Про процеси при куванні; нагрів заготовок
При куванні виробів майстрам доводиться мати справу з матеріалами (сталями різних марок, кольоровими металами, сплавами), які мають найрізноманітніші фізичні, механічні та технологічні властивості.
Найбільш широко в ковальських роботах використовується сталь - сплав заліза з вуглецем. Залежно від кількості вуглецю сталі підрозділяються на низьковуглецеві (до 0,25% С), середньовуглецеві (0,25-0,6% С) і високовуглецеві (0,6-2% С). Підвищення вмісту вуглецю збільшує твердість і закаливаемость стали, але знижує теплопровідність і гнучкість.
З кольорових металів в ковальській справі використовують в основному мідь і алюміній, а також їх сплави, наприклад латуні (Л90, Л80, Л68, Л62 і ін.), Бронзи (БрОЦ4-3 і ін.).
Всі метали і сплави мають полікристалічні будову, тобто складаються з окремих міцно зрощених один з одним зерен металу, між якими розташовуються у вигляді тонких прошарків неметалеві включення оксидів, карбідів і інших з'єднань. Зерна, в свою чергу, також мають кристалічну будову, їх розміри становлять 0,01-0,1 мм.
При куванні деформація протікає головним чином внаслідок ковзання зерен відносно один одного, так як зв'язок між ними слабкіше, ніж міцність самих зерен.
В результаті кування зерна металу витягуються в напрямку течії металу, що веде до утворення дрібнозернистої строчно структури (чим дрібніше зерна металу, тим він міцніше). Одночасно витягуються неметалеві включення, що можна спостерігати навіть неозброєним оком.
Мал. 1. Діаграма стану залізо - вуглець
Вище лінії GS все стали мають структуру аустеніту - однорідного твердого металу, що складається з однакових за складом і будовою зерен.
При нагріванні вуглецевих сталей до температури нижче критичної лінії PS = 723 ° C в них не відбувається змін структури.
Це важлива і відповідальна операція, від якої залежать якість виробу і стійкість інструменту. Ковку, як правило, проводять, нагріваючи метал до так званої кувальної температури з метою підвищення його пластичності і зниження опору деформації. Температурний інтервал кування залежить від хімічного складу і структури оброблюваного металу.
Слід також враховувати, що при нагріванні вуглецевих сталей відбувається вигоряння вуглецю з поверхневого шару виробу на глибину до 2-4 мм, що веде до зниження міцності і твердості стали, до погіршення її закаливаемости.
Кувати заготовку слід тільки тоді, коли вона рівномірно прогріється. Для кожної марки сталі є свій температурний інтервал ковки, тобто визначені температури початку кування Тн і її кінця Тк. В результаті нагрівання металу трохи вище температури Тн метал набуває грубозернисту структуру, його пластичність знижується. Нагрівання металу до ще більш високої температури призводить до непоправного браку - пережогу, в результаті чого метал при куванні руйнується.
При куванні заготовок, нагрітих нижче температури Тн, можливе утворення тріщин. Тому при куванні слід пам'ятати прислів'я: «Куй залізо, поки гаряче». Тобто кувати метал необхідно в температурному режимі Тн тк (заштрихована зона на діаграмі стану залізо - вуглець). Температуру нагрітого металу можна визначити за кольором розжарювання і мінливості, а марки стали - по іскрі (див. Табл.).
Залежність гартування заготовки від температури нагріву