В табл. 11 приведены установленные цвета для сталей, часто употребляемых при художественной ковке.
Габлица 11
Марки стали
Цвета окраски
Марки стали
Цвета окраски
Ст1
Белый
У7
Синий + красный
Ст2
Желтый
У8
Синий + желтый
СтЗ
Красный
У9
Синий + розовый
Ст4
Черный
У10
Синий + черный
Ст5
Зеленый
У12
Синий + зеленый
Ст6
Синий
При расходовании стали отрубается в первую очередь неокрашенный конец, клейменый конец расходуется в последнюю очередь. Из пучков, используя металл, сохраняют бирку, которая привязана к пучку.
Поскольку художнику-кузнецу часто приходится использовать металл, который уже был в изделиях, или заготовки с утраченными клеймами, необходимо научиться пользоваться приемами определения марки стали в условиях своей мастерской. Существует несколько способов определения марки стали.
Определение марки по искре. При соприкасании образца с вращающимся наждачным кругом происходит искрение. Для разных марок стали свойственна искра различного характера. Желательно иметь в мастерской набор образцов различных марок стали с клеймами, который может служить эталоном при определении неизвестной марки. Это дает возможность рассортировать сталь с точностью до 0,2% содержание углерода и определить, содержит ли испытуемый образец вольфрам и хром. При испытании необходимо подкладывать черный фон под пучок искры. Во время испытания необходимо так расположить образец к вращающемуся диску, чтобы поток искр был длиной около 300 мм перпендикулярно линии зрения. Для сохранения потока искр одной и той же длины нужно равномерно давить на круг, так как неравномерное давление образца на круг может дать неправильный результат. Наблюдая за искрой, следует обращать внимание на длину искры, количество и характер звездочек, окраску.
При малом содержании углерода (около 0,12%) оторвавшаяся от куска металла искра оставляет след прямой линии, имеющий два утолщения (рис. 60, а) (светлое и темно-красное). Пучок длинный и светлый. В стали средней твердости с содержанием 0,5% углерода пучок короче (б), также светлый, но от первого утолщения начинают отделяться звездочки. Высокоуглеродистая инструментальная сталь (1,0% углерода) дает короткий и широкий ручеек (в) красноватых искр, от первого утолщения отделяется сноп искр. В марганцовых сталях (г) первые утолщения заканчиваются звездочками, вид пучка зависит от содержания углерода. Хромистая сталь (д) дает длинный пучок искр, иногда красноватый с разрывом и с характерно отделяющимися звездочками. Вольфрамовая сталь (е) имеет прерывистую темно-красную искру со светлым утолщением на конце. Хромовольфрамовая быстрорежущая сталь средней твердости (ж) имеет двойную искру: темно-красную тонкую и короткую и красную толстую и длинную. Быстрорежущая сталь (з) имеет такие же искры, как и в (ж), но с разрывом.
60. Определение стали по искре
При определении марок стали на наждачном круге необходимо защищать глаза очками.
Существуют и другие способы определения стали. Известно, что не- всякая сталь закаливается. Поэтому необходимо нагреть кусок стали докрасна и быстро охладить в воде. Малоуглеродистая сталь не закалится и легко пилится напильником.
Еще один способ: с помощью зубила выстругивают стружку. Чем длиннее стружка выходит в виде спирали, тем сталь мягче. У твердой стали стружка ломается.
Определение стали и железа можно производить с помощью крепкой соляной кислоты. Зачищенное место смазывают кислотой: на стали должно появиться черно-серое пятно, на железе — зеленоватое. Для более точного определения образцы отправляют в лабораторию на химический анализ.
§ 2. НАГРЕВАТЕЛЬНЫЕ УСТРОЙСТВА
Горны, их разновидность. Нагревают поковки в различных нагревательных устройствах. Простейшим из них, применяемым с давних пор, является кузнечный горн, горн бывает различных конструкций (переносные и стационарные), открытого и закрытого типа.
Для художественной ковки наиболее приемлемы горны открытого типа. Они просты в обслуживании и позволяют нагревать поковки любой длины.
На рис. 61 — 63 показаны горны, которые могут быть использованы при художественных работах. Наиболее распространенным горном, которым издавна пользовались русские кузнецы, является горн, изображенный на рис. 61.
61. Горн с боковым дутьем
62. Горн с нижним дутьем: 1 — воздушная камера; 2 — чугунное сопло; 3 — ящик для воды; 4 — отверстие для удаления шлака
Сам горн может быть земляным с деревянными стенками (срубом) или кирпичными, как показано на рисунке. Его под представляет углубление, к которому сбоку подводится дутье: в стенку горна вставляется фурма или так называемое сопло, которое изготовляется из чугуна или меди.
В деревенских кузницах часто соплом служит старая чугунная втулка для колес. Для долговечности такого горна рекомендуется замазывать края фурмы глиной с песком. Это не дает шлаку свариваться с металлом и кирпичом, что позволяет быстро ремонтировать горн.
На рис. 62 показан современный кузнечный горн с нижним дутьем. Ниже пода горна находится воздушная камера У, в которую сбоку подводится воздух. Камера сообщается с горном с помощью легко заменяемого чугунного сопла 2, снабженного одним или несколькими отверстиями для воздуха. Дно камеры имеет клапан 4 для прочистки (удаления падающих в камеру кусочков угля, золы и т. д.). Рядом с горном помещается ящик с водой 3.
Недостаток первого горна заключается в том, что каменная стенка мешает нагреву более сложных заготовок, второй горн, изображенный на рис. 62, позволяет нагревать заготовки любой сложности и относительно большой величины, так как очаг горна располагается в центре пода. Этот горн сложнее в изготовлении, он имеет чугунные сопла, которые заменяются.
63. Усовершенствованный горн с нижним дутьем: 1 — подовая доска; 2 — обожженные кирпичи; 3 — передвигающаяся чугунная рама
Оригинальную конструкцию представляет горн, изображенный на рис. 63. Этот горн усовершенствован, дутье подводится снизу и через щели подовой (чугунной) доски 1 поступает в массу угля.
Воздух охватывает большую площадь этой доски, поэтому она хорошо охлаждается и предохраняется от прогара. Она лежит в плоскости пода горна, в котором нет углублений. Уголь придерживается с боков с помощью хорошо обожженных кирпичей 2, лежащих в рамке из четырех чугунных плит 3, которые можно сдвигать и раздвигать. Следовательно, в зависимости от размеров обрабатываемого предмета можно уменьшать или увеличивать площадь огня, что очень важно при художественной ковке. Недостаток этого горна заключается в том, что заготовка находится на близком расстоянии от подовой доски, воздух, насыщенный кислородом, поступает из щелей и, не успевая перегореть, касается заготовки. Это вызывает образование большой окалины. При пользовании этим горном нужно внимательно следить, чтобы между подовой доской и заготовкой было достаточно угля, который способствует выгоранию кислорода и предохраняет заготовку от окисления.
Дутье в кузнечных горнах обычно обеспечивается центробежным вентилятором.
При правильном нагреве увеличивается его вязкость и пластичность металла. Например, малоуглеродистые стали при 15°С имеют сопротивление 60 кг/мм2, при 850°С — 9 кт/мм2, при 1200°С — 4,5 кг/мм2. От нагрева происходят внутренние изменения в структуре металла. Продолжительность пребывания металла в нагретом состоянии способствует росту кристаллов, что влияет на механические свойства его. Поэтому правильно нагретый металл можно легко ковать, небольшими усилиями вызывая значительную пластическую деформацию.
Режим нагрева разных марок стали неодинаков.
В табл. 12 приведены температуры начала и конца ковки углеродистых сталей, применяемых для художественной ковки и изготовления инструмента.
Необходимо научиться определять температуру нагретого металла на глаз по цвету изделия. Этот метод не совершенен, но в практике художественной ковки необходим, так как позволяет избежать наиболее грубых ошибок при нагреве (перегрев, пережог), и для приблизительных оценок температур нагрева поковок вполне пригоден.
