Заготовки для кузницы. Свойства стали

Время отпуска зависит от размеров детали.

В табл. 7 приведены примеры режимов термической обра-

Таблица 7

Режимы термообработки конструкционных и инструментальных углеродистых сталей

ботки различных сталей и их твердость после термообработки. Иногда закалку совмещают с отпуском, эта операция называ ется закалкой с самоотпуском. В этом случае при закалке про водят неполное охлаждение. Охлажденную не полностью в за калочной среде деталь вынимают из охладителя и следят за по явлением цветов побежалости на обработанной режущим инст рументом или наждаком поверхности.

Каждой температуре нагрева (220—350° С) соответствует оп ределенный цвет побежалости.

Темпера тура, ° С

Цвет побежалости

Темпера тура, ⁰ С

Цоет побежалости

220 230 240 250 260

Светло-желтый (соломенный)

Золотистый Коричневый

Красно-коричневый Пурпурный

280 300 320 330—350

Фиолетовый

Синий (васильковый)

Светло-голубой

Светло-серый

При появлении этого цвета деталь окончательно охлаждают в охладителе. Закалка с самоотпуском требует навыка и соот ветствующей тренировки.

Цементация — насыщение поверхности стальных изде лий углеродом.

После цементации обычно проводят закалку с отпуском. В ре зультате поверхность, насыщенная углеродом, будет твердой и стойкой к износу, а сердцевина детали — вязкой.

Цементацию в условиях сельской кузницы наиболее просто произвести при помощи твердого карбюризатора — науглера-живающей смеси. Карбюризатор состоит из 20% углекислого бария и 80% древесного угля или 25% кальцинированной соды и 75% древесного угля.

Детали упаковывают в ящик, тщательно пересыпают карбю ризатором так, чтобы каждая деталь со всех сторон была окру жена слоем карбюризатора в 10—20 мм. Ящик закрывают крышкой и обмазывают ее глиной. Температура процесса 900— 950°С Время цементации зависит от глубины цементации (для слоя 1,2 мм нужно 12—15 ч).

В табл 8 представлены основные группы деталей сельскохо зяйственных машин и режимы их термической обработки.

Заготовки для кузницы. В качестве исходного материала для ковки применяют или предварительно прокатанные в ме таллургических цехах заготовки, или используют слитки, полу ченные заливкой жидкого металла в специальные формы — из ложницы.

Жидкую сталь заливают в подогретую изложницу. Благо даря высокой теплопроводности стенок изложницы поверхност ный слой стали быстро охлаждается и затвердевает, об­разуя как бы скорлупу из застывшего мелкозернистого металла, внутри которой находится жидкая сталь. Затем затвердевание идет медленно с образованием удлиненных в поперечном на правлении зерен. В центральной части слитка нет явно выра женной направленности зерен. При затвердевании объем стали уменьшается. Однако первоначальная форма слитка определя ется формой изложницы. Следовательно, в конце затвердева ния слитка не хватит жидкого металла, чтобы заполнить ем кость, образованную по форме изложницы, и получится пусто-

та, которая называется усадочной раковиной. Вокруг усадочной раковины расположена зона неполного образования металлических зерен (за счет недостаточного количества жидкой стали) — усадочная рыхлость.

 Усадочная раковина и усадочная рых лость — это пороки слитка.

Содержание примесей в центральной части слитка больше, чем по краям. Это явление называется ликвацией.

Слиток может иметь следующие де фекты: газовые пузыри, не успевшие вы делиться в процессе застывания; шлако вые включения — остатки шлака в метал ле; трещины, образовавшиеся при быст ром охлаждении в результате действия внутренних напряжений.

В зависимости от величины дефекта и места его расположения слитки испрзз-ляют или бракуют.

Верхнюю часть слитка (рис. 3) при ковке удаляют, так как в ней находится усадочная (раковина.

В сельских кузницах слитки исполь зуют редко, а обычно применяют про катанные заготовки Основные профили к\знечных заготовок приведены в табл 9.

Все заготовки, поступающие в кузни цу, должны сопровождаться документа-удостоверяющими их качество (рис. 4). В сертификате указывают: завод-изготовитель, марку стали, химический состав, размер, вес партии, механические свойства, номер плавки и другие сведения, предусмотренные ГОСТ.

Штамп завода

 Сертификат №

Основные профили кузнечных заготовок

Наименование заготовки ГОСТ

Размер, мм

Графическое обозначение

Болванка обжатая

4692—57

Ог 140x140 до 450X450

Заготовка квадрат-лая

4693-57

От 40x40 до 250x250

Сталь горячекатаная круглая

2590-57

5-250

Сталь горячекатаная шестигранная

2879-57

а — 8-100

Сталь прокатная поло совая

103—57

а — 12-200 б — 4-60

Сталь прокатная угловая равнобокая

8509—57

а — 20-250

Сталь прокатная уг ловая неравнобокая

8510—57

а — 25-250 б — 16-160

Сталь прокатная Балки двутавровые

8239-56

h — 100-700

1 -2% С'г

Прокатная сталь выпускается металлургическими заводами в виде штанг (прутков) длиной около 6 м. Сталь меньше 30 мм в диаметре поставляют в пачках весом до 10 т, сопровождаемых двумя бирками, на которых ставят марку стали, номер плавки и товарный знак завода-изготовителя. Сталь диаметром более 30 мм имеет такое клеймо на каждом прутке на расстоянии 50—100 мм от конца или на торце штанга. Кроме того, сталь маркируют цветной ираокой в соответствии с указаниями стан дартов (табл. 10).

Приближенно марку стали можно определить по искре (рис. 5). Для этого к кругу наждачного точила слегка прижи мают пруток стали, марку которого хотят определить, и наблю дают за вылетающими искрами.

§ 2. ТВЕРДЫЕ СПЛАВЫ

Для изготовления режущего инструмента, а также для на плавки рабочих поверхностей лемехов, лап культиваторов и других подобных деталей сельскохозяйственных машин приме няют твердые сплавы. В зависимости от способа получения твердые сплавы можно подразделить на литые — наплавочные (табл. 11) и металлокерамические, полученные прессованием или спеканием.

Литые сплавы наплавляют на рабочие поверхности быстро изнашивающихся деталей машин, приспособлений и т. п.

Таблица 11

Химический состав и твердость литых сплавов

Металлокерамические сплавы приготовляют из мелкого по рошка вольфрама или другого тугоплавкого металла и связу ющего порошка кобальта или никеля. После тщательного перемешивания этих порошков смесь прессуют под большим давлением и спекают при высокой температуре. Полученные пластинки припаивают на режущие кромки резцов, фрез, сверл или используют в виде пластинок, колец, втулок и т. д., так как они имеют очень большую твердость HRC 82—86 (условно) и стойкость при температуре до 800° С

Наиболее распространены следующие марки металлокерами-ческих твердых сплавов: ВК.-6 (6% кобальта, 94% карбида вольфрама) и Т15К6 (6% кобальта, 15% карбида титана, 79% карбида вольфрама).

§ 3. ЦВЕТНЫЕ МЕТАЛЛЫ И ИХ СПЛАВЫ

В современном машиностроении цветные металлы находя г широкое применение, а в самолетостроении, радио- и электро технике являются основными материалами.

Цветные металлы используются главным образом в виде сплавов

Медь и ее сплавы. Чистая медь — хороший проводник элек тричества и тепла; она отличается высокой пластичностью По этому ее используют для изготовления электрических проводов, электродных пластин и т. п.

Наибольшее применение в промышленности находят сплавы меди — латуни и бронзы.

Латунь — это сплав меди с цинком. Процентное содержа ние цинка в сплаве колеблется от 4 до 40%. Латуни делятся на литейные и обрабатываемые давлением..

Из латуни, обрабатываемой давлением, изготовляют радиа торные трубки, краники, втулки, детали машин, работающих в морской воде. Латуни этой группы хорошо куются в горячем и холодном виде.

Литейные латуни применяют для изготовления литой арма туры и шестерен, работающих в воде, литых подшипников и втулок, гребных винтов

Бронза — сплав меди с оловом и с другими металлами. В зависимости от состава бронзы делятся на оловянистые и без-оловянистые (алюминиевые, кремнистые, свинцовистые).

Оловянистая бронза содержит, кроме олова, цинк и свинец Она обладает хорошими литейными и антифрикционными свой ствами, высокой прочностью и твердостью, коррозионной стой костью.

Поэтому эту бронзу широко используют для отливки водо проводной и отопительной арматуры и деталей, работающих в морской воде.

Алюминиевая бронза —сплав меди с алюминием и некоторы ми другими металлами. Она обладает высокой прочностью, пластичностью, коррозионной стойкостью. Однако литейные свойства этого сплава хуже, чем у оловянистой бронзы.

Кремнистая бронза содержит, кроме меди, 2,5—3,5% крем ния и 1—5% марганца. Она имеет высокую прочность, упру гость и удовлетворительные литейные свойства. Используют ее для изготовления пружин, лент и для фасонного литья.

Свинцовистая бронза —сплав меди со свинцом и другими ме таллами. Она обладает хорошими антифрикционными и анти коррозионными свойствами Из нее изготовляют вкладыши под шипников.

Алюминий и его сплавы. Алюминий — легкий металл сереб ристо-белого цвета. Он обладает хорошей пластичностью, элек тропроводностью и теплопроводностью и имеет низкую темпера туру плавления.

В чистом виде алюминий применяется в электротехнике для проводов, кабелей, шнуров, в промышленности из него изготов ляют детали машин и посуду.

Алюминий образует много сплавов с медью, кремнием, же лезом, магнием и марганцем. Эти примеси значительно повы шают прочность алюминия. Особенно распространены сплавы типа дюралюминий, из которых делают детали самолетов.

Антифрикционные сплавы (баббиты). Особую группу спла вов цветных металлов составляют баббиты.

Баббит представляет собой сплав олова и сурьмы с неболь шой добавкой меди. Он применяется для заливки подшипников и вкладышей подшипников скольжения.

Для наиболее ответственных подшипников турбин и турбо генераторов применяют баббит Б83, содержащий 83% олова, 10—12% сурьмы, 5,5—6,5% меди.

Кроме оловянистых, существуют кальциевые и свинцово-сурьмянистые баббиты.

Баббиты имеют низкую температуру плавления, благодаря чему их очень легко заливать в расплавленном виде в полости рабочих поверхностей подшипников.

Вкладыши подшипников скольжения тракторных двигателей в настоящее время изготовляют из антифрикционного сплава АСМ (3,5—4,5% сурьмы, 0,3—0,7% магния, остальное — алю миний). Их штампуют из биметаллической ленты, получаемой прокаткой полосы сплава АСМ с полосой из малоуглеродистой стали. Такой вкладыш очень прочен и обладает высокими анти фрикционными свойствами.

§ 4. КОРРОЗИЯ МЕТАЛЛОВ И СПЛАВОВ

Коррозия — разрушение металла или сплава под действием окружающей среды. Различают химическую и электрохимичес кую коррозии.

При химической коррозии металл или сплав, взаи модействуя с газами при высоких температурах или с жидкос тями — неэлектролитами, образует различные химические сое динения, т. е разрушается.

При электрохимической коррозии металл или сплав, взаимодействуя с электролитом, переходит в раствор в виде положительно заряженных частиц.

Особенно сильно подвергается коррозии железо. Это объяс няется тем, что пленка окислов железа — ржавчина — рыхлая и не предохраняет металл от дальнейшего разрушения.

Алюминий окисляется сильнее железа, но на его поверхности образуется очень прочная пленка окисла, которая защищает металл и не дает ему разрушаться дальше.

Разрушения, причиняемые коррозией, очень велики. Поэтому разработаны следующие методы защиты металлов:

а) покрытие металла красками или лаками, образующими
после высыхания сплошную защитную пленку;

б) смазывание поверхности металла невысыхающими масла-
ми, образующими защитную пленку;

в) оксидирование или воронение стали, при котором образу-
ется прочная пленка. Такая защита эффективна в сочетании со
смазками;

г) покрытие одного металла другим, предохраняющим
основной металл от коррозии. Примером такого покрытия явля-
ется цинкование. Оцинкованная сталь не ржавеет даже при
частичном нарушении цинковой поверхности.

В большинстве случаев сельскохозяйственные машины раз рушаются в результате коррозии, а не поломок или износа.

Контрольные вопросы

1 Что называется сталью?

2 Какие основные химические элементы входят в состав стали'

3 Как определяется и обозначается твердость стали'

4. Как влияют на свойства стали отдельные химические элементы'

5. Как обозначаются марки конструкционных, инструментальных и ле-
гированных сталей'

6. Что называется структурой стали'

7 Что происходит со сталью при нагреве ее выше 723°С 8. Что называется термической обработкой стали' 9 Как проводится закалка стали' 10. Что .называется отпуском стали'

11 Как произвести цементацию деталей' С какой целью производится эта работа'

12. Как распознать марку стали в прутках'

13. Какие существуют виды твердых сплавов'

14 Каким образом получают сплавы методом порошковой металлургии' 15. Какие сплавы называются латунями'

16. Что такое бронза и каков ее состав'

17 Где применяются латунь и бронза'

18. Какие полезные свойства у алюминия'

19. Сколько сплавов алюминия вам известно и где они применяются'

20. Для чего применяют баббиты'

21. Что такое коррозия металла'

22 Какие существуют способы защиты от коррозии'

Глава II

НАГРЕВ СТАЛИ ПЕРЕД КОВКОЙ

Ковкой называется горячая обработка металлов, при которой от ударов или давления изменяются геометрические размеры заготовки

Путем ковки изготовляют многие ответственные детали машин, валы, шестерни, оси, ползуны, вилки

По способу механического воздействия на заготовку ковка разделяется на ручную и машинную

Ручная ковка проводится ручным инструментом на нако вальне, машинная — на молотах и прессах

Ковка может быть свободной и закрытой. При сво бодной ковке металл сдавливается с дв\х сторон наковальней и инструментом В случае закрытой ковки течение металла ограничивается со всех сторон стенками штампа, поэтому за крытая ковка обычно называется горячей штамповкой. Для получения нужной геометрической формы в штампе выре зана полость, копирующая будущую деталь

Полученные в результате ковки изделия называют поковка ми. Из поковок изготовляют детали машин и различный инст румент.

Ковке поддаются только такие металлы, которые в горячем состоянии пластичны, т. е. мягки и способны изменять геоме1- рпческую форму без разрушения.

Основным металлом, обладающим этим свойством, явля ется сталь.

§ 5. УСЛОВИЯ НАГРБВА

Чтобы заготовка стала более пластичной и легко ковалась, ее нагревают до определенной температуры в зависимости от марки стали (табл. 12).

Нагревать сталь до очень высоких температур нельзя, так как происходит чрезмерный рост зерен. Явление значительного роста зерен стали при нагреве ее до высоких температур назы вается перегревом. При эксплуатации деталей из остывшей