Металл для ковки: Металлы для ковки | Мир ковки

Содержание

Металлы для ковки | Мир ковки

Ковкое железо. Ковкое железо является древним материалом кузнечного промысла, сопротивляемость коррозии которого намного выше, чем у современных сталей. Это доказывают кованые изделия, прекрасно сохранившиеся на протяжении веков. Ковкое железо может быть двух типов – пудлинговый чугун и древесноугольный чугун.

Пудлинговый чугун

 Массово производить пудлинговый чугун начали в конце 18 века. Его делали в угольных печах без использования открытого огня. Пудлинговый чугун стал основным техническим материалом 19 века, который отлично подходит для горячей ковки и обладает высоким сопротивлением коррозии. Но при этом пудлинговый чугун имеет ограничения для холодной обработки, особенно в листовом формате.

Стойкость к проявлению ржавчины у ковкого железа объясняется его волокнистой структурой. Современные методы улучшения стали позволяют получить металл, содержащий не подверженные коррозии шлаки. Эти шлаки придают металлу мягкость при нагревании, поэтому его легко обрабатывать вручную.

Шлакосодержащий металл широко применяют в искусстве художественной ковки.

Древесноугольный чугун (кричное железо)

До начала индустриальной эпохи кузнецы ковали железо, созданное и очищенное на горящих углях. Железо, объединяясь с элементами огня, в результате давало новый материал, которому не было равных в производстве декоративных кованых изделий. Большинство кованых изделий 18 века были сделаны из этого металла. В наше время также можно найти этому массу примеров таких, как кованые экраны в Хэмптон Корт, бывшей резиденции английских королей и ворота работы братьев Дэвис в поместье Чирк Касл.

Древесноугольный чугун способен сопротивляться действию коррозии на протяжении сотен лет, что доказывает тот факт, как много сохранилось кованых исторических изделий из него. За ними все это время ни кто не ухаживал, а некоторые элементы дизайна зачастую бывает очень сложно или даже практически не возможно покрасить. Особенно это относится к металлическим элементам, состоящим из листьев или рельефных листьев, когда они расположены очень близко друг к другу. Для их замены необходимо использовать материал не подверженный коррозии.

После отжига листы древесноугольного чугуна становятся мягкими и податливыми, поэтому даже при работе с холодным материалом можно получить четкие контуры деталей без образования трещин. Он мягче, поэтому с ним приятней работать, чем с мягкой сталью, к тому же он отлично подходит для штамповки. Листы древесноугольного чугуна имеют гладкую поверхность и не покрываются окалиной. Их можно шлифовать и полировать, поэтому они прекрасно подходят для производства доспехов и оружия.

Мягкая сталь

Сплав железа и углерода, обнаруженный в 1856 году, когда пытались найти способ массового производства ковкого железа и удешевить пудлинговый чугун. Мягкую сталь получают в процессе плавления стального лома и чугуна, удаляя при этом углерод и шлак, перед тем как отливать слитки и осуществлять прокатку. Мягкая сталь содержит минимальное остаточное количество углерода. Она имеет высокую прочность и целостность по сравнению с ковким железом, но слабую устойчивость к коррозии.

Поэтому для того, чтоб мягкую сталь использовать для внешних работ, ее покрывают слоем цинка.

Чистое железо

Химически чистое железо применяется в электротехнической промышленности из-за низкого гистерезиса. Его также применяют в химической и судостроительной промышленности для создания анодного покрытия мягкой стали, которое будет защищать ее от коррозии. Чистое железо по утверждению поставщиков обладает устойчивостью к коррозии, хотя производители не делают подобных заявлений. Его можно использовать для ковки, но по сравнению с мягкой сталью чистое железо является более дорогим.

 Атмосферостойкая сталь

Атмосферостойкую сталь используют в агрессивных средах или для внешних работ без покраски. Еще эту сталь называют кортеновская сталь. Обычно из нее делают структурные элементы, к примеру, балки мостов. В последние время применение атмосферостойкой стали стало на так модно, поскольку было обнаружено, что она сильно подвержена щелевой коррозии.

Кузнецы не используют в работе атмосферостойкую сталь.

Нержавеющая сталь

Различные сорта нержавеющей стали широко используются в современной промышленности, но для ковки она не так подходит как другие металлы, поскольку является очень жесткой и практически не поддается кузнечной сварке. Со временем возросло осознание ограниченности использования нержавеющей стали в связи с тем, что она в некоторых случая плохо сопротивляется щелевой коррозии, поэтому применение мягкой стали предпочтительней. По этой же причине не стоит использовать нержавеющую сталь в качестве замены элементов из кованого железа, крепящихся в каменной кладке.

Литая сталь

Литая сталь представляет классический образец металла 19 века, который славится своей способностью сопротивляться негативному влиянию окружающей среды, поэтому ее можно использовать для внешних работ. Традиционная форма литой стали, известна как «серый чугун», отличается хрупкостью, поэтому использовать ее необходимо с осторожностью. Серый чугун обладает низкой прочностью на разрыв. Современный вариант литой стали известен как «сферографитный чугун» или «шарографитный чугун», который обладает упругостью, не является хрупким и может в некоторой степени подвергаться холодной гибке. Этот материал не используют в кузнечном деле, к тому же пока нет сведений об его атмосферостойкости.

Материалы для восстановления исторической ковки

Мягкую сталь нередко используют в качестве замены современного ковкого железа, что вполне устраивает многих работников по металлу. Они готовы применять этот более дешевый материал как для новых работ, так для реконструкции старых работ. Существует ряд причин, по которым не всегда приемлемо использовать мягкую сталь для реставрации исторической ковки, особенно когда кованое железо по-прежнему доступно.

  • Атмосферостойкость. Атмосферостойкость кованого железа хорошо известна. Конечно, оно тоже ржавеет, но при правильном уходе оно действительно может прослужить очень долго.
    Это подтверждает тот факт, что сохранилось множество декоративных кованых изделий, созданных 300 лет назад. С другой стороны известно, что сталь подвержена коррозии, особенно в тех местах, где скапливается вода. В связи с этим существует практика создания цинкового покрытия, защищающего металл от коррозии. К сожалению, цинкование нельзя применять к элементам сложных форм. Использовать цинкование для исторической ковки неприемлемо, поскольку это требует уничтожения исходной поверхности, которая может сохраняться в течение нескольких столетий, и процесс этот необратим.
  • Практика сохранения. Современная практика сохранения настаивает на замене материалов аналогичными материалами. Поэтому если для ремонта и реконструкции исторических кованых изделий доступно использование ковкого железа, то зачем использовать мягкую сталь?
  • Традиционное мастерство.  Только с помощью традиционных методов и материалов можно осуществлять реставрационные работы, соответствующие стандарту. Ремесло кузнеца, как мастерство высокой степени практически исчезло с появлением мягкой стали и таких современных технологий, как электросварка. Историческая ковка заслуживает соответствующего ремонта квалифицированными кузнецами с использованием традиционных материалов, что должно быть указано в реставрационном проекте.

Полезные статьи — Металл для ковки и где его найти

8 (916) 934-09-47

WhatsApp: +7(916) 934-09-47

Viber: +7(916) 934-09-47

E-mail:

На первоначальной стадии достать металл несложно. Двух-трех брусочков или несколько металлических полос вполне достаточно для того, чтобы работать несколько дней: отрабатывать простейшие технологические приемы…

На первоначальной стадии достать металл несложно. Двух-трех брусочков или несколько металлических полос вполне достаточно для того, чтобы работать несколько дней: отрабатывать простейшие технологические приемы, учиться определять температуру нагрева металла по цвету каления и выполнять другие операции.

Но когда пройдет этот начальный этап и вы уже сможете создавать несложные кованые изделия, то металла потребуется значительно больше и разного ассортимента: листовой металл разной толщины, сортовой прокат круглого, квадратного, прямоугольного сечений. Чтобы набрать необходимое количество металла, следует обращаться в магазины. Но где его можно купить? Последнее время магазины «Сделай сам», «Строительные материалы» имеют небольшой выбор листового и пруткового материала. Многие кузнецы художественной ковки идут другим путем — покупают вторичный металл в РЭУ по месту жительства. Можно попробовать договориться и купить металл (из отходов) в строительных организациях. Возникает резонный вопрос: как же так, горы металла валяются около строек, ржавеет сельскохозяйственная техника за околицей села, а взять этот металл нельзя? А ведь это ценнейший продукт вторчермета и его необходимо сдавать на переплавку, что иногда и делают пионеры и школьники.

Но было когда-то и другое отношение к металлу. Во время археологической экспедиции в город Старицу Калининской области в 1984 году при раскопках старых кузниц (в них принимал участие и автор этой книги) к нам подошел бывший кузнец, поинтересовался, что мы делаем, и, узнав, что мы изучаем старицкое кузнечное ремесло, рассказал нам такую историю. Здесь в 20-е годы была целая кузнечная улица и уже с четырех часов утра начинали работать кузнецы. А мы, пацаны, крутились рядом. Все нам было интересно: и как горн разжигают, и как металл греется, и как из раскаленного куска металла подкова куется. Потом мы убегали купаться на Волгу, баловались, играли на песке. И если кто-нибудь из нас находил любую железку (гвоздик, кусок подковы), то мы не бросали ее, а относили в кузницу. Вот как ценился в то время металл, даже маленькие дети чувствовали к нему уважение.

Ценить, беречь и уважать металл — первые заповеди для начинающего кузнеца. Ведь для его производства затрачивается очень много времени и средств. Металл — это хлеб нашей промышленности.


Выемчатая эмаль — заполнение цветной эмалью специальных углублений или выемок. Этот вид техники был широко распространен на территории Руси еще в домонгольский период. Углубления на изделии делают одним из указанных способов: режут штихелем, вырубают зубилом, высверливают, выфрезеровывают, вычеканивают или вытравливают кислотой. Для непрозрачных эмалей дно может оставаться шероховатым….

Подробнее в статье «Украшение кованых изделий с помощью эмали, цветных стекол и камней»
Навроцкий А.Г. «Художественная ковка»

сравнение, описание преимуществ и недостатков.

Ручная ковка — это очень сложное ремесло, в котором результат напрямую зависит от профессионализма мастера. Но многое определяется и качеством выбранного металла. Он должен быть достаточно пластичным и прочным, чтобы придавать изделию нужную форму без разрушения заготовки. Далеко не каждая металлическая болванка пригодна для кузнечной обработки.

Какие металлы и сплавы подходят для художественной ковки?

В кузнечном деле используется не только ковкая медь и ее сплавы, но и черные металлы. Это обусловлено доступной ценой последних. Выбирая металл для ковки, мастер ориентируется на Марочник стали и сплавов, в котором приведены свойства материала в зависимости от качественного состава.

Для художественных изделий выбирают такие сплавы:

  • белый чугун. Сплав подвергают томлению в песке или в железной руде при температуре 800-900 °С. При таком режиме углерод кристаллизуется и выходит из отливки, либо в виде графитных частиц располагается в решетке железа. Деталь снаружи становится мягкой, ковкой, а в середине сохраняет хрупкость. Чугун невозможно ковать, изделия из него отливают при температуре выше 1200 °С;
  • сталь для художественной ковки. Многокомпонентный сплав на основе железа, обладающий достаточной мягкостью и пластичностью. Наиболее пригодными для ковки считаются стали с содержанием углерода не более 0,1%. Изделия получаются красивого серебристого цвета и вполне доступными по цене;
  • углеродистые стали. Это сплавы на основе железа, содержащие до 1,4% углерода. Они широко применяются для декоративной художественной ковки, отличаются пластичностью и прочностью. Углеродистые стали требуют от мастера умелого нагрева до и в процессе ковки;
  • легированные стали. Их основное отличие от обычных сталей – наличие легирующих добавок: никель, хром, ванадий, вольфрам и т. д. Хром придает металлу коррозионную и кислотную стойкость, но при содержании элемента в количестве 1% и более холодная ковка затруднена. Ванадий повышает ковкость и снижает риск растрескивания заготовки. Его вводят в количестве 12-18%.

Среди цветных металлов наиболее распространены следующие:

  • алюминий. Очень мягкий и пластичный металл, идеально подходящий для изготовления декоративных элементов. На его поверхности при высокотемпературной обработке образуется защитная оксидная пленка, не допускающая коррозии;
  • медь. Металл подходит как для холодной, так и для горячей ковки, но в первом случае изделия получаются более прочными. Медные кованые элементы обычно используются для оформления винтажных предметов, сделанных «под старину»;
  • латунь. Это пластичный сплав меди и цинка красивого желтого цвета. Для кузнечного дела применяют материал, состоящий на 59% из меди и на 45% из цинка. Около 0,5-1% допускается присутствие свинца. При штамповке латунных отливок важно действовать быстро, вырубка должна производиться за один удар, так как температурный интервал ковкости для этого сплава всего 10 °С. Изделия из латуни выглядят элегантно, аристократично;
  • бронза. Материал представляет собой сплав меди, олова, алюминия и еще нескольких элементов. Он отлично куется, имеет красивый оттенок. Кованные бронзовые изделия широко востребованы дизайнерами при оформлении классических и готических интерьеров.

Если вас интересует изготовление художественных кованых изделий в Беларуси, звоните +375 (29) 775-65-19 или +375 (44) 775-65-19. Предлагаем скачать наш прайс-лист на странице http://superkovka.by/price/.

Художественная ковка металла в Москве

Художественная ковка металла — традиционное ремесло, нашедшее отклик в оформлении интерьера и экстерьера современных зданий. Кованые конструкции и отдельные декоративные детали украшают жилые дома, торговые и офисные помещения Москвы и других городов России.

Наша студия художественной ковки занимается разработкой эскизов и изготовлением кованых конструкций из металла любой сложности. Мы создаем по-настоящему эксклюзивные вещи, которые имеют не только практическую, но и художественную ценность.

Что мы производим

Наша мастерская художественной ковки делает ставку на сочетание многовековых традиций и современных технологий. В эпоху шаблонных изделий мы создаем вещи «с душой» — стильные, самобытные, необычные и с уникальным дизайном. Преимущество таких конструкций — в их оригинальности и долговечности, что объясняет, почему услуги кузнецов пользуются неизменной популярностью.

Хочется отметить, что художественная ковка — это в первую очередь ручная работа, которая требует высокого профессионализма, опыта и мастерства кузнеца. Металл прекрасно сочетается с другими материалами — камнем, деревом, стеклом, что позволяет изготавливать разнообразные композиции. У нас можно заказать:

  • ворота и перила;
  • цветочники и флюгеры;
  • качели и садовые скамейки;
  • камины и лестницы;
  • оконные решетки, люстры и много других функциональных и декоративных элементов.

Наша специализация — художественная ковка на заказ, изготовление сложных и оригинальных изделий по проекту заказчика или по эскизу, созданному нашим художником. Мы гарантируем высокое качество, отличный внешний вид конструкции и оптимальную цену от производителя.

Ручная художественная ковка — это прекрасная возможность придать зданию, коттеджу или усадьбе уникальный и статусный вид за невысокую стоимость. Чтобы обсудить цену и детали проекта, звоните по телефону в Москве: +7 (925) 455-00-00.

Где используется кованый металл?

Ковка – это производственный процесс, при котором металл прессуется, растирается или сжимается под большим давлением в высокопрочные детали. Процесс обычно (но не всегда) выполняется горячим путем предварительного нагрева металла до желаемой температуры перед его обработкой. Важно отметить, что процесс ковки полностью отличается от процесса литья (или литейного производства), поскольку металл, используемый для изготовления кованых деталей, никогда не плавится и не заливается (как в процессе литья).

Где используются кованые изделия?

В процессе ковки получаются детали, более прочные, чем те, которые изготовлены любым другим способом металлообработки. Поэтому ковка всегда используются там, где важны надежность и безопасность человека, например, перила для лестниц, лестничные ограждения, каркасы металлических лестниц и т.п. Но вы редко сможете видеть, где она применяется не в быту, поскольку кованые элементы обычно являются составными частями в собранных деталях, таких как самолеты, автомобили, тракторы, корабли, оборудование для бурения нефтяных скважин, двигатели, ракеты и все виды машиностроительного оборудования — и это лишь некоторые из них.

Где используются кованые детали?

Кованые детали различаются по размеру, форме и сложности — от молотка и гаечного ключа в вашем ящике для инструментов до точных компонентов с жесткими допусками в самолетах Boeing 747 и космических челноках SpaceX и NASA. На самом деле, в 747 содержится более 18 000 упрочненных таким способом деталей. Клиенты данной отрасли включают в себя: авиакосмическую, национальную оборону, автомобилестроение и сельское хозяйство, строительство, горную промышленность, погрузочно-разгрузочные работы и общепромышленное оборудование. Даже кузнечные штампы, которые делают металлические и пластиковые детали кованые.

Какие изделия выпускают кузнечные производства?

а) изготовление изделий на заказ для клиентов;

б) изготовление деталей для внутреннего использования в своей компании;

в) изготовление стандартных кованых изделий на продажу;

Насколько велика кузнечная промышленность?

Крупнейший сектор – это решетки на окна под заказ — ежегодно приносит более 50 миллионов гривен с продаж. Эти заказные изделия производятся около 200 кузнечными производствами примерно на 350 участках в Украине.

Сколько человек занято в производстве кованых изделий?

Приблизительно 10 000 человек заняты в кузнечной промышленности в Украине. Поскольку современный процесс ковки является капиталоемким (требует большого количества тяжелого оборудования для производства, а также людей, которые его эксплуатируют и обслуживают), большинство кузнечных предприятий представляют собой небольшие цеха, в которых, как правило, занято от 5 до 50 человек, причем несколько крупных предприятий используют более 100 человек.

Какой металл можно ковать?

Почти любой металл можно ковать. Однако некоторые из наиболее распространенных металлов включая: углеродистые, легированные и нержавеющие стали; очень твердые инструментальные стали; алюминий; титан; латунь и медь; и жаропрочные сплавы, которые содержат кобальт, никель или молибден. Каждый металл имеет различные прочностные или весовые характеристики, которые лучше всего подходят для конкретных деталей, определяемых заказчиком.

Какое оборудование используется?

Хотя типы и принцип работы оборудования сильно различаются, ковка может быть изготовлена ​​на любом из следующих видов оборудования.

Молоты с кинетической энергией до 20 тонн воздействуют на заготовку помощью контролируемых ударов высокого давления.

Прессы с движущей силой до 20 тонн, сжимают металл в вертикальной плоскости с контролируемым высоким давлением.

Осадители — это, в основном, кузнечные прессы, используемые горизонтально для процесса ковки.

Кольцевые ролики поворачивают полый круглый кусок металла под сильным давлением к вращающемуся валику, выдавливая, таким образом, цельное кольцо (без сварки).

На правах рекламы

что это такое? Ручная свободная ковка и горячая, другие виды. Лучше ли литья стали? Для обработки каких металлов применима ковка?

Путать ковку со сваркой могут, наверное, только те, кто крайне далек от темы обработки металлов. Но разбираться в базовых понятиях может быть полезно и неспециалисту. А еще более интересно будет разобраться в том, что привлекает и может стать средством заработка. Кованые изделия действительно востребованы, и предела совершенству в их изготовлении нет.

    Что это такое?

    Если очень коротко, то ковка – это такой способ обработки металла, после которого этот металл меняется. Он нагревается до так называемой ковочной температуры, становится пластичным, что и использует специалист для придания новых форм заготовкам. Каждому металлу присущи свои характеристики, в том числе и уровень ковочной температуры.

    Любопытно, но слова «ковка» и «коварство» неслучайно имеют один корень. Кузнечное дело веками народам и племенам казалось немного мистическим, тайным. Кузнец делал ковы и, если сократить объяснение до одного предложения, «коварство» как-то взяло и обрело значение мудрости, тайного знания, особых навыков. Это только потом оно стало ассоциироваться с негативными намерениями.

    В XX веке кузнечное дело утратило свой вес. Производство стало унифицированным, появилось прокатное и штамповочное оборудование, а потом добавилась еще и компьютеризация процесса. Кузнечное дело слабо конкурировало в индустрии, но конец эпохи еще не настал. Массовое производство оказалось таким привычным людям третьего тысячелетия, что они иначе взглянули на ручной труд. И оказалось, что кованые лестницы, ограды, всевозможные архитектурные и дизайнерские элементы – это красиво, в этом есть особый шик.

    Потом ковка металла удачно интегрировалась с компьютерным проектированием, в специальных 3D-конструкторах стали разрабатывать кованые изделия для самых разных целей. Свободную ковку сегодня используют для многих видов металла, ее методом делают предметы обихода, а также те объекты, которые можно назвать высокохудожественными. Мало кто задумывался об этом, но ковка применима и в ювелирной сфере.

    Наиболее ковким металлом является золото: оно очень пластично, тягуче, текуче, податливо процессу ковки.

    Итак, эта технология стара как мир, переживала упадок, но возродилась и подчинила себе инновационные ресурсы. А принцип технологии ковки элементарен, он основывается на физических свойствах любого материала, обладающего температурой плавления. Например, железо плавится при 800-1200 градусах, ковочная температура меди – 100-600 градусов, а алюминия – 400-480.

    Обзор видов

    Это будет интересным даже для тех, кто о ковке не знает почти ничего. А еще это небольшой ликбез по физике.

    Свободная

    Она осуществима, если металл разогрелся до нужного уровня. Кстати, свободная ковка и горячая ковка – это одно и то же. Долгое время (почти всегда) это был единственно возможный способ изготовления кованых элементов. Горячая ковка – это нагревание металла до той температуры, когда он начинает быть пластичным, и тогда его обработка ударным инструментом становится простой (относительно, конечно). Материал податлив и принимает нужные мастеру формы. В свободной ковке используются особые технологии металлообработки, которые дают максимально широкое поле выбора мастеру.

    И все же этот метод не обходится без недостатков. Например, чтобы нагреть металл, потребуется горн либо муфельная печка. Это дорого, требует организации особого помещения, а также подобное оборудование не так легко содержать и обслуживать. А ведь еще и топливо приобретать необходимо. Наконец, это открытый источник огня, а значит, мастер, работающий с ковкой, должен предельно точно соблюдать все меры безопасности. Не говоря уже о том, что он не может работать без специальных навыков, знаний о температурных параметрах разных металлов.

    Машинная

    Под этим термином понимается деформация сплавов, которая происходит с применением автоматических молотов либо гидравлики, прессов, падающих с огромным весом (доходит до 5 тонн). И вес поковок после такого вида ковки может равняться 100 тоннам, и даже это не предел. То есть для данного типа ковки необходимы и очень крутые подъемные механизмы, и разнокалиберные манипуляторы. Но при этом такой способ ковки считается самым экономичным. И она действительно экономически целесообразна, если надо получить фасонные заготовки из стали, механические свойства которых будут очень высоки.

    Это касается и мелкосерийного, и индивидуального производства.

    Штамповка

    Именно благодаря такому технологическому производственному приему ковка стала массовой. Металл в своем преображении оказывается ограничен штампами, деформируясь, он получает нужную форму. Там, где надо получить много кованой продукции и быстро, применяют штамповку. В сравнении с той же свободной ковкой у штамповки производительность будет выше в десятки раз. При этом квалификация занятых на производстве рабочих – ниже. А еще штамповка позволяет достичь большей точности размеров и чистоты поверхности поковок.

    Штамповка бывает горячей и холодной. При горячей штамповке процесс формообразования завязан на штампах. Их рабочие полости, которые называются ручьями, допускают течение материала лишь в заданном направлении и до ограниченных пределов, а значит, в результате такого процесса получится поковка по форме и размерам только одного вида. Еще ее называют принудительной.

    Необходимые инструменты

    Инструментов и приспособлений, участвующих в ковке, множество. Каждый новоизобретенный инструмент был обязан упростить для мастера процесс ковки, усовершенствовать его. Но некоторые инструменты фактически не меняются, по принципу действия и назначения они с мастерами уже много столетий. Это кузнечный очаг, наковальня, молот и клещи.

    Кузнечные очаги бывают:

    • переносными и стационарными;
    • закрытыми и открытыми;
    • электрическими и работающими на топливе;
    • жидкостными, задействующими твердое топливо и газотопливными;
    • имеющими боковые сопла топливной подачи и с центральной фурмой.

    Как выглядит наковальня, наверное, представляют и неспециалисты в кузнечном деле. Наковальня – это такой большой металлический стол, где и формируется сама заготовка. Это в каком-то смысле рабочее поле кузнеца. Стол включает основание, рог и наличник, имеющий отверстия под гибку. Видов наковален тоже много, но у каждой обязана быть стальная опора, весящая не менее 30 кг.

    А вот клещи кузнецу нужны, чтобы проводить с заготовкой самые разные манипуляции в ходе работы. Молот же считается основным инструментом мастера, и они разнятся по массе. Также специалисту для работы понадобится горн или печка, а еще «державка» – это такой стержень, имеющий лапы для захвата болванки.

    Если говорить о материалах, так самые первые кованые изделия изготавливали из меди. Когда-то этот вид металла был самым распространенным с точки зрения самородных материалов. Да еще и по ковкости лучше меди материала не найти, ведь ее можно ковать даже на 100 градусах, и первобытным мастерам такие температурные разбежки были вполне доступны.

    Уже потом люди принялись за ковку железа и бронзы.

    Технология

    А теперь можно немного углубиться в физику процесса, она доступна (хотя бы для осмысления) даже в домашних условиях. Тем, кто собирается ковать своими руками, такие знания нужны непременно. Главное правило кузнеца – как нагреешь, так и пойдет. То есть сначала металлическую заготовку надо нагреть, и нагреть качественно. Для этого и нужен горн или нагревательная печь: что именно, зависит от типа заготовки.

    Сначала разогревают печь (допустим, рассматривается процесс именно с учетом ее использования), и разогревают до темно-красного цвета. Затем в готовую печь надо отправить заготовку. Она непременно должна быть горячей, иначе не избежать трещин во внутренних сплавных слоях. Для предварительного подогрева хватает 300 градусов температуры, достижение таких значений заметно по дыму и тому, как легко зажигается масло на поверхности элемента.

    Что делать дальше, расскажем в инструкции.

    1. Когда продукт уже в печке, нагрев нужно плавно нагнетать. Конечно же, контролируя процесс. Тут выстраивается прямая зависимость: чем выше будет температура, тем пластичнее и мягче станет заготовка.
    2. Но и перегрева надо всячески избегать. Чем выше нагревается металл, тем яснее угроза образования кристаллов, обладающих слабыми связями. А значит, после ковки сплав может быть хрупким, с заметными трещинами и даже надрывами. Речь идет уже о перегреве металла.
    3. Если же температура будет, напротив, малой, с заготовками просто нереально окажется работать. Надрывы и трещины никуда не денутся.
    4. Вынутую из печки заготовку непременно предстоит уплотнить, потому что внутри детали могут быть пустоты (металл на самом деле не на 100% однороден). А уплотняют заготовку молотком: им бьют от середины детали к концам.
    5. Подготовка молотом – это первое действие, которое фактически приводит в порядок сплав, то есть уплотняет его. Далее идут сугубо специальные действия. Из металла на рассматриваемом этапе можно получить цилиндры (пустотелые либо сплошные), а еще кольца, плоские заготовки и т. д. А чтобы сделать, например, вытягивание, надо обжимать деталь несколько раз, металл должен перемещаться по оси. Если заготовка очень большая, работают с частями: сначала с нижней частью, потом с остатком. Вариантов заготовок очень много. Как и, собственно, способов ковки. И задача кузнеца заключается в том, чтобы выбрать лучший из них.
    6. Далее следует этап окончательной отделки. До этого заготовку можно назвать не более чем металлическим черновиком из-за ее неровности, грубоватой поверхности и несовпадения с размерами, которые ожидаются изначально. Деталь очищают зубилом, потом по всей поверхности хорошенько проходятся молотом. Потом нужно проверить спецлинейками размеры и неровности, ориентируясь на коррекцию того, что не получилось сразу.
    7. Дальнейшим состоянием металла будет снижение тягучести детали, она начнет затвердевать. И это ключевой момент всего процесса, потому что трещины чаще всего появляются именно на данном этапе (это связано с малой подвижностью материала и нарушениями связей меж частицами).
    8. Чем больше заготовка, тем сложнее она будет остывать. Способны возникать внутренние натяжения, что чревато явно нежелательными деформациями. А чтобы такого не случилось, элемент отправляется в горячий мусор. И сделать это надо, пока деталь еще красная. Это если процесс относительно прост, а если же уровень сложности повыше, понадобится еще один отжиг.

    Мастера говорят, что ковку можно назвать искусством компромисса.

    Мало знать главные операции, надо еще и уметь определять способ ковки, форму и вид инструментов, подбирать актуальное и наиболее рациональное для каждой конкретной задачи действие. И еще нужно уметь видеть наперед, прогнозировать результат. Конечно, все это приходит с опытом.

    Применение

    Ковка ориентирована именно на мелкосерийное или единичное производство. В чем-то она лучше литья: наверное, в меньшей трудоемкости и длительности процесса, в разности температур и выборе инструментария. Для литья, например, требуются очень мощные (а значит, и очень дорогие) печи.

    В быту кованые изделия используются очень активно. Они украшают интерьер: от кованых подставок и подсвечников до вешалок и больших декоративных композиций. Очень популярны сейчас кованые корзины для дров: они выглядят очень гармонично в интерьере, где есть печка или камин.

    Шикарно и убедительно смотрятся двери с элементами ковки, мебель: кресла, кровати, скамьи. Кованые часы очень облагораживают интерьер или уличное оформление дома. А лестницы из кованого металла – это еще и вложение на долгие десятилетия, они вне моды и времени. Беседки, ограждения, ворота тоже идеально смотрятся в кованом виде.

    Словом, актуальности запроса на кованые изделия пока ничто не угрожает. Это всегда изящная ручная работа, красивая и очень прочная, эксклюзивная (в большинстве случаев) и интересная как мастеру в процессе изготовления, так и заказчику.

    история и современность ковки металла

    История древнего ремесла ковки металла по некоторым источникам насчитывает от 6 до 9 тысяч лет. Именно тогда, сидя у огня, жители Ближнего Востока обнаружили, что языки пламени могут изменить внешний вид металла, и если постараться, то, воспользовавшись этим, можно получить полезную вещь, например, инструмент для земледелия, оружие или украшения.

    После появления бронзы в конце IV-го тысячелетия до н.э. кованое оружие стало более прочным, и кузнечное дело распространилось на большие территории – от Индии, Китая и Японии до Средиземноморья. Тысячелетиями люди пользовались технологией ковки, постепенно усовершенствуя ее.

    После изобретения паровой машины в XIX веке кузнечное ремесло сделало значительный шаг вперед. Разработка мощных паровых и пневматических молотов, а позднее молотков с приводными валами привело к производству кованых изделий для железнодорожной, автомобильной и сельскохозяйственной промышленности, строительной и военной отрасли.

    Не последнюю роль в развитии кузнечной промышленности сыграло изобретение мартеновской печи и наличие доступных ресурсов. Большие запасы железной руды с высоким содержанием фосфора и серы можно было переплавлять для производства высококачественной стали. Теперь у отрасли было инновационное оборудование и надежное дешевое сырье.

    XX век принес увеличение производительности отрасли за счет роста производства полупроводниковых электрических индукционных нагревателей. Технология индукционного нагрева позволила значительно повысить производительность и контроль за габаритами кованых изделий.

    Промышленная революция и Вторая мировая война не могли не оказать своего влияния на дальнейшее развитие кузнечной промышленности – усовершенствовалось кузнечно-прессовое оборудование, а вместе с ним и технология ковки. Необходимость в огромном количестве оружия также внесла немалый вклад в изменение отрасли.

    А что же сегодня? Все течет, все изменяется, и мир не стоит на месте. Современное кузнечное дело может похвастаться гидравлическими и пневматическими молотами с компьютерным управлением. Надежное точное оборудование решает множество задач, а изделия из кованой стали сегодня применяются в различных отраслях: аэрокосмической, автомобильной, горнодобывающей, сельскохозяйственной, энергетической.

    Не будем забывать и о том, что в наши дни ковка все больше используется как вид искусства. Кованые изделия – это не только ювелирные украшения из драгоценных металлов, а и предметы декора, использующиеся в интерьере и экстерьере. Художественная ковка металла – отрасль, создающая прекрасные вещи, некоторые из которых действительно можно назвать произведениями искусства.

    От истории к технологии

    Кузнечное ремесло или технология ковки металла — это формование металла под воздействием определенных сил. В зависимости от температуры обработки металла ковка может быть холодной, теплой или горячей. Вес кованых деталей может варьироваться от нескольких сотен граммов до сотен тонн. Для ковки стали требуется система индукционного нагрева, кузнечная печь (горн) или другое нагревательное оборудование. Сталь и техническое железо, как правило, подвергаются горячей ковке. Кованые изделия из стали, изготовленные путем деформации при высоких температурах, обычно характеризуются меньшей пористостью поверхности, мелкозернистой структурой, высокой прочностью и долговечностью. Это лучшие характеристики стали из тех, которые можно получить при ее обработке.

    Когда сталь нагревается до температуры ковки, она становится достаточно пластичной, и ей можно придать любую форму. Весьма необычно наблюдать за тем, как твердый металл постепенно превращается в изделие, нарисованное на чертеже, и приобретает нужную форму. Ковать можно почти все металлы – и черные, и цветные. Для ковки может использоваться сталь различного химического состава: углеродистая, легированная, высоколегированная, нержавеющая.

    Итак, в зависимости от температуры обработки можно выделить два способа ковки металлов.

    Когда перед обработкой металл нагревают до высоких температур с целью снижения его сопротивления деформации, речь идет о горячей ковке. Эта температура для стали (в зависимости от степени легирования и содержания углерода) составляет от 800 до 1250 градусов Цельсия, она выше температуры рекристаллизации и фазовых превращений, и сплав легко обретает нужную форму. Для алюминиевых сплавов, к примеру, температуры горячей ковки значительно ниже – 420-500°С. При использовании этой технологии можно получить изделия сложных форм, тяжелые и объемные.

    Холодная ковка выполняется либо без высокотемпературной обработки и предполагает разогрев до температур не выше 150 градусов Цельсия. Это приводит к низкой формуемости и необходимости применять огромные усилия, поэтому применение такой технологии достаточно ограничено.

    Если говорить о видах ковки металла в зависимости от применяемых штампов, то ее можно разделить на два основных вида: ковку без применения штампов (т.н. свободную ручную или машинную ковку) и ковку в штампах. В чем различие?

    При свободной машинной ковке металлическая деталь обрабатывается на специальных ковочных машинах, молотах или гидравлических прессах. Деформирование с кантовкой выполняется до тех пор, пока изделие не приобретет желаемую форму.

    А вот если нужно получить деталь определенной сложной формы, можно воспользоваться техникой закрытой штамповки, когда металл зажимается между двумя штампами, которые представляют собой вырезанный желаемый профиль. Обычно в индивидуальном и мелкосерийном производстве преимущественно используется свободная ковка, а на предприятиях, производящих типовые изделия крупносерийными партиями, более широко представлена ковка в штампах.

    Кованая сталь отличается от стали других видов обработки, например, от литья. Она удивительно прочная, невероятно долговечная, надежная, имеет однородный состав и структуру, однако, существует ограничение размера и толщины стали, с которой можно работать, ведь придание металлу необходимой формы — довольно сложная работа.

    Кованые изделия сегодня являются одними из лучших и популярных видов металлических изделий в мире. Благодаря своим супер-свойствам кованая сталь используется для создания конструкций, способных выдерживать огромные нагрузки. Автомобильная, кораблестроительная, машиностроительная, нефтегазовая отрасли и в наши дни полагаются на кованые детали для достижения самых разных целей. И даже авиационная промышленность пользуется преимуществами кованой стали, запуская в космос современные космические аппараты, в которых присутствуют кованые детали. Сегодня ковка остается крупной мировой отраслью, вносящей вклад в развитие человечества.

    Тем не менее, если кованая сталь обладает сверххарактеристиками, а кованый меч должен был быть весьма острым, гибким и крепким, интересно было бы получить ответ на вопрос, почему же археологи находят разбитые на части или сломанные мечи викингов? Ведь викинги утверждали, что их мечи невозможно уничтожить. В одном из музеев Берлина хранится сломанный меч с клеймом Ульфберт. Эта надпись часто встречается на мечах IX-XI веков. Во время своих походов викинги часто отправлялись вверх по Рейну, чтобы купить мечи из германских кузниц. Одной из таких кузниц была Ульфберт. Это производство существует до сих пор и специализируется на ковке древнего оружия. Дело в том, что меч из Ульфберта считался знаком наивысшего качества. Это как модель Шанель в современном мире моды. Уникальная проникающая сила, сталь, которую невозможно сломать, прочность — это и есть меч из Ульфберта. Если сегодня создавать меч по методике этой старинной германской кузницы, то важно использовать разные виды стали, мягкую и твердую. Технология производства требует длительной обработки молотом для соединения металлов, а также нагревания в огне для правильного молекулярного состава. Процесс сложный, и, конечно, никто не был застрахован от небольших дефектов. Но эта технология гарантирует наличие в стали необходимого количества углерода, и как результат, острое и ударопрочное лезвие.

    Почему же музейный экспонат не такой? Оказывается, в XI веке не все торговцы оружием были чисты на руку. Некоторые ставили клеймо кузницы Ульфберт на мечи, выкованные другими мастерскими, которые не всегда следовали технологии, что негативно отражалось на качестве. А поскольку товар нужно было продать, то и нанести торговую марку Ульфберт на такой меч, подделать ее, не составляло большого труда. Жалкая подделка могла выглядеть в точности как меч, выкованный в легендарной кузнице. Выгодная цена, известное клеймо — и ничего не подозревающий викинг покупал меч, по своим качествам очень отдаленно напоминающий меч из Ульфберта. И когда в бою викинг нанесет первый удар по стальным доспехам противника, он узнает, насколько хорош его меч. По сути, загадка расколотого меча кроется не столько в качестве стали, сколько в природе человеческой натуры.

    На протяжении всей истории качественная ковка была востребована в различных отраслях: от земледелия, оружейного дела, изготовления украшений и художественной ковки до сверхмощных современных производств, таких как машиностроение и аэрокосмическая отрасль. Несмотря на свой почтенный возраст, кузнечное мастерство уверенно движется вперед, развивается, использует новые технологии, а иногда является совершенно незаменимым для дальнейшего развития нашей цивилизации.

    Какие металлы используются в ковке? [Обновлено]

    Ковка металла производится в больших масштабах, мелкими предприятиями и ремесленниками. Металлы, используемые крупными производителями, могут отличаться от металлов, используемых отдельными кузнецами и оружейниками, но полезно знать наиболее распространенные типы металлов, используемых в кузнечной промышленности.

    История ковки насчитывает тысячи лет, и типы используемых металлов со временем менялись по мере усовершенствования металлов и процесса ковки в целом.Ниже приведены наиболее распространенные кованые металлы и их уникальные характеристики.


    Все ли металлы можно подделать? Железо в сыром виде. Это самый распространенный металл для ковки. Изображения химических элементов в высоком разрешении, CC BY 3.0, через Wikimedia Commons

    Технически все металлы можно подделать. Однако только некоторые из них подходят для кузнечного дела, изготовления клинков и производства. Способность к ковке металла зависит от его молекулярной структуры. Некоторые металлы становятся слишком мягкими и структурно слабыми, чтобы с ними можно было работать.

    Более мягкие металлы, такие как железо, медь и латунь, легко поддаются ковке и позволяют создавать прекрасные готовые изделия.

    Не существует жестких правил относительно того, какие металлы можно использовать для ковки, поэтому любители могут экспериментировать с разными металлами, отрабатывая свои навыки и создавая проекты. Имейте в виду, что некоторые металлы не так чисты, как другие (арматура), и при нагревании могут выделять токсичные пары.

    Будьте осторожны при ковке металла, независимо от его типа, так как велика вероятность получения травмы при работе с огнем и горячими материалами.


    Ковка металлов для любителей и крупносерийного производства Нержавеющая сталь — это блестящий, ковкий металл, обычно используемый в крупномасштабной ковке. Nsudheer324, CC BY-SA 4.0, через Wikimedia Commons

    Любитель и малый бизнес, владеющий кузнецами и оружейниками, кует железо и сталь. Железо является доступным и чрезвычайно популярным металлом, тогда как сталь долговечна и очень устойчива. Железо, в частности, веками использовалось в ковке. Железный запас можно купить недорого, а куски лома можно снова и снова подделывать.

    Многие кузнецы и оружейники также любят экспериментировать с арматурой, которая является чрезвычайно дешевой альтернативой железу. Этот тип металла имеет неоднозначные результаты, поэтому будьте осторожны при работе с арматурой.

    Латунь и медь — более мягкие металлы, с которыми можно работать аналогичным образом.

    Крупные производственные компании склонны ковать углеродистую сталь, легированную сталь, нержавеющую сталь и алюминий. Каждый из этих металлов имеет свой уникальный набор характеристик, которые делают его подходящим для целого ряда готовых изделий.

    Углеродистая сталь

    Содержит сплавы хрома, титана, никеля, вольфрама и кобальта для повышения прочности. Количество углерода, содержащегося в стали, определяет ее общую твердость.

    Легированная сталь

    Обладает повышенной прочностью и износостойкостью, что делает его очень долговечным и экономичным вариантом.

    Нержавеющая сталь

    Содержит минимум 10% хрома для коррозионной стойкости, долговечности и формуемости.Нержавеющая сталь имеет длительный срок службы и может выдерживать экстремальные температуры.

    Алюминий

    Более легкий и экономичный вариант. Хотя алюминий легче других металлов, он может противостоять сильной коррозии и разрушению.

    Таблица возможностей ковки

    — таблица металлических сплавов

    All Metals & Forge Group является производителем поковок в штампах, бесшовных катаных колец и профильных катаных колец с внешним диаметром до 200″/5080 мм. Формы ковки включают в себя диски, ступицы, блоки, валы (в том числе ступенчатые валы или с фланцами), втулки, цилиндры, плоские поверхности, шестигранники, круги, пластины и некоторые нестандартные формы.Поковки могут быть изготовлены в готовом размере, в готовом размере с черновой обработкой, в кованом размере, в кованом размере с черновой обработкой, в кованом размере или в кованом размере с допуском на чистовую обработку до вашего чистового размера. Бесшовные катаные кольца и фасонные кольца производятся для экономии материалов, затрат на механическую обработку и транспортных расходов. Максимальная грузоподъемность 80 000 фунтов. Чтобы увидеть наш последний список оборудования для ковки, нажмите здесь.

    Таблица возможностей ковки

    по форме

    Пожалуйста, смотрите следующую таблицу возможностей ковки для получения информации о размерах и таблицу металлических сплавов для наших различных металлических сплавов.Материалы, которые мы выковываем, включают углеродистую сталь, легированную сталь, инструментальную сталь, специальные марки, нержавеющую сталь (включая марки PH), титан, алюминий, магний, медь, никель, кобальт, высокотемпературные, суперсплавы и специальные сплавы.
    Выберите свой сплав… Углерод, сплав и инструментНержавеющая стальНикель, кобальт и специальные сплавыАлюминий МедьТитан

    Форма Размер/Вес Черные сплавы Никель, кобальт и специальные сплавы Цветные сплавы
    Углерод, сплав и инструмент Нержавеющая сталь Алюминий Медь Титан
    Макс.Ширина 120″ 120″ 27″ 60″ 65″
    Макс. Вес 60,000# 60,000# 15,000# 10 000# 15,000#
    Макс. О.Д. 120″ 120″ 50″ 72″ 52″
    Макс. Длина 160″ 160″ 65″ 96″ 65″
    Макс. Диаметр 160″ 160″ 50″ 80″ 65″
    Макс. Вес 75,000# 75,000# 20,000# 15,000# 10 000#
    Макс. О.Д. 200″ 200″ 84″ 80″ 80″
    Макс. Длина 65″ 65″ 40″ 65″ 65″
    Макс.Длина 420″ 220″ 144″ 220″ 144″
    Макс. Вес 80,000# 80,000# 20,000# 10 000# 10 000#

    Таблица возможностей ковки по материалам*

    *Сплавы серого цвета в настоящее время изучаются и скоро будут доступны.

    Где взять сталь для кузнечного дела

    Ищете способы, чтобы ваша кузница была хорошо укомплектована сталью? Ознакомьтесь с этими советами по покупке и поиску стали для кузнечного дела, а также о том, какие типы использовать для каких проектов.

    Эта статья содержит партнерские ссылки. Кликните сюда, чтобы узнать больше.

    Теперь, когда вы рассмотрели все инструменты и оборудование, необходимые для начала ковки, вам нужна последняя вещь: сталь.

    Как и во всех проектах, конечный результат определяет тип стали, которую вы хотите найти. Для конкретных свойств металла существует много информации, и используемые термины могут быть немного подавляющими. Например, что такое «1080», «О1», 12-й калибр против 20-го (нет, это не дробовик).Итак, первое, что вам нужно спросить себя: «Над каким проектом я работаю?»

    Прежде чем мы зайдем слишком далеко, одно предупреждение: знайте, что вы кладете в огонь кузницы!

    Есть много разных кусков металла, но вы не можете просто взять старую крашеную лопату или металлический столб забора и бросить его в огонь. Когда вы нагреваете сталь в своей кузне, вы горите при температуре более 2000 градусов. При таких температурах металл может плавиться и гореть с выделением паров. Какой металл был примешан к стержню? Металл окрашен? Была ли применена защита от ржавчины или другая обработка? Все эти элементы при добавлении в металл могут сгореть в горне и превратиться в пары. Это может быть ОЧЕНЬ, ОЧЕНЬ опасно. Один из первых уроков, которые я усвоил от своего главного инструктора по кузнечному делу, заключался в том, чтобы знать свойства металла из-за чего-то, что он назвал «Кузнечной лихорадкой». Кузнечная лихорадка — это состояние, которое вы можете получить, если сожжете токсичный материал в своем огне и вдохнете пары.Он предупредил меня: «Если вы заболеете кузнечной лихорадкой, вы можете выжить в первый раз, когда заболеете, но вы обязательно умрете во второй раз». Это предупреждение застряло во мне.

    Безусловно, следует избегать любых оцинкованных сталей, сплавов металлов с цинком или другими цветными металлами, а также всего, на что может быть нанесен свинец (например, старая краска). При горении эти материалы иногда испускают цветное пламя или шипят и шипят. Если вы когда-нибудь увидите розовое или флуоресцентное пламя в своей кузнице, вытащите сталь, погасите ее водой или песком и выходите из кузницы.Не вдыхайте вообще, пока делаете это. Лучше не пытаться заморачиваться с тушением горна, поэтому, если материал упадет в огонь или вы не сможете достать кусок металла из огня, просто выйдите на открытый воздух и дайте горну погаснуть. свой собственный. Также, если вам придется это сделать, обратитесь в пожарную часть и не подпускайте никого к своей кузнице или воздушному пространству вокруг нее.

    Кузнечное дело — это весело и может быть работой, но оно не стоит того, чтобы за него умирать. Если вы сомневаетесь, не кладите в свою кузницу ничего, в безопасности чего вы не уверены.

    Теперь вернемся к самому интересному.

    Вы можете получить новую или свежую сталь от многих поставщиков, и часто это лучший способ выковать качественную деталь, но по мере того, как вы становитесь лучше в ковке и по мере увеличения стоимости материалов, вы обнаружите, что вам нужно искать альтернативы. к покупке свежей стали.

    Стали для декоративного кузнечного дела будут сильно отличаться от тех, которые используются для изготовления инструментов, лезвий, украшений и т. д., поэтому узнайте, какой тип стали вам нужен, прежде чем начинать проект.Я рекомендую сослаться на замечательную книгу Джима Хрисуласа под названием The Complete Bladesmith. Глава 2 включает в себя обширный обзор сталей для различных областей применения, и вся книга бесценна, если вы занимаетесь изготовлением лезвий. Вы можете получить его копию на Amazon за 29,99 долларов здесь.

    Сначала определите, какой тип стали вы хотите использовать для своего проекта, а затем найдите для него источники. Если вы собираетесь создать изделие для перепродажи, которое нужно будет использовать по назначению, убедитесь, что вы используете правильный тип стали, и не пытайтесь выдать мягкую сталь ничего не подозревающему покупателю за инструментальную сталь.Это неэтично, и это неизменно будет преследовать вас. Будьте законны и этичны во всех своих продаваемых предметах.

    Для большинства проектов для начинающих, за исключением ножей и инструментов, подойдет мягкая сталь. Мягкая сталь проста в обработке, легко охлаждается (для этого не нужно масло) и ее довольно легко найти.

    В качестве краткого справочника, вот краткий обзор наиболее часто используемых сталей:

    O-1 – Ножи и короткие лезвия, закаленные в масле
    W-2 – Универсальное использование для закалки стали – закалка в воде, но также может закалка в масле.
    1095 – Лезвия всех видов, включая длинные, закаленные в масле.
    5160 «Пружинная сталь» — Длинные лезвия и топоры, пригодные для ударов, закаленные в масле
    S-1 — Отлично подходят для ударов и молотков, закаленные в масле используется во всем, от крючков до люстр и щипцов. Вода погасла.

    Где найти новую или свежую сталь

    В большинстве магазинов металлоконструкций для сварки или изготовления есть сталь, которую вы можете использовать для своих проектов. Вы даже можете получить сталь, доставленную вам с Amazon. Поставщики кузнечного дела также часто покупают новую сталь, но помните, что когда вы покупаете сталь, она тяжелая. Вам придется платить за доставку, и хотя вы можете найти выгодные предложения по индивидуальным или оптовым заказам стали, стоимость доставки может превышать стоимость самого материала. (Если у вас есть Amazon Prime и вы можете найти поставщика с бесплатной доставкой, подумайте о том, чтобы запастись!) Если вы собираетесь изготавливать специальные лезвия или инструменты или планируете продавать свою работу, сначала подумайте об использовании свежей стали, особенно в определенных обстоятельствах. там, где есть опасность сломаться или расколоться.Вам будет не только проще и безопаснее подделывать, но и ваш клиент будет вам благодарен.

    Поставщики. Чтобы найти простых и доступных поставщиков, попробуйте следующие:

    .

    Amazon — здесь только под торговой маркой и от поставщиков с высоким рейтингом. www.amazon.com
    Pieh Tool Company – www.piehtoolco.com
    Centaur Forge – www.centaurforge.com
    Кузнечное депо – www.blacksmithdepot.com

    Итак, если вы не хотите платить за свежую сталь, где вы можете найти безопасную бывшую в употреблении сталь?

    Где найти бывшую в употреблении или «найденную» сталь

    Одни из лучших сталей для проектов можно получить из переработанных материалов.Они обычно довольно дешевы, и вы можете забрать их самостоятельно. Не забывайте искать краску или другие предупреждающие знаки — вспомните Forge Fever — и убедитесь, что ржавчина на них не слишком глубокая, чтобы деформировать ее форму. Ржавчина почти наверняка будет на вашей стали, если она обнаружена. А вот со ржавчиной легко: можно либо сошлифовать, либо просто сжечь в кузнице, если она не слишком густая. Вот несколько отличных вариантов для поиска бывших в употреблении или «найденных» сталей:

    Напильники (сталь W-2)

    Мои любимые старые изношенные напильники. Распродажи в амбарах, во дворах и даже в некоторых антикварных магазинах могут стать отличным источником этих драгоценных камней. Напильники сделаны из очень твердого металла, и хотя их часто можно отшлифовать и они бесполезны в качестве напильников, когда вы найдете их в сараях, металл, из которого они сделаны, проникает глубже, чем гребни, которые используются для напильника, и эта твердая сталь великолепна. для лезвий и других изделий из закаленного металла.

    Листовые рессоры (пружинная сталь 5160)

    Задняя рессорная подвеска в автомобилях — отличный источник прочной стали лезвийного качества.Листья в листовой пружине твердые, способны выдержать большую острую кромку, а уже в виде длинных тонких полосок — идеально подходят для мечей или ножей. Вам нужно будет отрезать концы листовой пружины и переплетов, которые скрепляют листы, так что будьте осторожны, но это отличный источник металла для таких проектов.

    Пильные полотна (сталь L-6)

    Старые пилы могут быть хорошим источником металла, так как существует много старых пил по дереву. Однако с ними может быть сложно работать, потому что они очень тонкие.Вам нужно будет либо разрезать и сварить их вместе в заготовку, либо сложить их несколько раз и сварить их, чтобы сформировать стержень.

    Железнодорожные шипы (обычно из мягкой стали)

    Они хороши для множества небольших проектов и могут быть выкованы в ножи, крючки и другие мелкие изделия. Их можно найти в самых разных местах, хотя они не так часто используются в современном производстве, поэтому распродажи в сараях и старые антикварные магазины могут быть хорошим местом для их получения.Из-за обычно низкого содержания углерода железнодорожные шипы не идеальны для лезвий, но их можно использовать для отработки техники ковки, и обычно они дешевы и их легко найти, в зависимости от того, где вы живете.

    Старые инструменты

    Молотки, старые тупые или сломанные ножи, практически любой старый или сломанный ручной инструмент имеет отличную инструментальную сталь, из которой можно выковать инструменты, лезвия и даже новые молотки. Будьте осторожны и избегайте предметов с хромом или смешанного металла, но большинство старых молотков и ножей безопасны в использовании.Гаечные ключи тоже могут быть хороши, но опять же, избегайте смешанных металлов или металлов с хромовым покрытием.

    Главное, что нужно помнить при поиске стали, которая уже использовалась для чего-то, это то, что если она была выкована для какой-то цели, и это не смешанный металл, она, скорее всего, сработает. (Да, смешанный металл сам по себе не является первоочередным, поскольку некоторые смешанные металлы необходимы для продвинутой ковки и изготовления отличных лезвий и инструментов, но в целях безопасности просто используйте основы, если вы используете найденные стали).Если на стали есть краска, иногда ее можно стереть, но опять же, имейте в виду, что свинцовая краска — это очень плохо. Если он был окрашен до 1990 года, это может быть краска на основе свинца, поэтому вам следует избегать ее. Если вы решите удалить краску шлифованием, убедитесь, что у вас есть подходящий вентилятор (те медицинские маски, которые люди носят во время сезона гриппа, НЕ БУДУТ обеспечивать вашу безопасность). Для этого вам понадобится полнолицевая маска и дыхательный аппарат или аппарат ИВЛ с соответствующим фильтром.Это может быть излишеством, но эй, вы же не хотите вдыхать свинцовую пыль в легкие. Всякий раз, когда вы шлифуете, имейте в виду, что, если у вас нет надлежащих средств индивидуальной защиты (СИЗ), вы рискуете проглотить металлическую пыль в свое тело, а страшные истории о ржавчине в легких заставят ваши пальцы ног искривиться. Просто будь в безопасности.

    Как только вы найдете свою сталь, вам, возможно, придется ее раскалить. В случае молотков это очень важно, так как удар по куску закаленной стали при любой температуре может привести к его разрушению.НЕ ДЕЛАЙТЕ ЭТОГО! Существует несколько способов закалки стали для снижения ее твердости, поэтому я расскажу об этом в другом посте или в другом проекте. В настоящее время, если вы используете закаленную сталь, убедитесь, что вы нагрели ее до температуры красной вишни, а затем охладили в ведре с сухим песком в течение дня или около того, чтобы дать ей медленно остыть и удалить твердость. Это сделает его безопасным для подделки.

    Существует также метод определения содержания углерода в найденной стали, известный как испытание на измельчение.Хотя это хорошо для определения того, имеет ли металл высокое или низкое содержание углерода по типу искр, он может плохо определять, закален ли он водой или маслом, и какую твердость или ударопрочность он будет иметь. Так что будьте осторожны, если вы хотите использовать этот тест — возможно, нужно учитывать больше, чем просто содержание углерода.

    В общем, найдите лучшую сталь, какую сможете, и будьте осторожны. Ни один проект не стоит того, чтобы жертвовать своей безопасностью или здоровьем.

    Далее я проведу вас по моей кузнице, а потом приступим к техникам и проектам!

    Молоток!

    Если вы пропустили какие-либо выпуски из нашей серии о кузнечном деле, вы можете проверить их здесь:

    Что нужно, чтобы начать заниматься кузнечным делом дома?

    Как правильно выбрать горн

    Как выбрать лучшую наковальню для кузницы

    Выбор кузнечного молота

    Кузнечные инструменты для завершения кузницы

    Где взять сталь для кузнечного дела

    Какие стали легче всего (и сложнее всего) выковать?

    Спасибо Ричарду Эйри за то, что он стал сторонником Knife Steel Nerds Patreon!

    Ковочная сталь

    Обычно кузнецы ограничивают свой выбор стали низколегированными сталями, такими как 1095, 1084, 5160, 52100, O1 и т. д.Существует множество причин, по которым кузнецы обычно используют эти относительно простые стали. Часто «легкость в термообработке» является обычным явлением. Однако в этой статье основное внимание будет уделено тому, какие стали физически труднее деформировать молотком, а какие легче всего растрескиваются. Что контролирует «ковкость» или сталь?

    Влияние температуры

    Более высокие температуры обычно означают, что напряжение (нагрузка на единицу площади), необходимое для деформации стали, меньше. Чем горячее, тем легче придать форму стали.Чем выше измеренное напряжение, тем прочнее сталь при высокой температуре. Вот напряжение, необходимое для поковки D2 (высоколегированная инструментальная сталь) и W1 (простая высокоуглеродистая сталь):

    Данные взяты из [1]

    Влияние карбидов

    Как видите, для ковки D2 требуется гораздо больше усилий, чем для W1. Одно большое различие между ними заключается в том, что D2 имеет значительное количество твердого карбида при температурах ковки, в то время как в W1 карбиды растворяются при температурах ковки. Эти карбиды повышают необходимое напряжение для ковки. Напряжение, необходимое для ковки, можно перевести в «энергию активации», необходимую для ковки, что позволяет просто сравнить «ковкость» различных сталей. Я сравнил энергию активации нескольких распространенных инструментальных сталей вместе с экспериментально измеренной объемной долей карбида при 1000°C:

    Данные адаптированы из [2][3][4]

    Чтобы оценить способность к ковке различных сталей, я использовал Thermo-Calc для расчета расчетной объемной доли карбида при 1000°C для ряда сталей.Я сосредоточился на низколегированных сталях, поскольку они чаще используются для ковки, но для сравнения включил некоторые высоколегированные инструментальные стали и нержавеющие стали:

    Программное обеспечение, как правило, несколько занижает количество карбида, так как предполагает бесконечное удержание температуры. В отличие от очень простых сталей, ковочные стали со значительным содержанием ванадия или вольфрама имеют некоторое количество карбида, присутствующего при температурах ковки, включая такие стали, как CruForgeV и сталь Blue Super. Это сделало бы эти стали более сложными для ковки по сравнению с типичными «ковочными сталями». Однако вы можете видеть, что даже низколегированные стали 1.2562 и F2 с очень высоким содержанием вольфрама (~3,5%) имеют значительно меньше карбида при 1000°C, чем высоколегированные стали. С другой стороны, ожидается, что такие стали, как Rex 121 и S125V, очень трудно поддаются ковке. Вы можете видеть, что низколегированные стали, такие как 5160, 1095, O1 и 52100, не имеют карбида при 1000°C, по крайней мере, как предсказывает программа.Поэтому я также вычислил температуру, при которой растворяется весь карбид:

    Температура, при которой карбиды «фактически» растворяются, вероятно, несколько выше, чем предполагалось, по той же причине, по которой она занижает объемную долю карбидов. Ковочные стали с ванадием или вольфрамом могут иметь относительно высокие температуры, при которых карбид полностью растворяется, хотя количество карбида довольно мало в широком диапазоне температур, поэтому объем карбида при 1000°C, вероятно, является лучшим показателем способности к ковке в тот случай. Таким образом, между двумя расчетами (объем карбида при 1000°C и температура растворения карбида) можно оценить относительную ковкость различных сталей.

    Влияние легирующих элементов

    Помимо карбидов, имеющиеся исследовательские статьи согласны с тем, что более высокие сплавы «в растворе» (в отличие от присутствия в карбидах) повышают напряжение, необходимое для ковки. Тем не менее, количественная оценка влияния различных легирующих элементов является сложной задачей, и я нашел только один источник, который предоставил какие-либо числа [5], которые дали коэффициенты, чтобы показать относительное влияние различных элементов.Хром был показан как самый высокий, 38,4, Mn 9,1, Si 3,9 и Mo 3,6. Другими словами, хром оказывает наибольшее влияние. Таким образом, эти числа можно использовать для прогнозирования сложности ковки путем умножения каждого коэффициента на элемент в данной стали. Таким образом, 52100 будет 1,5*38,4 (Cr) + 9,1*0,3 (Mn) + 3,9*0,3 (Si) = 61,5, что выше, чем простой W1, который будет 9,1*0,3 + 3,9*0,3 = 3,9. Этот источник также говорит, что C и Ni немного снижают напряжение, необходимое для ковки. Для низколегированных сталей, которые растворяют весь свой карбид при температурах ковки, вы можете просто использовать объемный состав стали и не нужно компенсировать содержание карбидов в сплаве.Для высоколегированных сталей с карбидом, присутствующим при температурах ковки, фракция карбида, вероятно, в любом случае имеет большее значение.

    Однако я также использовал данные, представленные в документе «Оценка способности к ковке сталей », опубликованном Timken, и обнаружил несколько иные результаты. Они использовали испытание на кручение (скручивание) для измерения крутящего момента, необходимого для деформации стали, а также количества скручиваний до ее разрушения. Я измерил крутящий момент (дюйм-фунт) при 2000°F для ряда сплавов, а затем рассчитал регрессию на основе легирующих элементов, чтобы оценить влияние каждого из них.Было обнаружено, что углерод снижает напряжение при ковке, как утверждает вышеупомянутый источник, а никель лишь немного увеличивает его, что, вероятно, совпадает с приведенным выше источником. Тем не менее, Cr немного снизил напряжение при ковке, что, безусловно, противоречит вышеприведенному источнику, утверждающему, что Cr оказывает самое сильное влияние. Для этой книги Timken наибольший вклад внесли Mn и Mo. Вот уравнение, которое я рассчитал для крутящего момента при 2000°F = 324,1 – 15,4*C + 97,5*Mn + 16,8*Si – 2,5*Cr + 3,75*Ni + 98,6*Mo. По их данным, 52100 (1.5% Cr) требовал большего крутящего момента, чем сталь W1 (простая высокоуглеродистая) 400 дюйм-фунтов против 300; однако для нержавеющей стали 430 с низким содержанием углерода и 16% Cr требуется всего 320 дюйм-фунтов. Однако оба источника согласны с тем, что аустенитные нержавеющие стали, такие как 304 с 18% Cr и 9% Ni, требуют значительно более высокого напряжения для ковки. Возможно, имеет место эффект комбинации Cr с Ni или тот факт, что аустенитные нержавеющие стали содержат очень мало углерода, в отличие от мартенситных нержавеющих сталей, в которые намеренно добавлено хотя бы небольшое количество углерода. Эти аустенитные нержавеющие стали также обычно имеют значительные добавки Mn и Si, которые могут способствовать увеличению напряжения.

    Таким образом, данные о влиянии легирующих элементов, которые я нахожу, несколько смешаны, и у меня нет четкого представления о том, как оценить напряжение, необходимое для поковок с различными составами. Возможно, вы можете использовать коэффициенты элементов из двух источников выше, чтобы получить некоторое представление. Или вообще, чем больше сплава, тем сложнее ковка.

    Горячая пластичность

    Прочность стали при высокой температуре — не единственный важный показатель «ковкости.Другим является пластичность, или степень деформации, которую сталь может выдержать до того, как она начнет трескаться. Как правило, пластичность увеличивается по мере снижения прочности и повышения температуры. Тем не менее, для каждой стали существует температура, выше которой пластичность снижается, как видно из этой диаграммы зависимости пластичности от температуры для быстрорежущей стали T1:

    Данные адаптированы из [6]

    Рост зерна

    Одной из причин снижения пластичности при высокой температуре является рост зерна [7]. Как и при комнатной температуре, более мелкий размер зерна означает лучшую ударную вязкость (сопротивление растрескиванию). Поэтому, когда зерна становятся очень большими при высоких температурах, пластичность в горячем состоянии снижается.

    Плавка

    Одним из важных факторов, приводящих к снижению пластичности, является плавление границ зерен при высоких температурах. Трещины образуются на этих расплавленных границах зерен. Ножевые стали в некоторой степени подвержены такому поведению, поскольку они содержат много углерода. Этот эффект углерода сохраняется даже при значительных легирующих добавках, как показано в сравнительной строке 12% Cr ниже:

    Пока 1.Показано, что 1% углеродистая сталь имеет температуру плавления в диапазоне 2350-2400°F, температура, при которой может происходить плавление по границам зерен, значительно ниже. Это происходит из-за сегрегации углерода и легирующих элементов на границах зерен, что приводит к локально более богатым областям. Сообщается, что плавление по границам зерен начинается при температуре около 2200°F для нескольких сталей, включая O1 [3] и D2 [8]. Для начала плавления требуется некоторое время, конечно, при достаточно коротких временах выдержки плавления не наблюдается.Однако недостаточное замачивание не рекомендуется, и использовать более безопасные более низкие температуры легче, чем пытаться поддерживать короткое время замачивания. Ниже приведено сравнение микроструктуры кованого Д2 при выдержке при оптимальной температуре (а) и при слишком высокой температуре (б). На (б) видны толстые черные линии, которые являются микротрещинами вдоль бывших границ зерен:

    Изображения из [7]

    А вот трещина, образовавшаяся в стали О1 при ковке от 1200°C (2200°F):

    Изображение из [3]

    Твердосплавный огрубитель

    Другие факторы, которые приводят к плохой пластичности при высоких температурах, требуют обсуждения высоколегированных сталей, которые являются «ледебуритными». Ледебуритная сталь относится к стали, в которой карбид присутствует вплоть до плавления. Когда сталь затвердевает из жидкости, она образует фазу, представляющую собой комбинацию жидкости и карбида, называемую ледебуритом. О ледебуритных сталях я впервые написал в статье о порошковой металлургии.

    Ледебурит. Изображение из [9]

    На предыдущей диаграмме, показывающей температуру, при которой растворяется весь карбид, любая сталь, указанная как «плавящаяся», является ледебуритной. Следовательно, сталь нельзя просто нагреть до такой высокой температуры, чтобы карбид растворился.И хотя при более высоких температурах растворяется больше карбида, оставшиеся карбиды также будут расти быстрее при более высоких температурах. При достаточно высокой температуре для диффузии более мелкие карбиды растворяются, а более крупные растут. Этот процесс называется «оствальдовским созреванием».

    Когда температура выдержки слишком высока, карбиды будут расти, что снижает пластичность стали, что может привести к трещинам даже при высокой температуре. Большие карбиды также нежелательны в конечном продукте, потому что это снизит ударную вязкость стали в конечном продукте.Ниже показана быстрорежущая сталь M42, пропитанная при 1180°C (2150°F) на (а) и 1150°C (2100°F) на (б), где вы можете видеть, что карбиды намного крупнее при пропитке при более высокой температуре:

    Изображение из [6]

    На предыдущей диаграмме, показывающей зависимость энергии активации от объема карбида, энергия для поковки D2 ниже, чем для M2, из-за меньшей объемной доли карбида. Однако карбиды больше в D2, чем в M2, что приводит к более низкой горячей пластичности, чем в M2, несмотря на более низкое напряжение, необходимое для ковки [10].

    Что касается размера карбида, то даже если карбиды не выросли до такой степени, что они влияют на пластичность в горячем состоянии, существуют оптимальные температуры выдержки, которые приводят к наилучшему размеру карбида. Это, конечно, зависит от рассматриваемой стали. Слишком низкое – крупные карбиды не могут быть разрушены в процессе ковки, слишком высокое – карбиды укрупняются. Вот микрофотографии напыленной стали Vanadis 4 (не экстра), где они проковывались при разных температурах, где наименьший размер карбида был достигнут при температуре 1050°C (1925°F):

    Изображение из [11]

    Ковка при слишком низких температурах

    Феррит

    Как и следовало ожидать, при понижении температуры ковкость стали также снижается.Однако есть и другие факторы, которые могут еще больше снизить горячую пластичность при более низких температурах. Одним из них является переход из высокотемпературной аустенитной фазы в низкотемпературную ферритную фазу. Аустенит более пластичен, чем феррит. Стали со значительными элементами, «стабилизирующими феррит», такими как высокое содержание хрома в D2 или нержавеющие стали, имеют более высокую температуру, при которой они превращаются в феррит. С помощью Thermo-Calc я рассчитал температуру, при которой начинает образовываться феррит для того же диапазона сталей, что и раньше. Фактическая температура, которую будет образовывать феррит при охлаждении от температуры ковки, будет несколько ниже, иногда значительно ниже, из-за прокаливаемости. Сталь, закаливающуюся на воздухе, необходимо очень медленно охлаждать для образования феррита, поэтому они могут превращаться в мартенсит при охлаждении на воздухе; феррит или перлит не образуются. Однако напряжение, вызванное ковкой, также может ускорить образование феррита, поэтому его трудно предсказать.

    Карбиды

    По мере снижения температуры в стали образуется больше карбидов.Больше карбида означает более высокое напряжение, необходимое для ковки, и более низкую пластичность. Эти карбиды выделяются в виде мелких частиц при понижении температуры, что увеличивает прочность и снижает пластичность [6]. Ниже я изобразил изменение объемной доли карбида в зависимости от температуры для A2, D2 и M2:

    Адаптировано из [2][4]

    Именно по двум вышеприведенным причинам следует обратиться к таблицам данных [12], чтобы найти минимальную рекомендуемую температуру ковки, которая представляет собой температуру, при которой сталь следует повторно нагревать перед любыми дальнейшими операциями ковки. Для простой стали типа 1095 рекомендуемая минимальная температура составляет 815°C (1500°F), а для O1 — 845°C (1555°F). Однако для нержавеющей стали 440C рекомендуемая минимальная температура составляет 1750°F.

    Ковка нержавеющих и высоколегированных инструментальных сталей

    Некоторые кузнецы считают, что им необходимо ковать нержавеющие и высоколегированные инструментальные стали при сверхвысоких температурах, потому что их труднее подделать. Хуже того, некоторые «опытные» оружейники скажут другим, что эти высоколегированные стали требуют таких высоких температур.Это является причиной многих неудач при ковке таких сталей по причинам, изложенным выше. Высоколегированные стали плавятся по границам зерен при тех же температурах, что и низколегированные стали, и имеют дополнительное осложнение в виде укрупнения карбида. Это может привести к растрескиванию и другим проблемам, если ковка слишком горячая. Именно по этой причине при ковке высоколегированных сталей нельзя игнорировать рекомендуемые температуры ковки. Не следует превышать максимальную температуру около 2100°F, и во многих случаях чем ниже, тем лучше, если необходимо оптимизировать размер карбида.

    На низкотемпературной стороне высоколегированные стали превращаются в феррит и наблюдается выделение карбида при более высоких температурах, чем в низколегированных сталях. Это повышает минимальную рекомендуемую температуру. Поэтому «диапазон рабочих температур» для ковки нержавеющих и высоколегированных инструментальных сталей меньше, чем для низколегированных сталей.

    Поскольку высоколегированные инструментальные стали и нержавеющие стали «закаляются на воздухе», также обычно рекомендуется медленно охлаждать сталь в печи после операций ковки.Сталь превращается в мартенсит при охлаждении до комнатной температуры, что может привести к растрескиванию или деформации. Вероятность этого зависит от размера и формы кованой детали.

    Рост зерна

    Существует одна область, в которой высоколегированные стали имеют преимущество при ковке, а именно размер зерна. Поскольку низколегированные стали не содержат карбидов при температуре ковки, зерна могут свободно расти и могут расти с относительно высокой скоростью.Сталь может минимизировать свою внутреннюю энергию за счет роста зерен, потому что границы зерен являются областями с высокой энергией, а рост зерен приводит к минимизации площади границ зерен:

    Высоколегированные стали имеют карбиды, присутствующие при высокой температуре, которые «скрепляют» зерна и не позволяют им расти:

    Однако рост зерен в высоколегированных сталях все же будет происходить при достаточной температуре и времени. Отчасти из-за того, что рост зерен все же происходит, хотя и медленно, в присутствии карбидов.Рост зерен также происходит из-за того, что карбиды укрупняются при высокой температуре, что приводит к снижению плотности закрепляющих карбидов. Этот эффект был виден на микрофотографиях M42, показанных ранее, с большим увеличением размера карбида при чрезмерной температуре ковки. Вы также можете увидеть этот эффект на микрофотографиях ниже для быстрорежущей стали Т1, которая была кована при температуре 1000 ° C (1825 ° F), где границы зерен настолько тонкие, что они не были видны при травлении, по сравнению с той же сталью, выкованной при температуре 1150 °. C (2100°F), когда четко видны границы зерен:

    Сталь

    T1, кованая при температуре 1000°C, с мелким размером зерна (границы не видны).Изображение из [6]

    Сталь

    T1, кованая при температуре 1150°C с более крупными зернами. Изображение из [6]

    Даже размер зерна в поковке Т1 при 1150°С нельзя было назвать «большой» из-за влияния карбидов. Однако поддержание небольшого размера зерна выгодно для механических свойств конечного продукта.

    Переработка зерна

    При промышленной обработке размер зерна можно уменьшить за счет ковки. Это связано с тем, что сталь испытывает значительную степень деформации стали.Это приводит к «слипанию» зерен, а затем к повторному образованию новых более мелких зерен. После того, как этот процесс повторяется несколько раз, размер зерна уменьшается. Подробнее о деформации и рекристаллизации вы можете прочитать в этой статье о холодной ковке. Единственное отличие состоит в том, что при горячей обработке деформация и рекристаллизация более непрерывны, потому что сталь обычно находится при достаточно высокой температуре, чтобы произошла рекристаллизация. Однако степень деформации стали при ковке лезвия довольно мала, поэтому рост зерен гораздо более вероятен.При работе с низколегированными сталями следует избегать чрезмерных температур, чтобы уменьшить рост зерна.

    Изображение из [13]

    Резюме и выводы

    Высоколегированные стали сложнее штамповать, потому что они содержат карбиды, присутствующие при высокой температуре, которые увеличивают напряжение, необходимое для формирования стали, и снижают пластичность в горячем состоянии. Следует избегать слишком высоких температур при ковке, потому что может произойти плавление границ зерен и укрупнение карбида, что приведет к плохой горячей пластичности.Слишком высокие температуры также приводят к росту зерен, что нежелательно для конечных механических свойств. Слишком низкие температуры могут привести к выделению феррита и/или карбида, что приводит к плохой пластичности, что в сочетании с низкими температурами приводит к растрескиванию. Некоторые кузнецы считают, что высоколегированные стали нуждаются в очень высоких температурах, что приведет к проблемам. Вместо этого куйте при температуре не выше 2100 ° F, а в некоторых случаях лучше и ниже. Рекомендуемые температуры ковки для данной стали см. в спецификациях стали.Если нет, посмотрите на аналогичные стали, чтобы узнать о типичных температурах ковки. Температуры ковки должны быть тщательно оптимизированы для облегчения работы и достижения наилучших механических свойств конечного продукта.


    [1] Imbert, C. A.C. и HJ McQueen. «Кривые текучести до максимальной прочности горячедеформированных инструментальных сталей D2 и W1». Материаловедение и технология  16, вып. 5 (2000): 524-531.

    [2] Imbert, C.A.C. и HJ McQueen. «Максимальная прочность, деформационное упрочнение и динамическое восстановление инструментальных сталей марок А2 и М2 при горячей деформации.”  Материаловедение и инженерия: A  313, вып. 1-2 (2001): 88-103.

    [3] Криай, Абэ, Моника Дженко Матев Фазаринк и Питер Фаджфар. «Горячая обрабатываемость инструментальной стали 95MnWCr5». Материалы в технологии  45, вып. 4 (2011): 351-355.

    [4] Imbert, C.A.C. и HJ McQueen. «Кривые текучести до максимальной прочности горячедеформированных инструментальных сталей D2 и W1». Материаловедение и технология  16, вып. 5 (2000): 524-531.

    [5] Райан, Н. Д., Дж.Боулз и Х. Дж. МакКуин. «ВЛИЯНИЕ СОСТАВА НА НЕПРЕРЫВНУЮ И МНОГОСТУПЕНЧАТУЮ ДЕФОРМАЦИЮ АУСТЕНИТНЫХ, ФЕРРИТОВЫХ, МАРТЕНСИТНЫХ И ДВУПЛЕКСНЫХ НЕРЖАВЕЮЩИХ СТАЛЕЙ».

    [6] Лю, Цзяньтао, Хунбинг Чанг, Жуйхэн Ву, Т.Ю. Сюй и Сюэюй Жуань. «Исследование поведения при горячей деформации быстрорежущей стали AISI T1». Характеристика материалов  45, №. 3 (2000): 175-186.

    [7] Пиртовшек, Татьяна Вечко, Горан Куглер, Матьяж Годец и Милан Терчел. «Три важных момента, которые касаются улучшения обрабатываемости ледебуритных инструментальных сталей в горячем состоянии. Металлургические и материальные сделки А  43, № 10 (2012): 3797-3808.

    [8] Пиртовшек, Т. Вечко, Г. Куглер и М. Терчел. «Поведение карбидов ледебуритной инструментальной стали AISI D2 во время нескольких циклов горячей деформации». Характеристика материалов  83 (2013): 97–108.

    [9] https://www.giessereilexikon.com/en/foundry-lexicon/Encyclopedia/show/iron-carbon-phase-diagram-3092/

    [10] Imbert, CAC, и HJ McQueen. «Горячая пластичность инструментальных сталей. Канадский металлургический ежеквартальный номер  40, вып. 2 (2001): 235-244.

    [11] Ян, Фей, Хайшэн Ши, Бинчжун Цзинь, Цзюньфэй Фань и Чжоу Сюй. «Эволюция микроструктуры во время горячей прокатки и термической обработки стали Vanadis 4, изготовленной методом напыления методом холодной обработки». Характеристика материалов  59, №. 8 (2008): 1007-1014.

    [12] Чендлер, Гарри, изд. Руководство для термообработчиков: практика и процедуры для чугуна и стали . АСМ интернэшнл, 1994.

    [13] Биглу, Джаджал и Джон Г.Ленард. «Исследование динамической рекристаллизации при горячей прокатке микролегированных сталей». Анналы CIRP  45, вып. 1 (1996): 227-230.

    Нравится:

    Нравится Загрузка…

    Родственные

    Материалы, используемые в ковке металлов

    Будучи одной из ведущих компаний по ковке металлов, работающих сегодня в Китае, ChinaSavvy предлагает ряд материалов для ковки. Обратите внимание, что мы работаем с огромным количеством материалов и не ограничиваемся работой только с металлами, перечисленными на этой странице. Если вы обнаружите, что желаемого класса нет в списке, пожалуйста, свяжитесь с нами напрямую.

    ChinaSavvy работает со следующими ковочными материалами:

    Легированная сталь

    Легированная сталь, обычно выкованная с использованием процессов горячей ковки, является одним из наиболее часто используемых материалов для ковки. Более прочная, жесткая и обеспечивающая большую износостойкость по сравнению с поковками из углеродистой стали, легированная сталь обычно легируется следующими материалами для улучшения ее физических свойств:

    • Никель, хром, кремний, молибден, ванадий, бор и марганец.

    Некоторые из наиболее популярных легированных сталей, используемых в ChinaSavvy, включают:

    Примечание. Вы можете нажать на таблицу, чтобы просмотреть увеличенное изображение.

    Обратите внимание, что мы также работаем с легированной сталью F11, F22 и F91.

    Алюминий

    Работая с большим количеством марок алюминия, ChinaSavvy способна производить высококачественные поковки из алюминия, чтобы конкурировать с некоторыми из лучших компаний по производству штамповки металлов, работающих сегодня в отрасли.

    В целом алюминиевые сплавы обладают высокой устойчивостью к коррозии, а алюминиевая штамповка в открытых штампах по сравнению с литьем обеспечивает превосходную внутреннюю целостность, максимальную ударную вязкость, а также устранение внутренних пустот.

    ChinaSavvy, работающая с рядом алюминиевых поковок, предлагает следующие штампованные алюминиевые поковки:

    Примечание. Вы можете нажать на таблицу, чтобы просмотреть увеличенное изображение.

    Также в этой категории доступны AMS 4126, AMS 4127 и AMS 4132.

    Обратите внимание, что мы работаем с большим количеством материалов, и, если желаемого класса нет в списке, вы можете связаться с нами напрямую.

    Узнайте больше о характеристиках различных марок алюминия.

    Углеродистая сталь

    Идеальные ковочные материалы для применения при высоких давлениях и высоких температурах, ChinaSavvy работает со следующими ковочными материалами в этой категории:

    Примечание. Вы можете нажать на таблицу, чтобы просмотреть увеличенное изображение.

    ChinaSavvy также работает с углеродистой сталью ASTM A105 (которую выковывают при температуре от 1700°F (926°C) до 2200°F (1204°C) с последующей нормализацией или закалкой и отпуском) и ASTM A350 LF2 (которую куют от 1652°F (900°C) до 2192°F (1200°C) с минимальным временем выдержки во избежание сильного образования накипи).

    Сплавы на основе никеля

    Сплавы на основе никеля, используемые ChinaSavvy, требуют специальных знаний для ковки, включая, но не ограничиваясь:

    Примечание. Вы можете нажать на таблицу, чтобы просмотреть увеличенное изображение.

    Нержавеющая сталь

    Улучшая существующие качества нержавеющей стали, ковка способна повысить устойчивость нержавеющей стали к коррозии, а также создать непрерывный поток зерна.

    ChinaSavvy работает со следующими ковочными материалами в этой категории:

    Нержавеющая сталь серии 300
    • Сорт 302: Чрезвычайно прочный и пластичный. Сорт 302 немагнитен, а его твердость повышается в процессе холодной обработки давлением.
    • Марка 303: эта марка обладает хорошей стойкостью к умеренно агрессивным средам (хотя эта стойкость ниже, чем у марки 304).
    • Марка 304: Эта марка обладает хорошими механическими свойствами, а также хорошей коррозионной стойкостью.
    • Марка 304-L: Вариант марки 304 с низким содержанием углерода, эта марка обладает высокой пластичностью и лучшей коррозионной стойкостью, чем марка 302.
    • Марка 309: более высокая устойчивость к коррозии и более высокая прочность, чем марка 304.
    • Марка 310: аустенитная нержавеющая сталь со средним содержанием углерода. Марка 310 обладает хорошей стойкостью к окислению.
    • Марка 316: Марка нержавеющей стали с содержанием молибдена, Марка 316 имеет лучшую общую устойчивость к коррозии по сравнению с Маркой 304.
    • Марка 316-L: Низкоуглеродистая версия марки 316, эта марка невосприимчива к сенсибилизации и обладает высокой прочностью на разрыв, сопротивление ползучести и растяжению.
    • Сорт 317: Этот сорт отличается высокой прочностью и устойчивостью к коррозии.Марка 317 также не реагирует на термическую обработку, но может упрочняться процессами холодной обработки давлением.
    • Марка 321: Подобно марке 304, марка 321 имеет добавку титана, в пять раз превышающую содержание углерода.
    • Марка 330: Эта марка обладает высокой устойчивостью к окислению и науглероживанию (при 2200°F / 1200°C), а также высокой прочностью.
    Нержавеющая сталь серии 400
    • Марка 403: прямая хромированная нержавеющая сталь, марка 403 обеспечивает разумную устойчивость к коррозии, а также устойчивость к нагреву и температуру образования окалины 1300 ° F (704 ° C).
    • Марка 405: при содержании хрома 12% не рекомендуется ковка стали марки 405 при температуре ниже 1500°F (816°C). Этот сорт сначала замачивают при температуре от 1500°F (817°F) до 1600°F (871°C). Затем эту температуру повышают до диапазона от 1900°F (1038°C) до 2050°F (1120°C). Затем процесс ковки будет сопровождаться воздушным охлаждением и отжигом.
    • Марка 410: мартенситная нержавеющая сталь общего назначения. Марка 410 содержит 11,5% хрома. Всегда магнитный, этот сорт обладает хорошей коррозионной стойкостью (которая может быть улучшена за счет таких процессов, как закалка, полировка и отпуск) и термостойкостью.
    • Марка 414: Стандартная мартенситная марка, марка 414 обычно используется в качестве сварочного присадочного металла.
    • Марка 416: Нержавеющая сталь марки 416, поддающаяся механической обработке, обладает высокой устойчивостью к пресной воде, кислотам, сухому воздуху и щелочам. Обратите внимание, что этот сплав менее устойчив к коррозии, чем аустенитные сплавы, не требующие свободной обработки.
    • Марка 418: сталь мартенситного типа. Марка 418 обладает высокой твердостью, прочностью и ударной вязкостью в сочетании с хорошей коррозионной стойкостью.
    • Марка 422: привлекательная альтернатива марке 403, марка 422 имеет лучшую прочность при более высоких температурах. Этот сорт может противостоять окислению и образованию накипи до температуры 1400°F (760°C). Марка 422 также обладает прочностью и пластичностью при температуре от комнатной до 1200°F (649°).
    • Марка 431: Мартенситная, термообрабатываемая марка, Марка 431 обладает высокой ударной вязкостью, свойствами при растяжении, пределом прочности при крутящем моменте, а также отличной коррозионной стойкостью. Этот сорт нагревают до температуры от 2100°F (1150°C) до 2200°F (1205°C), а затем куют.Обратите внимание, что эту марку не рекомендуется ковать при температуре ниже 1650°F (900°C).
    • Марка 440-A: высокоуглеродистая мартенситная нержавеющая сталь марки 440-A обладает хорошей прочностью и умеренной устойчивостью к коррозии. Этот сорт сначала предварительно нагревают примерно до 1400°F (760°C) и 1500°F (815°C). затем температура медленно повышается примерно до 1900°F (1040°C) и 2200°F (1205°C). Обратите внимание, что не рекомендуется ковать этот сорт ниже 1700°F (925°C).
    • Марка 440-C: в основном используемая в качестве подшипниковой стали, марка 440-C обладает хорошей прочностью и умеренной устойчивостью к коррозии. Температуры ковки почти такие же, как и у стали марки 440-A.
    Дисперсионно-твердеющие марки
    • 13-8 MO: Хорошая стойкость к стрессу и общему коррозионному растрескиванию, PH Grade 13-8 MO обеспечивает высокую поперечную ударную вязкость. Эта марка также обладает высокой прочностью, которая достигается за счет низкотемпературной термической обработки.
    • 15-5 PH: хромоникелево-медная нержавеющая сталь марки PH 15-5PH обладает хорошей прочностью, хорошей поперечной ударной вязкостью, хорошей пластичностью, а также коррозионной стойкостью и твердостью.
    • 17-4 PH: Эта мартенситная нержавеющая сталь обладает превосходной коррозионной стойкостью, высокой прочностью и высокой твердостью.
    • 450: с пределом текучести почти в три раза выше, чем у марки 304, марка 450 обладает высокой прочностью и высокой пластичностью.
    • 455: Усовершенствованный мартенситный сплав марки 455 обладает коррозионной стойкостью и пределом текучести в три раза выше, чем у марки 304.

    ChinaSavvy также работает со следующими ковочными материалами этой категории:

    • Дуплексные марки нержавеющей стали: 2205, 2507 и F-55.
    • Монель: 400 и К 500.
    • Нитроник: 40, 50 и 60.

    Титан

    Ассортимент кованых изделий из титана включает бесшовные катаные кольца, валы, диски, ступицы, фланцы, стержни и блоки, и это лишь некоторые примеры. Предлагая сочетание прочности и легкого веса, титан обычно является выбором в тех случаях, когда требуется высокая прочность, высокая рабочая температура, малый вес или высокая устойчивость к коррозии.

    Примечание. Вы можете нажать на таблицу, чтобы просмотреть увеличенное изображение.

    ChinaSavvy, обычно используемая для производства инструментов, работает со следующими марками инструментальной стали:

    Стали группы А

    Эти стали образуют закаливаемые на воздухе, холоднодеформированные, среднелегированные стали группы А.

    Примечание. Вы можете нажать на таблицу, чтобы просмотреть увеличенное изображение.

    Стали группы D

    Эти стали представляют собой высокоуглеродистые стали с высоким содержанием хрома, в том числе:

    Примечание. Вы можете нажать на таблицу, чтобы просмотреть увеличенное изображение.

    Другие материалы для поковок из инструментальной стали, с которыми работала ChinaSavvy, включают:

    • Стали группы H — это хромистые инструментальные стали для горячей обработки, и материалы, с которыми работают, включают:
    • Стали группы L – это низколегированные стали специального назначения, которые содержат небольшое количество молибдена, хрома, ванадия и никеля. Материалы, с которыми работали в этой группе, включают:
      • L6 – кованые в диапазоне температур от 1600°F (871°C) до 1975°F (1079°C).Обратите внимание, что эта инструментальная сталь не должна подвергаться ковке при температуре ниже 1550°F (843°C).
    • Стали группы М – это молибденовые быстрорежущие стали, вольфрам присутствует во всех типах от М1 до М10, за исключением М6. Материалы, с которыми работают в этой группе инструментальных сталей, включают:
    • Стали группы О. Эта группа сталей относится к закаливаемым в масле сталям для холодной обработки. ChinaSavvy работает с рядом этих сталей, в том числе:
    • Стали группы S. Эта группа сталей относится к ударопрочным инструментальным сталям.ChinaSavvy работает с рядом сталей группы S, в том числе:
    • Кирпичная форма
    • Лескоуор

    Обратите внимание, что здесь перечислены не все наши материалы для ковки. Являясь сегодня одной из ведущих компаний по ковке металлов в Китае, мы работаем с большим количеством материалов. Если вы обнаружите, что желаемые материалы для ковки не отображаются на этой странице, пожалуйста, свяжитесь с нами напрямую.

    Назад на главную страницу: Ковка металлов

    Дополнительная информация

    Стальная кузница Условия | Узнайте о стальной ковке, ковочных материалах и свойствах ковки в Canton Drop Forge

    В нашей отрасли используется уникальная терминология, когда речь идет о процессе ковки и готовом изделии. Несмотря на то, что эти Условия форсинга могут быть запутанными и уникальными, важно, чтобы ваша организация хорошо понимала основные Условия форсинга. Вот почему мы создали этот список терминов для подделки! Ниже приведен список общепринятой терминологии, с которой вы можете столкнуться в процессе ковки.

    Условия ковки стали

    Качество самолетов

    Заготовки и поковки, используемые в авиастроении, в том числе в аэрокосмической отрасли, которые требуют тщательного контроля во время производства.Это помогает уменьшить дефекты как на поверхности, так и внутри, а также трещины, включения и ликвации поковки.

    Пневматический молот

    Тип гравитационного молота, в котором используется воздушный цилиндр для поднятия ползуна и нанесения ударов по поковке. Поскольку скорость можно контролировать, каждый удар может варьироваться в зависимости от силы, необходимой для правильной ковки металла.

    Сплав

    Сталь, содержащая небольшое количество различных легирующих элементов, включая кремний, молибден, марганец, ванадий, никель, титан, медь, хром и алюминий.

    Отжиг

    Отжиг — это термическая обработка, при которой изменяются физические свойства материала, обычно для повышения его пластичности и снижения твердости, что делает его более пригодным для обработки. Он включает в себя нагрев материала до температуры выше его температуры рекристаллизации, поддержание подходящей температуры и затем охлаждение.

    Аустенит

    Твердое сочетание железа и, по крайней мере, одного легирующего элемента, характеризующееся кубической кристаллической структурой с гранецентрированием. Наиболее распространенные инженерные стали превращаются в перлит, бейнит или мартенсит во время аустенитной фазы с учетом скорости охлаждения.

    Обратная экструзия

    Принуждение металла течь в направлении, противоположном движению пуансона или штампа.

    Печь периодического действия

    Печь для нагрева поковочных материалов. Вся загрузка и разгрузка материалов осуществляется через один вход, дверь или щель.

    Пусто

    Заготовка, часто называемая «заготовкой» или «мультом», представляет собой исходный материал, нарезанный по весу или длине и используемый для создания кованых деталей; также известный как ковка запаса.

    Пескоструйная очистка

    Процесс очистки и отделки металла с использованием высокоскоростных частиц, включая гравий, песок или дробь.

    Молоток для досок

    Тип гравитационного молота, в котором используются деревянные доски для поднятия поршня. Деревянные доски поднимаются вращающимися в противоположных направлениях валками, а затем освобождаются.

    Углеродистая сталь

    Стальной материал, содержащий до 1,2% углерода и лишь следовые количества других сплавов. Для контроля состава могут быть добавлены более высокие проценты кремния и марганца.

    Цементация

    Также известный как поверхностное упрочнение — это процесс упрочнения поверхности металлов, позволяющий сердцевине оставаться мягкой. Используемые методы включают науглероживание, карбонитрирование, цианирование и закалку пламенем и используются для сплавов черных металлов.

    Поковка с жесткими допусками

    Металлическая поковка, которая практически не требует механической обработки из-за жестких допусков по размерам в процессе ковки.

    Ковка в закрытых штампах

    Поковка горячих металлов, заключенных между двумя штампами.Эти штампы сходятся со всех сторон, создавая впечатление нужной детали.

    Чеканка

    Небольшая деформация поковки для создания меньших допусков, устранения уклона или для получения более гладкой поверхности.

    Холодное отключение

    Поверхностный дефект, вызванный изгибанием металла в процессе ковки. Обычно это происходит на пересечении вертикальных и горизонтальных поверхностей.

    Прочность на сжатие

    Максимальное напряжение, которое металл может выдержать при сжатии без разрушения или необратимой деформации.

    Ковочное оборудование с контрударом

    Два ползуна на противоположных сторонах металлической поковки одновременно ударяют по заготовке для придания ей правильной формы.

    Удаление накипи

    Процесс удаления окалины с кованой заготовки до или во время процесса ковки. Часто используются проволочные щетки, распыление воды, скребковое оборудование и легкие удары по металлу.

    Штамп

    Инструмент или форма, в которую помещается кусок металла для изготовления поковки.

    Матричные блоки

    Блоки металлические с оттисками заданной формы из металла, используемого при открытой и свободной штамповке.

    Умри жизнь

    Продолжительность оттиска штампа или блока штампа, измеряемая тем, сколько поковок он произвел, прежде чем он станет слишком изношенным для использования.

    Смазка для штампов

    Продукт, наносимый во время ковки и напыляемый на металл для уменьшения трения и обеспечения теплоизоляции.

    Кубик спички

    Выравнивание верхнего и нижнего штампов внутри молота или пресса.

    Утопление штампа

    Процесс, при котором оттиск обрабатывается в штамповых блоках.

    Направленные свойства

    Изменение механических свойств при испытании металлической детали.

    Проект

    Конусность или избыточный материал на сторонах металлической поковки, используемой для извлечения детали из штампов. Эта конусность обычно составляет от 5 до 7°.

    Вытягивание

    Процесс ковки, при котором металлическая заготовка уменьшается в поперечном сечении и удлиняется между плоскими штампами.

    Ковка

    Процесс нагрева металлического материала и придания ему определенной формы с использованием штампов и штампов с помощью кузнечного молота.

    Отбойный молоток

    Молоток, используемый для ковки металлических деталей определенной формы. Удары отбойного молотка производятся под действием силы тяжести, пара или сжатого воздуха.

    Пластичность

    Свойство твердого металла деформироваться под действием растягивающего напряжения, но до разрыва.

    Испытание на проникновение красителей

    Метод контроля и обнаружения дефектов металлических поверхностей с использованием проникающих жидкостей.Эта жидкость содержит краситель или флуоресцентный краситель для выявления недостатков.

    Предел упругости

    Предельное напряжение, которое может выдержать металл, прежде чем произойдет остаточная деформация.

    Электрошлаковый переплав (ЭШП)

    Процесс рафинирования металла, при котором металл переплавляется через слой шлака из расходуемой электродной формы. Сплавы, рафинированные с помощью ЭШП, имеют лучшую однородность, лучше подходят для ковки и обладают превосходными свойствами по сравнению с другими металлами.

    Охрупчивание

    Потеря пластичности металлического материала, делающая его хрупким.Часто результат механических или химических дефектов, возникающих при ковке или воздействии элементов.

    Усталость

    Растрескивание или разрушение металлов при циклических нагрузках, которые ниже предела прочности металла на растяжение.

    Припуск на чистовую обработку

    Количество припуска, оставшегося на поверхности поковки, которое будет удалено при механической обработке готового изделия.

    Финишер (финишный слепок)

    Оттиск штампа, сохраняющий окончательную форму кованой детали.

    Хлопья

    Внутренние трещины в черных металлах короткие и прерывистые, вызванные внутренними напряжениями при охлаждении, после нагревания.

    Вспышка

    Металл, выдавливаемый между матрицами тонким слоем по линии разъема и помогающий регулировать поступление металла в полости матриц. Этот лишний металл удаляют обрезкой после ковки.

    Удлинитель флэш-памяти

    Остаток заусенца, который остается на кованой детали после завершения обрезки.Это обычно включается в нормальный допуск на ковку.

    Плоская штамповка

    Процесс многократного нанесения ударов и манипуляций по металлу между плоскими или простыми контурными штампами. Это также можно назвать ручной ковкой или кузнечной ковкой.

    Ковкость

    Способность металла или сплава формироваться и деформироваться без разрушения в процессе ковки.

    Закалка

    Процесс или обработка, способная повысить твердость металла наряду с увеличением прочности.Термическая обработка и холодная обработка — два распространенных способа достижения упрочнения.

    Зерновой поток

    Рисунок зерна, который образуется в процессе ковки. Хорошие методы ковки создают хороший волокнистый поток зерна, который улучшает свойства металла.

    Размер зерна

    Количество и размер зерен или кристаллов в металлическом материале на единицу площади поперечного сечения.

    Прокаливаемость

    Измерение способности металла к закалке.Это измеряется глубиной и степенью.

    Твердость

    Числовое значение, выражающее стойкость металла к вдавливанию. Эти цифры получены из измерений на приборах для определения твердости по Бринеллю и Роквеллу.

    Товарная позиция

    Процесс ковки, при котором на концах стержня или проволоки создаются головки. Они обычно используются при изготовлении болтов или заклепок.

    Термическая обработка

    Процесс нагревания и охлаждения металлического материала несколько раз для получения желаемых свойств.

    Горячий осмотр

    Процесс обеспечения качества поковки. Это визуальный осмотр в процессе ковки с использованием калибров и других неразрушающих методов.

    Горячая обработка

    Процесс, при котором металл деформируется выше точки рекристаллизации и достаточно сильно, чтобы предотвратить деформационное упрочнение.

    Штамповка штампом

    Полностью закрывает горячий металл со всех сторон между двумя полостями пресс-формы и придаёт ей желаемую форму.

    Включения

    Частицы в металлах, являющиеся неметаллическими, а также элементы-примеси, присутствующие в слитках. Они переносятся в кованые изделия. Форма и распределение включений изменяются при пластической деформации и могут способствовать направленности металлов.

    Слиток

    Процесс, при котором температура остается постоянной и однородной.

    Круг

    Дефект на поверхности металла в виде шва. Это вызвано загибом или острыми углами, а также прокаткой или ковкой поверхности.

    Обрабатываемость

    Легкость сверления или резки материала.

    Макроструктура

    Наблюдение за структурой и внутренним состоянием металлической поверхности после полировки и травления. Это делается невооруженным глазом или при малом увеличении, до 10х.

    Магнитопорошковая дефектоскопия

    Магнитопорошковая дефектоскопия, называемая MPI, представляет собой неразрушающий контроль, который обнаруживает поверхностные и подповерхностные несплошности или разрывы в ферромагнитных материалах.Материалы включают никель, железо и некоторые сплавы.

    Ковкий

    Способность металла формироваться или деформироваться в процессе ковки.

    Мартенсит

    Структура внутри закаленной стали, которая нестабильна и имеет максимальную твердость среди всех преобразованных аустенитных продуктов.

    Механические свойства

    Идентификация и классификация металлических материалов. Общие свойства включают прочность, твердость, ударопрочность и вязкость разрушения.

    Микроструктура

    Осмотр и исследование полированной и протравленной металлической поверхности при большом увеличении.

    Нормализация

    Форма термической обработки, используемая в процессе ковки путем нагревания металлов выше нормальной температуры превращения в течение определенного периода времени с последующим охлаждением.

    Линия разъема

    Линия соединения штампов на поверхности поковки. Обычно это самое большое поперечное сечение кованой детали, где образуется заусенец.

    Поковка прессом

    Процесс формования металлического материала между штампами с использованием ковочного пресса с механическим или гидравлическим приводом.

    Закалка

    Процесс быстрого охлаждения кованого куска металла с использованием жидкостей. Это необходимо для повышения прочности и твердости изделия.

    Уменьшение площади

    Результат испытания на пластичность при растяжении, представляющий собой разницу между первоначальной площадью поперечного сечения металла и наименьшим поперечным сечением после испытания.

    Прокатное кольцо

    Процесс прокатки металла между вращающимися валками. Это увеличивает диаметр металлической детали и уменьшает сечение стенки кольца.

    Весы

    «Корка», которая образуется на внешней стороне металлической поковки в результате окисления. Количество окалины, присутствующей на поковке, во многом зависит от марки металла и того, как долго он подвергался воздействию тепла перед обработкой.

    Сегрегация

    Распределение легирующих элементов в металле неоднородно.Это происходит во время литья формы или затвердевания.

    Усадка

    Термическое сжатие металла после горячей штамповки и в период охлаждения. Оттиски штампов производятся с учетом точной усадки и допусков, возникающих при ковке».

    Термическая обработка раствором

    Нагрев сплава до определенной температуры и выдержка при этой температуре, что позволяет второму элементу образовать твердый раствор с основным металлом. Затем металл быстро охлаждают, чтобы сохранить составляющий раствор.

    Паровой молот

    Тип кузнечного молота, в котором для работы используется поршень и неподвижные паровые цилиндры.

    Склад

    Кусок необработанного металлического материала, который используется для производства одной поковки.

    Стресс

    Реакции внутренних сил на материал при воздействии на него нагрузки. Это рассчитывается путем деления нагрузки на площадь поперечного сечения.

    Снятие стресса

    Процесс снижения напряжений в металле с помощью контролируемого нагрева и охлаждения без существенных изменений в зернистой структуре.Это также можно сделать с помощью холодного сжатия или растяжения.

    Суперсплавы

    Относится к сплавам на основе железа, никеля и кобальта, обладающим механическими свойствами при высоких температурах и стойкостью к окислению.

    Закалка

    Процесс термической обработки, происходящий после закалки. Поковки нагревают ниже критических температур, а затем охлаждают для снятия напряжений, вызванных закалкой. Этот процесс помогает ковке получить определенные механические свойства.

    Свойства при растяжении

    Механические свойства металла при растяжении. Эти свойства включают предел прочности при растяжении, предел текучести, относительное удлинение, предел пропорциональности и уменьшение площади.

    Прочность на растяжение

    Максимальное значение на единицу начального сопротивления, необходимое для разрыва куска металлического материала.

    Допуск

    Допуск отклонения от спецификации по любым конструктивным характеристикам при ковке.

    Обрезка

    Процесс удаления облоя и лишнего металла с кованой детали. Обрезка может происходить в горячем виде или при комнатной температуре.

    Акробатика

    Процесс удаления окалины с поковок с использованием вращающегося контейнера и абразивных материалов.

    Ультразвуковой контроль

    Неразрушающий контроль с использованием ультразвуковых лучей для обнаружения структурных разрывов в металлическом материале.

    Расстраивает

    Процесс увеличения площади поперечного сечения металлического материала.

    Предел текучести

    Напряжение, при котором металл достигает определенной остаточной деформации.

    Запутались в терминах подделки?

    Несмотря на то, что это обширный глоссарий терминов кузнечного дела, многое еще предстоит узнать. Если вы запутались в каком-либо из Условий подделки или столкнулись с Условием подделки, которое вы, возможно, не понимаете, не стесняйтесь обращаться к нам, и мы будем более чем рады помочь вам!

    Поковочные материалы: углеродистые и низколегированные стали | 2013-12-01 | Кузнечный журнал

    В процессе ковки создаются компоненты, обладающие превосходными свойствами по сравнению с теми, которые создаются в результате других производственных операций, таких как литье и механическая обработка.Разнообразие металлов, которые можно выковать, довольно велико, но у каждого класса материалов есть свой набор проблем, которые необходимо понять кузнецу, чтобы можно было производить высококачественные компоненты. В этой первой из серии статей будет рассмотрена поковка углеродистых и низколегированных сталей.

     

    Поскольку стали широко используются, этому классу материалов будут посвящены две статьи. В этой статье мы обсудим химию, типичные области применения и некоторые вопросы оперативной ковки. В следующей статье, посвященной металлургическим вопросам стали, будут обсуждаться операции после ковки и типичные физические свойства различных кованых материалов.

    Общее описание

    Сталь представляет собой сплав на основе железа с небольшими добавками углерода и других элементов, улучшающих различные свойства. Сталь является одним из самых полезных металлов. Это металл, который имеет самую высокую прочность на единицу стоимости. Существует широкий диапазон составов стали, а также широкий диапазон микроструктур, которые могут быть получены.Эти диапазоны позволяют получить широкий выбор свойств в семействе стальных сплавов. При низких температурах микроструктура стали часто находится в области фаз феррита и карбида железа, тогда как при высоких температурах микроструктура стали находится в области аустенитной фазы. Различные фазы указывают на различия в кристаллической структуре. Что еще более важно, они указывают на различия в свойствах. Горячую штамповку проводят в области аустенитной фазы, а холодную — в области ферритной фазы.

    Стали обычно состоят из 95-99% железа с содержанием углерода 0,005-1,0%. Углерод придает сплаву прочность и прокаливаемость. Другими элементами, которые обычно добавляют в сталь, являются марганец для улучшения обрабатываемости в горячем состоянии; хром и молибден для повышения прочности и прокаливаемости; никель для повышения прочности и ударной вязкости; кремний, который в первую очередь является раскислителем, но также может повышать прочность; и алюминий, который является раскислителем.

    Нежелательные остаточные элементы, содержащиеся в сталях, включают фосфор и серу, хотя сера иногда намеренно добавляется для улучшения обрабатываемости.Серосодержащие стали труднее поддаются ковке. Еще одним остаточным металлическим элементом, содержание которого увеличивается по мере увеличения производства стали из лома, является медь. Медь в автомобильной электропроводке не удаляется до того, как старые автомобили превращаются в металлолом для использования в электродуговых печах. Чрезмерное количество меди может усилить склонность сталей к горячеломкости.

    Применение

    На рис. 1 показаны некоторые типичные области применения компонентов из кованой стали.Сталь – отличный конструкционный материал с широким спектром применения. Обладая превосходной прочностью, ударной вязкостью, жесткостью и сопротивлением усталости по разумной цене, сталь является доминирующим материалом для транспортировки. В таблицах 1 и 2 представлены избранные механические свойства нормализованных углеродистых сталей и сталей после закалки и отпуска соответственно. Более 50% веса типичного легкового автомобиля приходится на долю стали. Большинство крепежных изделий, строительного и горнодобывающего оборудования, станков и крупных конструкций преимущественно изготавливаются из стали.Трубопроводы, железные дороги, сельскохозяйственное оборудование, корабли и шасси для самолетов производятся из стали. Наконец, сталь является основой оборонных приложений, начиная от артиллерийских орудий и заканчивая авианосцами. На рис. 2 показан диапазон температур, при которых обычно куется сталь, и используемые компоненты.

    Температура ковки

    За исключением обрабатываемых марок, поведение стали во время ковки отличное. Следует понимать, что ковка сама по себе может влиять на пластичность, ударную вязкость и усталостную долговечность конечного компонента.Это улучшение свойств происходит из-за разрушения сегрегации, закрытия пор и содействия гомогенизации, которую ковка придает стали. Ковка также может уменьшить размер зерна и создать волокнистую структуру зерна (т.е. поток зерна) в компоненте. Типичные структуры зерен показаны на рисунках 4 и 5. Если поток зерен ориентирован перпендикулярно трещине, которая может образоваться во время использования (из-за ударной или усталостной нагрузки), поток зерен может препятствовать распространению трещины и улучшать ударные и усталостные свойства поковок.Хотя кованая сталь обычно обладает превосходными свойствами усталости и ударной вязкости, следует отметить, что ковка оказывает лишь незначительное влияние на окончательную твердость и прочность компонента. Твердость и прочность обычно контролируются выбранным составом стали и термической обработкой.

    Горячая ковка – Это наиболее распространенный процесс для сталей. При высоких температурах пластичность превосходна, а напряжение течения составляет 10-20% от предела текучести при комнатной температуре (рис. 3).Температура ковки, которую можно использовать, в первую очередь зависит от содержания углерода в стали. Стали с более высоким содержанием углерода или легирующих элементов имеют более низкие максимально допустимые температуры ковки из-за их более низкой температуры плавления. Если температура стали слишком высока, может произойти «горение» или начальное плавление границ зерен стали.

    В то время как типичные температуры горячей штамповки составляют от 2150°F до 2375°F, что значительно ниже температуры плавления более 2500°F, деформационный (адиабатический) нагрев приводит к локальному нагреву.Локальное повышение температуры на 200°F и более может привести к локальному плавлению, что значительно ухудшит механические свойства и пластичность ковки. При температурах горячей ковки скорость или скорость деформации влияют на то, насколько устойчива сталь к деформации. Чем выше скорость деформации, тем выше прочность стали и тем большее усилие требуется для ее деформации. Рисунок 3 иллюстрирует этот момент для горячих штамповок.

    Горячая ковка – Обычно это происходит в диапазоне температур 1500-1800°F и используется для формовки различных марок стали.Теплая ковка снижает затраты энергии на нагрев, а также количество окалины и термическое сжатие, возникающее при постпроцессном охлаждении. Нагрузки пресса, необходимые для горячей штамповки, могут быть значительно выше, чем для ковки при традиционных температурах, из-за более высокого напряжения течения. Эти повышенные нагрузки могут сократить срок службы матрицы. Теплая ковка также может привести к улучшению микроструктуры, так что кованый компонент может не требовать последующей термообработки. Инструменты для горячей штамповки, как правило, дороже, потому что они рассчитаны на гораздо более высокие уровни нагрузки. Горячие кованые детали чаще всего используются в крупносерийных механических прессах, например, в компонентах автомобильной трансмиссии.

    Холодная ковка – Стали также можно подвергать холодной ковке при температуре ниже 500°F. Холодная штамповка практически всегда выполняется при комнатной температуре, поскольку польза от нагрева в несколько сотен градусов незначительна, а затраты на нагрев значительны. Компонент должен быть достаточно маленьким, так как сталь сильно упрочняется при холодной ковке, что приводит к значительному увеличению прочности материала, что увеличивает и без того высокие нагрузки при ковке.Напряжение течения очень велико для процессов холодной штамповки. Стоимость и сложность инструментов экспоненциально выше, поскольку требуются очень сложные узлы инструментов, способные выдерживать контактные давления, значительно превышающие 100 000 фунтов на квадратный дюйм. Холодноформованные детали ограничиваются операциями чеканки и крупносерийными механическими прессами, такими как крепежные детали, корпуса свечей зажигания, компоненты подшипников и ручные инструменты.

    Кузнечные операции

    Предварительный нагрев стальных заготовок для горячей и теплой ковки чаще всего выполняется в газовых (или других) печах для крупных деталей, малых количеств, осадок, открытых штампов и операций цехового типа.По большей части время нагрева может превышать 30 часов! Это длительное время приводит к образованию окалины на поверхности, которую необходимо удалить перед ковкой, иначе деталь будет иметь очень плохое качество поверхности, поскольку окалина вплавляется в поверхность. Окалина может быть удалена осадкой или механическим удалением. Часто можно увидеть, как оператор использует воздух под высоким давлением для удаления окалины с крупных поковок во время процесса. Большие количества поковок малого и среднего диаметра (менее 10 дюймов) часто нагревают в горизонтальных индукционных установках, чтобы обеспечить быстрое время нагрева, улучшенный контроль процесса и значительно меньше окалины.Нагрев сопротивлением возможен, но довольно редко.

    Сталь очень устойчива к поверхностному охлаждению окружающей среды во время процессов горячей и теплой штамповки. Во время горячей штамповки на инструмент наносится смазка, за очень немногими исключениями. Наиболее распространенной смазкой является графит. В большинстве процессов холодной штамповки смазочные материалы наносятся на заготовку в виде покрытия. Температура инструмента (штампа) редко бывает критической при производстве стальной поковки. Цех нередко кует изделие на инструментах, предварительно нагретых до температуры менее 300°F, при ковке заготовки при температуре 2350°F.По большей части стальные поковки устойчивы к широкому диапазону технологических условий.

    Заключительные комментарии

    Стали представляют собой очень поддающийся ковке класс материалов, которые часто выбирают заказчики ковки. Необходимо понимать поведение стали во время операции ковки, чтобы заказчику поставлялись наилучшие компоненты. В следующей статье этой серии мы продолжим обсуждение простых углеродистых и низколегированных сталей.

    Благодарности

    Поддержка этой работы со стороны программы PRO-FAST приветствуется.Программа PRO-FAST реализуется специальной командой профессионалов, представляющих как Министерство обороны, так и промышленность. Эти товарищи по команде полны решимости обеспечить готовность национальной кузнечной промышленности к вызовам 21 века. Ключевые члены команды включают: R&D Enterprise Team (DLA J339), отдел исследований и разработок в области логистики (DLS-DSCP) и Ассоциацию кузнечной промышленности (FIA). Эта работа была первоначально подготовлена ​​для курса FIA Theory & Applications of Forging and Die Design компанией Scientific Forming Technologies Corporation.

    Соавтор д-р Чет Ван Тайн является профессором FIERF кафедры металлургического машиностроения Колорадской горнодобывающей школы, Голден, Колорадо. С ним можно связаться по телефону 303-273-3793 или [email protected] Соавтор Джон Уолтерс — вице-президент корпорации Scientific Forming Technologies, Колумбус, штат Огайо.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован.