструзия и литье под давлением, а также компоненты огнестрельного оружия.

Типовые детали:

Нефть и газ – шестерни и валы-шестерни
Компоненты клапана – затворы, седла, шары, штоки, регулирующие клапаны
Детали насоса – корпуса рабочих колес, корпуса, плунжеры, цилиндры
С / х техника – комбайны жатки, сепараторы, перегрузка, компоненты для измельчения
Automotive – масляные насосы дизельных двигателей, шестерни, коленчатые и распределительные валы
Штамповка – штампы, инструмент
Текстиль – барабаны рифленые
Пресс-формы для экструзии и литья под давлением – формовочные шнеки, цилиндры, компоненты фильеры
Огнестрельное оружие – слайды на автоматическом огнестрельном оружии

Нитроцементация может применяться к тем же материалам, что и при азотировании, а также к нелегированным материалам, где требуется хорошая износостойкость и некоторое улучшенное сопротивление усталости при низких затратах.Он широко используется для штамповки, как альтернатива твердому покрытию.

Подробные сведения о процессе нитроцементации

Нитроцементация проводится при докритических температурах и включает диффузию азота и углерода на поверхность углеродистой стали, что дает несколько более твердый корпус и мягкий сердечник с очень тонким слоем компаунда на поверхности.

Слой компаунда устойчив к износу и коррозии, но при этом не является хрупким, в отличие от своего аналога в процессе азотирования.Поскольку он обеспечивает важную часть свойств, требуемых для процесса, его нельзя удалять при последующей механической обработке. Под слоем компаунда тонкий корпус значительно увеличивает сопротивление усталости детали.

Термообработка инструмента из высоколегированной и быстрорежущей стали

Всем привет,
В другой теме меня попросили описать мой процесс упрочнения станков для деревообработки из быстрорежущей стали (стамески) – я посоветовал мне открыть новую тему, чтобы сделать это здесь.

Немного предыстории – я уже более десяти лет делаю высококачественные ножи, в основном из высоколегированной мартенситной нержавеющей стали, и в процессе создания лучших ножей, на которые я мог, я много читал по этой теме. термической обработки стали и довольно много узнал о металлургии – ну, достаточно, чтобы знать, что я на самом деле мало что знаю, но, по крайней мере, я могу звучать так, как будто я что-то знаю.Итак, овладев черным искусством использования огня и воды для волшебного превращения мягкой среднеуглеродистой стали в твердые ножи, я стал специализироваться на довольно экзотических «суперсталах», таких как Bohler Elmax и M390, CPM S35VN и S90V и многих других. . Все эти стали требовали более высоких температур аустенизации (закалки), чем обычные углеродистые стали, и некоторых очень низкотемпературных криогенных обработок для завершения процесса закалки (вплоть до вымачивания ножей в жидком азоте в течение 24 часов для преобразования остаточного аустенита и измельчения зерна стали (кто знал, что у стали есть зерно…). Короче говоря, я решил заняться следующей задачей – закалкой быстрорежущей стали (HSS) – и именно здесь начинается этот пост … Глядя на непомерно высокие цены (по крайней мере, здесь, в Южной Африке, где ВСЕ импортируется (в основном из Китая …)), я думал, что смогу по крайней мере достичь такой же, если не лучшей, производительности за гораздо меньшие деньги, если бы я, так сказать, “катался самостоятельно”.

Итак, я заказал несколько сталей S600 (эквивалент M2 HSS) и S705 (эквивалент M41 Cobalt HSS) в компании Bohler South Africa (я думаю, импортированный из Швеции) и набор их для нового квеста…
В любом случае, вот результат: самый верхний «длинный и прочный» калибр изготовлен из стали S705 (M45), а калибр меньшего диаметра – из стали S600 (M2). Другие показанные здесь долота – это два отрезных инструмента (большее – из D2, а меньшее – из старого высокоуглеродистого пильного полотна), а мизинец для ногтя внизу был сделан из O1.
Посмотреть приложение 125555

Хорошо – какое оборудование необходимо для закалки этих сталей?
У меня есть обычная электрическая духовка с вертикальной загрузкой, которую во всем мире используют производители ножей.Он работает от обычной бытовой электросети 220 В в Южной Африке, потребляя около 9 А тока (т. Е. Номинальная нагрузка 2 кВА). Эта духовка имеет высоту около 600 мм (2 фута) и внутренний диаметр 150 мм (6 дюймов) – идеально подходит для ножей и других тонких предметов, непрактично для всего, что превышает диаметр примерно 125 мм. Как видно, я установил духовку на маленькие колесики, и выдвигать его прямо за пределы моей мастерской, когда мне нужно сделать какое-либо закаливание (прямо рядом с моей закалочной емкостью):
См. приложение 125556

А вот заглядывание внутрь печи:
См. приложение 125558

Я отправлю подробнее о специфике термообработки в моем следующем посте

Листовой металл из углеродистой стали | Стальные листы на продажу

Углеродистая сталь (низкоуглеродистая сталь A1008)

Углеродистая сталь (или промышленная сталь) – это стальной сплав, сочетающий углерод и железо.Одно из распространенных определений углеродистой стали – это то, что она не нержавеющая, поэтому на ней могут появляться пятна. Сталь считается углеродистой сталью, если минимальное ее содержание не указано или не требуется для получения желаемого легирующего эффекта. Иногда углеродистой сталью называют любую сталь, не являющуюся нержавеющей; поэтому он может включать легированные стали. Низкоуглеродистая сталь является наиболее распространенной формой, она очень ковкая и пластичная. Среднеуглеродистая сталь сочетает в себе пластичность, прочность и превосходную износостойкость.Высокоуглеродистая сталь исключительно прочна, а сверхвысокоуглеродистая сталь может быть подвергнута закалке до еще большей твердости, но без пластичности.

По мере увеличения процентного содержания углерода сталь может становиться тверже и прочнее в результате термической обработки. Углеродистую сталь обычно нагревают для изменения механических свойств стали, обычно пластичности, твердости, прочности и ударопрочности. Увеличение содержания углерода в углеродистой стали делает ее тверже и прочнее, но снижает способность стали свариваться, делая ее более хрупкой.

Листовой металл из углеродистой стали чаще всего используется для строительных целей, таких как здания, но он может быть использован в декоративных конструкциях. Лист из низкоуглеродистой стали (кованое железо) обычно используется для изготовления заборов, звеньев цепей, ворот и перил. Конструкционная сталь (среднеуглеродистая сталь) используется в автомобилях, холодильниках, стиральных машинах, зданиях и мостах. Стальные листы обычно изготавливаются из среднеуглеродистой стали.

Углеродистая сталь также обладает магнитными свойствами, поскольку в ней содержится определенное количество железа, которое заставляет магниты прилипать к ней.И нержавеющая сталь, и алюминий не содержат достаточно (или не содержат вообще) железа, кобальта или никеля, смешанного с сплавом, чтобы быть магнитными.

4 шага – 4 вопроса для создания стальной детали, которая вам действительно нужна.

Перейдите сюда, чтобы начать сборку детали из стального листового металла.

Добавить комментарий Отменить ответ
Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *
Комментарий *
Имя *

Email *

Сайт