Представиться системе:

Разделы


Термическая обработка металлов


Термическая обработка металлов — это из­менение структуры и свойств металлов пу­тем теплового воздействия. В результате на­грева до заданных температур, выдержки при данных температурах и охлаждения с различ­ной скоростью и в различных средах в метал­лах происходит изменение кристаллической структуры, что влечет за собой изменение их свойств. Термическая обработка — один из важнейших технологических процессов, в результате которого металл приобретает свой­ства, необходимые для дальнейшей его обра­ботки или использования.

Различают пять основных видов термиче­ской обработки: отжиг, нормализация, закал­ка, отпуск и химико-термическая обработка. В процессе изготовления ювелирных изделий применяется только один из видов — отжиг. Все остальные виды термической обработки имеют большое значение при изготовлении ювелирного инструмента и приспособлений.

Отжиг — нагрев до определенной темпе­ратуры и охлаждение металла с целью его смягчения (понижения твердости, повышения пластичности и т. д.). При отжиге металл при­ходит в более устойчивое состояние, устраня­ется неоднородность химического состава (вы­званная быстрым охлаждением при отливке), снимаются напряжения, полученные в про­цессе обработки давлением. Отжигу подверга­ются слитки и полуфабрикаты в процессе из­готовления ювелирных изделий.

Отжиг заготовок проводят в муфельной печи при определенном режиме для каждого сплава. Так, золотые сплавы, содержащие ни­кель, отжигаются при 700—750°С и выдержи­ваются в печи, в зависимости от массы метал­ла, от 10 до 20 мин. Небольшое количество металла охлаждают при комнатной темпера­туре, большую массу металла — в выключенной муфельной печи до полного его остыва­ния.

В муфельной печи отжигают и сплавы с содержанием платины и палладия и цветные металлы.

Нагартованные детали в процессе монтировки отжигают в муфельной печи, помещая их на стальной совочек, а затем охлаждают на леткале — асбестовой подкладке.

При нагревании металлов и сплавов, в ча­стности драгоценных, поверхности их покры­ваются окислами неблагородных металлов, входящих в состав сплава. Удаляют их путем отбеливания. Отбеливание драгоценных спла­вов ведет к частичной потере лигатуры и та­ким образом общего веса драгоценных ме­таллов. Чтобы избежать дополнительных по­терь и сократить операцию отбеливания при заготовке полуфабрикатов, на ювелирных предприятиях применяют безокислительный отжиг. Это отжиг в средах, защищающих ме­талл от доступа кислорода. Такими средства­ми могут быть диссоциированный (разложен­ный) аммиак пли древесный уголь.

Для отжига в среде диссоциированного аммиака применяется конвейерная печь. Печь оснащена конвейером, проходящим в рабочем тоннеле, контрольно-регулировочной аппара­турой и автоматическими часами. Тоннель печи состоит из двух зон — нагревательной и охлаждения. Максимальная рабочая темпера­тура печи 950°С.

Конвейерная лента, на которую помещают заготовки для отжига, движется внутри тон­неля. Скорость движения ленты регулируется от 20 до 180 см/мин. Защитной атмосферой служит диссоциированный аммиак. Темпера­ура диссоциатора (950°С) обеспечивает разло­жение аммиака на азотно-водородную смесь. Защитная смесь подается в рабочий канал печи, где поджигается. Контрольно-регулиро­вочной аппаратурой устанавливается про­грамма рабочей печи.

Конвейерная печь для безокислительного отжига используется для отжига полуфабри­катов различных сплавов, используемых в ювелирной промышленности: золотых, сереб­ряных, мельхиора, нейзильбера.

Отжиг под покровом древесного угля при­меняется для золотых слитков и заготовок большого объема (прутки и проволока в рулоне). Однако золотые сплавы, содержащие металлы платиновой группы (платину, палла­дий и т. д.) и никель, отжигать в среде дре­весного угля не рекомендуется ввиду их науглероживания. Для отжига заготовок в среде древесного угля нужны: хорошо просушенный березовый уголь размерами в пределах лесного ореха, короб из нержавеющей стали и кле­щи для установки короба в печь и извлече­ния его.

На дно короба ровным слоем толщиной 1— 2,5 см насыпают древесный уголь. На него укладывают золотые заготовки (слитки, прут­ки в рулоне, проволоку и т. д.) и засыпают углем до заполнения короба. Короб накрыва­ют крышкой и помещают в печь, нагретую до 650—700° С. Заготовки массой до 500 г выдер­живают при указанной температуре 5—7 мин, а массой более 500 г — 10—15 мин. Затем ко­роб из печи вынимают и охлаждают замачи­ванием в воде, после чего заготовки извлека­ют и просушивают.

Нормализация — вид термической обработ­ки черных металлов, сходный с отжигом. За­ключается в нагреве изделия и охлаждении его на спокойном воздухе. В зависимости от содержания углерода в сталях изделия из них при нормализации приобретают различные свойства. Так, изделия из сталей с малым со­держанием углерода становятся более мягки­ми и пластичными. С повышением содержа­ния углерода в сталях изделия из них после Нормализации становятся тверже, упруже. Для высокоуглеродистых сталей нормализа­ция заменяет закалку.

Закалка — вид термической обработки. По­добно нормализации служит для придания стальным изделиям твердости, упругости и износостойкости. Во время закалки изделия нагревают до высокой температуры, затем ох­лаждают с разной скоростью и в разных сре­дах. В результате одни и те же стали приоб­ретают различные свойства. Охлаждающими средами при закалке являются вода и масло. Режущий ювелирный инструмент должен быть твердым, но не хрупким, поэтому при закалке (чтобы смягчить свойства закаленного инструмента) в качество охлаждающей среды выбирают масло. Если же инструмент охлаждают в воде, то потом его подвергают отпуску.

Отпуск — вид обработки, которому подвер­гают закаленные изделия. Отпуск понижает твердость л хрупкость изделий и повышает их вязкость. При отпуске изделие нагревают до невысокой температуры и затем охлаж­дают. Температуру нагрева узнают по изме­нению цвета очищенной от окалины поверх­ности изделия. Так светло-желтый цвет соот­ветствует температуре нагрева 220° С, жел­тый — 230° С, темно-желтый — 240° С, корич­невый — 255° С, коричнево-красный — 265° С, фиолетовый — 285° С, темно-синий — 300е С, светло-синий — 325° С, серый — 330° С. Изме­нение цвета металла в процессе нагревания называют цветами побежалости.

Термическая обработка металлов связана с их нагревом, следовательно требует боль­шой осторожности. Инструмент (клещи) для захвата заготовок или короба при закладке в муфельную печь и выгрузке из нее должен быть хорошо подогнан и проверен перед ра­ботой. Длина клещей должна обеспечивать надежную работу рук в безопасной от жара открытой муфельной печи зоне. От попада­ния брызг горячей воды и раскаленной уголь­ной пыли при охлаждении раскаленного ме­талла замачиванием в воде защищаются фар­туком, защитными очками и рукавицами. Пе­ред охлаждением в воде короба с металлом под покровом древесного угля его накрывают плотной крышкой. Термически обработанный металл берут голыми руками только после того, как убедятся, что он полностью остыл.

 

Источник: В.И. Марченков «Ювелирное дело», Москва, 1975


Информация представлена на сайте исключительно для ознакомления.
Организаторы сайта не несут ответственности за последствия использования данных, указанных на сайте. Авторские права на статьи принадлежат их авторам. Мнения авторов статей необязательно совпадают с мнением и точкой зрения организаторов сайта.