недогревов и перегревов и, как следствие, существенно снизить уровень закалочных деформаций. Ко всему, солевая закалка защищает поверхность от окисления и обезуглероживания.
Многие процессы и Новосильским кузнецам ведомы, но они совершено не понимают закономерности. Оттого у них процесс лотерею напоминает и сильно зависит от загрязненности железа, угля и физического состояния кузнеца. Сегодня он с одной скоростью бубнит заговор, завтра с другой, послезавтра отвлёкся на птичку-невеличку. Чтобы сию угадайку свести к минимуму понадобилось аккурат четыре составляющих: песочные часы, контроль температуры стали по цветам каления, а отпуска по цветам побежалости, примитивный склерометр Тёрнера, да методики определения углерода в укладе по цвету высекаемой искры и подсчёта через лупу зёрен и прослоек угля на срезе. У нас на это дело Прошка поставлен. Ох и глазастый парень, часами сидел скрючившись, с линейкой и высчитывал количество и размеры «угольных пятен».
Получив более-менее точные данные, сумел вычислять точки Чернова и выстраивать технологические карты, привязанные к типу уклада и изготавливаемому изделию: цикл обработки, время закалки, время отпуска, отжиг и прочие параметры.
Диаграмму читать не трудно, по оси ординат — температуры, по оси абцисс — химические составы. Слева феррит, справа углерод. Количество углерода растёт слева направо. Зная количество углерода в стали и температуру элементарно вычислить фазовый состав и режим термической обработки. Просто как дважды два. Микроструктура закаленной стали напрямую зависит от её химического состава и условий закалки, то есть температуры нагрева и режима охлаждения.
Новации сии объяснял ковалям простыми словами. Конечно, насколько это было возможно. Например, ту же диаграмму железо-углерод, никто так и не понял. С кристаллами же, наоборот быстро сообразили, что к чему. Тут как дело вышло. Чтобы сделать нормальную линзу пришлось городить оптический стол, уж извините формулы из головы выветрились. Когда же с ней всё получилось, подумал, а что мне мешает сделать микроскоп? Помнится, мы его в школе мастерили из подручных материалов. Тем более прозрачных кусочков стекла для линз всего ничего требуется, на порядок меньше, чем для подзорной трубы. Единственное, схему подсветки изменить чтобы наблюдать непрозрачные материалы.
Как тубус изготовили, так в кузне и прописался. Отшлифовали образец, протравили, чтобы проявить структуру распределения углерода и смотрим с подсветкой. Ежели на изломе узор морозный, то ледебурит. Угля в такой поковке до шести частей на сотню, а металл негодный, так как обладает высокой твёрдостью и хрупкостью. Ежели завитки, словно узор на пальцах, то перлит тот обрабатывать куда легче. Зёрна мелкие, словно просо, это сорбит. Цементит, похож на растрескивающуюся при жаре землю. Потихоньку, помаленьку составили альбом. Микроскоп, вкупе с неплохой точностью определения процента углерода по слоям давал уникальный механизм коррекций режимов закалки и отпуска. Куда лучше, чем проводить те на глазок.
Вроде кивали, соглашались, но как обычно списывали на волхование. Дескать Прохор, какие-то порошки, да жабьи кости мешает и уголь заговаривает оттого и уклад добрый выходит. На деле, за качество отжига и закалки стоит поблагодарить печи. Закалочную и печь отпуска. Обе сложены с двойными стенками, между ними, для более стабильной температуры порошок «шамотный» засыпан, тот, что из негодных кирпичей изготовили.
С быстрым нагревом и охлаждением большие проблемы. Полноценный холодильник сделать пока не можем. Не зря отказ от твёрдотопливных печей, в пользу газовых, а после, электрических произошёл, из-за невозможности нормального регулирования температуры. Ведь за угольной печью, как и за горном постоянно требуется присмотр. Пришлось выдумывать натуральную дичь: выдвижную топку. Что-то похожее вроде бы имелось в продвинутых каминах, но у нас то, закалочная печь! Использование рекуператоров для подогрева и принудительной подачи холодного воздуха, вкупе с выдвижной топкой и аккумуляторами тепла давали какие-никакие, но механизмы регулирования температуры. Печи то муфельные, то есть поковки непосредственно с углём не соприкасаются.
Добрын здорово помогал с составлением контрольной таблицы цветов каления. В печи, напротив смотрового окна находился пруток, по которому мы отслеживали температуру в любой зоне муфеля. В какой-то момент кузнец понял то, что я постоянно ему «втирал»: температура и время выдержки на каждом этапе зависят исключительно от количества угля в укладе! Никакие наговоры и жабьи лапы не могут сделать нож лучше, чем отжиг по правилам. Соревнования часто устраивали. Брали одинаковый уклад, он по старине, а я по-новому «варил». После, полученную полоску на разлом, да на твёрдость, испытывали. Ну и какие у него шансы, когда у меня за плечами семьсот лет эволюции металлургии? Если бы без научного подхода, только по старине варить, то да, сам бы в лужу сел.
После, сообразил отчего он то и дело в смотровые окошки заглядывает. Опытные искусники критические точки Чернова [2] на глаз видят. Далеко не в каждой поковке и не всегда, но видят. Сам до такого уровня не дорос, без термометра качественную закалку не проведу. Наблюдая изменения цветов каления при нагревании и охлаждении, кузнецы, не понимая сути происходящих в стали процессов, ориентировались на переходы цвета едва различимые глазом и понимали, когда следует начинать или наоборот закончить закалку-отпуск. Другое дело, ты пойди, под слоем угля разгляди эти перепады. Ко всему ты замечаешь оттенки, когда уголь и железо из одно места. Чуть поменялся состав и всё, никаких отблесков не заметишь. То есть «местное» железо кузнец видел, а чужой уклад «поймать» было нереально. Вот на этот случай и нужна диаграмма, таблица цветов каления и эталонные температурные штырьки.
Температуру в закалочной печи регулировать легче, чем в горне. В муфеле поковка чистая, без пыли, «точки Чернова» видеть куда легче. Заметил, что эталонные стерженьки «заиграли», посмотрел содержание углерода в укладе по таблице и понимаешь через сколько в окошко заглянуть. Здесь и времени экономия, и удобство. Добрын как разобрался, остальным то мигом разъяснил науку «своими» словами. После его объяснений подмастерья и контролёры, как ошпаренные по кузне летали и присесть на стул не могли. Жёстко он с молодыми обходится, чем-то дядю Трофима напоминает.
После отпуска изделия измеряли, доводили напильником или шлифовали при необходимости, а после воронили олифой. Самые же нагруженные и ответственные инструменты воронили щёлочью. [2] Опять же, в Черниговском княжестве, воронение известно с X века, да только далеко не всем. А у нас качество куда лучше выходило. Воронили не маслом, а олифой и уклад перед этим шлифовали и обезжиривали щёлочью. Для получения синего цвета, наиболее подходящего для воронения, быстро подобрали правильную температуру и режим нагрева. Процесс окунания, повторяли до пяти раз, добиваясь нужного оттенка.
В столярном цехе для инструмента резали ручки из вяза или рябины и
