• Из истории художественной ковки металла

    Из истории художественной ковки металла.

    Издревле русские кузнецы (с VI-VIII веков н.э.) владели всеми приемами свободной ковки, кузнечной сварки, горновой пайки меди, умели производить термическую обработку изделий.

    При том уровне техники от мастера требовалось много умения, навыка, опыта в обращении с металлом. Различить, например, сорта стали можно было только по цвету и характеру искры или излому, а степень нагрева при ковке, закалке и сварке - по цвету раскаленного металла (каленого) на глаз; о температуре отпуска стали мастер судил по цветам побежалости и т.д. Интересно, что древнерусские кузнецы с большим искусством производили не только украшения к костюмам - пряжки, перстни, застежки, браслеты, подвески, ожерелья, оплечья или украшения конской сбруи, но и петли на ларцы и сундуки, оковки для них, дверные замки, мечи, шлемы, кольчуги, боевые топоры, всевозможную бытовую утварь и великое множество других железных кованых изделий.

  • Двурогая наковальня

    Двурогая наковальня.

    Верхняя горизонтальная плоскость называется лицом, или наличником, на ней выполняются все основные кузнечные работы. Поверхность лица термообрабатывается до твердости 45-50 HRC и шлифуется. Боковые грани наковальни должны образовывать с лицевой поверхностью угол 90°, а ребро должно быть довольно острым и не иметь сколов и заминов. На ребре проводят гибку изделий, раздачу материала, а также другие вспомогательные операции.

  • Горны стационарные

    Горны стационарные.

    Для размещения очага и разогреваемых заготовок необходим постамент или его еще называют стол-лежанка. Это основа стационарного горна. Постамент обычно устанавливают в середине задней стены кузницы и его высота зависит от роста кузнеца. Для удобства переноса заготовки из горна на наковальню и обратно высота постамента должны быть примерно 700-800 мм, а площадь горизонтальной поверхности стола обычно равна 1x1,5 или 1,5x2 м.

  • Горны простейшие

    Горны простейшие.

    Для ручной ковки наиболее приемлемы горны открытого типа, позволяющие нагревать и короткие и длинные поковки в любой их части (в том числе и средней). Они просты в обслуживании и удобны в работе, быстро нагреваются. Для разжигания холодного горна горновое гнездо очищают от золы и шлака, продувают фурму, насыпают небольшой слой угля, оставляя отверстия фурмы свободными, затем зажигают древесную стружку или тряпки смоченные керосином, сверху засыпают второй слой угля и дают слабое дутье. Когда уголь разгорится, добавляют еще угля и постепенно увеличивают дутье. В горне, благодаря спеканию угля, образуется твердая корка, под которой развивается высокая температура.

  • Горны переносные

    Горны переносные.

    Из уголков сварен постамент горна, стол горна выложен огнеупорным кирпичом. На верхние горизонтальные уголки кладется фурма. На высоте 15 см от основания к зольнику приваривается патрубок с внутренним диаметром 30 мм, в который вставляется конец шланга пылесоса. Необходимо иметь в виду, что шланг должен быть вставлен в верхнее гнездо пылесоса, работающее на выброс воздуха из пылесоса, а нижнюю чашку пылесоса (под пылесборником) снимают и в таком виде пылесос устанавливают на подставку.

  • Горны

    Горны.

    Сталь куют в нагретом состоянии; только разогретый металл становится пластичным и легко поддается деформации. Существует определенный интервал температур начала и конца ковки для каждого сорта стали.

  • Эксперименты

    Эксперименты.

    Нужно рассказать о часто упоминаемом в специальной литературе эксперименте ученых Донецкого политехнического института, в итоге которого был получен удивительный металл. Ученые задумали получить сталь непосредственно из руды, а для этого окатыши чистой руды проплав-ляли в установке электрошлакового переплава с графитовым электродом. Восстанавливаемый металл капля за каплей проходил через толстый слой жидкого шлака, почти полностью очищался от разнообразных примесей и сильно науглероживался.

  • Чугун-сталь-железо

    Чугун-сталь-железо.

    Эта структура получается, например, при сплавлении в тигле чугуна и обрезков железа. При не слишком длительной выдержке чугун, сплавляясь с железными частицами, науглероживает, поверхностный слой приобретает свойства и структуру стали, а сердцевина у них остается железной.

  • Чугун-сталь

    Чугун-сталь.

    Это сочетание можно получить сплавлением чугуна со сталью. Аналогичная структура получается при определенных условиях кристаллизации однородного высокоуглеродистого расплава, в результате которой формируется развитая цементитная сетка по границам крупных дендритов. Содержание углерода в композите этого типа иногда превышает 2 %.

  • Узоры клинков

    Узоры клинков.

    В зависимости от размеров рельефа, тщательности отковки и шлифовки клинка узор может представлять собой либо концентрические овалы, либо разомкнутые, волнистые фигуры, напоминающие ряд сосулек или сталактитов, свисающих с обуха клинка.

  • Структура настоящего литого булата

    Структура настоящего литого булата.

    После грамотно проведенной ковки, структура литого булата высшего сорта состоит из мелких округлых частиц цементита, неравномерно распределенных в матрице, состоящей из ультрамелких равноосных зерен. Причем и прочное волокно от матрицы, и сами зерна матрицы отделены друг от друга некристаллическими, полуаморфными участками с очень высокой плотностью дислокации, что делает структуру металла похожей на мокрый, пластичный песок, в котором твердые округлые песчинки разделены тонким слоем воды.

  • Сталь-железо

    Сталь-железо.

    В этом случае, при использовании наиболее древних технологий выплавки стали, слиток состоит из спекшихся железных зерен со стальной оболочкой переменного по толщине состава. Структуру такого же типа имеет и железо-стальной композит, получаемый с помощью кузнечной сварки стальных и железных пластин или прутков. Среднее содержание углерода в таком материале в большинстве случаев не превышает 0,8 %.

  • Средневековые методы получения булата

    Средневековые методы получения булата.

    В средневековье применялись два основных метода производства литой узорчатой стали и один дополнительный, а именно: неполное расплавление (с остатками твердой фазы) замедленная дендритная кристаллизация однородного расплава и длительный отжиг высокоуглеродистой стали. Впрочем, существовали и комби-нированные способы, когда расплав чугуна с мелкими включениями железа медленно кристаллизовался, а затем дополнительно подвергался отжигу. В сочетании с грамотной ковкой и закалкой это обеспечивало получение булатных клинков с великолепными узорами.

  • Секреты булата

    Секреты булата.

    Наиболее полно исследовал методы производства литых разновидностей узорчато-го металла русский металлург, генерал-майор корпуса горных инженеров Павел Петрович Аносов, который в 30-х годах прошлого столетия выплавил на Златоустовском оружейном заводе булат самого высокого качества и указал основные способы его производства.

  • Сварочная сталь

    Сварочная сталь.

    Кузнечную сварку губчатого, кричного металла применяли еще в самом начале железного века, т.е. 3500 лет назад. Эта технологическая особенность нашла отражение в самом названии древнего металла - сварочное железо. И в более поздние времена кузнечная сварка была неизменным спутником производства высококачественного металла. Суть технологии кузнечной сварки заключается в сближении очищенных от загрязнений и раскаленных поверхностей металла до расстояний, близких к межатомным. Тогда во время проковки происходит взаимопроникновение атомов, как бы сшивающее контактирующие куски металла.

  • Прокатка

    Высокопроизводительным методом сварки высоколегированных сталей является прокатка пакета шлифованных или очищенных другим методом пластин на вакуумном прокатном стане, где нагрев заготовки и ее прокатка в валках производится в вакууме, исключающем окисление поверхности заготовки.

    Величина свариваемого вакуумной прокаткой пакета может быть весьма значительной. Например, один из работавших в СССР вакуумных станов мог прокатывать нагретый до 1200 °С многослойный пакет толщиной 10 см, шириной 80 см и длиной два с половиной метра! В принципе, на нем можно получить 150 кг хорошего пятисотслойного дамаска любого состава за один цикл.

  • Правильная ковка

    Слитки ликвационных булатов, ровно как и клинки из них, расковывают при нагреве до невысоких температур, не превышающих 800-850 °С. Это совершенно обязательное условие, иначе, при более сильном разогреве, карбидные частицы полностью растворяются и узоры исчезают. Аносов по этому поводу писал, что ...потеря узоров при ковке булата составляет вину кузнеца.

  • Получение лучшей стали

    При каждой сварке, будь то в Японии, Златоусте или Золингене, из металла выгорает некоторое количество углерода. Современными исследованиями было установлено, что при первой сварке рых-лого пакета с большой суммарной поверхностью частиц выгорает примерно 0,3 % углерода. При каждом из последующих удвоений снижение содержания углерода составляет уже только 0,03 %. Многократные сварки прекращались, когда кузнецы снижали содержа-ние углерода в металле до желаемого уровня. Говорят, что металл считался готовым, когда отрубленная от пакета проба после закалки начинала поддаваться очень твердому напильнику. Это свидетельствовало о снижении содержания углерода до уровня около 0,7 %.

  • Получение лучшей (дамасской) стали

    Производили дамасскую сталь разными методами. Так, например, Беруальдо Бьянчини, автор вышедшей в 1829 г. книги О дамасских клинках турецкого типа, писал, что ...масса, употребляемая сегодня для создания дамасских клинков, в точности та же самая, какая идет на изготовление клинков совершенно ординарных, т.е. равномерная смесь стали и железа в соотношении два к одному. Вытягивание дважды рафинированных болванок в полосу и последующее выковывание клинка между двух штампов происходит также, как и при изготовлении обычного клинка. Единственное различие состоит в том, что штамп для дамаска должен быть снабжен различными рельефами, которые желательно перенести на клинок. При ковке молотом сменяющие друг друга листы стали и железо клинка вдавливаются в углубления штампа, в результате чего возникают углубления или рельеф, которые, будучи затем спилены, дают желаемый узор.

  • Повышение твёрдости. Алмазные клинки

    Необычный способ повышения твердости Дамаска с чугунными прослойками описывает кузнец-оружейник В.И.Басов. По этому способу готовый многослойный пакет с тонкими сверхуглеродистыми прослойками нагревают до 1170-11 80 °С и после небольшой выдержки резко охлаждают в ледяной воде до 800-850 °С. При сильном нагреве чугунные прослойки частично расплавляются и металл насыщается растворенным углеродом до высокой концентрации. При резком охлаждении металл очень сильно сжи-мается и часть углерода в структуре прослоек превращается в... алмаз. По словам Басова, после ковки при невысоких температурах (не более 800 °С) твердость такой алмазной стали может достичь запредельного показателя — 76 НКС (для сравнения: твердость напильника составляет всего около 62 НКС).