|
Часть
2
http://vivovoco.rsl.ru/VV/PAPERS/TECHNICS/GORDON.1/PART03.HTM
(
или другое оружие
)
погружались в среду
,
содержащую в основном углерод
,
а также некоторые секретные приправы
сомнительной эффективности
.
Все это нагревалось в течение такого времени
,
которое необходимо
,
чтобы углерод проник
на глубину
0,5-1,0
мм
.
Поверхностное науглероживание резко повышает твердость
,
но еще лучший результат дает последующая закалка
быстрым охлаждением в жидкости
.
Механизм закалки очень сложен
.
Коротко дело обстоит так
.
Горячая сталь состоит из
аустенита
,
то есть из раствора углерода в такой модификации железа
,
которая нестабильна при комнатной температуре
.
Процесс распада аустенита с выделением углерода определяется особенностями охлаждения
.
При сравнительно
медленном охлаждении получается перлит
.
Под микроскопом структура такой стали выглядит переливчатой
,
отсюда и
название
- “
перлит
”
значит жемчужный
.
Переливы дают чередующиеся полоски или слои чистого железа
(
феррит
)
и
карбида железа
(
цементит
).
Сталь с такой регулярной структурой получается вязкой и довольно прочной
,
но не особенно
твердой
.
Если аустеинт охлаждать очень быстро
,
то в основном получится мартенсит
-
другой вариант
железоуглеродистого кристалла
,
в котором положение атомов углерода среди атомов железа таково
,
что исключает
возможность движения дислокаций
,
и кристалл получается крайне твердым
.
Обычно эустенит превращается в мартенсит
с очень высокой скоростью
(
что
-
нибудь около
5
км
/
час
),
для получения большого количества мартенсита охлаждать
изделие нужно с наибольшей возможной скоростью
.
Закалку можно производить в воде
,
обычно так и делается
;
но исторически
,
вероятно
,
всегда отдавалось предпочтение
разным биологическим жидкостям
,
например моче
*.
Оказывается
,
действительно такая практика имеет два
преимущества
.
Первое состоит в более быстром охлаждении металла
.
Когда горячий металл попадает в воду
,
вокруг него
образуется оболочка из пара
,
которая не позволяет жидкой воде касаться металла
,
что затрудняет передачу тепла
.
Если
при закалке применяется моча
,
на поверхности металла при испарении воды образуется слой кристалликов
.
Это
улучшает теплопередачу
,
поскольку паровая прослойка уменьшается
.
Более того
,
содержащиеся здесь соединения азота
-
мочевина и аммиак
-
разлагаются и азот проникает в железо
,
то есть происходит азотирование поверхности
,
при этом
образуются твердые игловидные кристаллы нитрида железа
Fe
2
N,
а отдельные атомы азота внедряются в
кристаллическую решетку железа
,
становясь так называемыми примесями внедрения
,
которые закрепляют дислокации
.
Правда
,
степень азотирования в процессе такой закалки очень невелика
.
В современной практике азотирование проводят
путем выдержки изделия в течение двух
-
трех дней в мочевине или аммиаке
.
Столь продолжительная выдержка делает
эту обработку довольно дорогой
,
поэтому ее применяют только в случаях крайней необходимости
**.
*
В книге
“
Схемы различных искусств
”
Теофилуса Пресбрайтера
(XI
век
)
приводится следующая рекомендация
:
“
По другому способу закалка железа ведется тем же путем
,
которым режутся стекла и размягчаются камни
.
Возьми
трехлетнего черного козла и держи его взаперти на привязи трое суток без корма
.
На четвертый день накорми его
папоротником
.
После того как он два дня поест папоротник
,
помести его на очередную ночь в бочку с решетчатым дном
.
Под
бочку поставь сосуд для сбора его мочи
.
Набрав за двое
-
трое суток достаточное количество жидкости
,
выпусти козла на волю
,
а в этой жидкости кали свой инструмент
...”
**
Конечно
,
железо должно быть нагретым
,
чтобы в него проникал азот
.
Интересно заметить
,
что весь металлургический процесс состоит из ряда стадий
,
каждая из которых заходит дальше
,
чем
нужно
,
и на каждой последующей стадии полученные результаты корректируются
.
Так
,
сначала получают чугун
,
который
содержит слишком много углерода
,
а потому слишком тверд
.
Потом удаляют почти весь углерод и обнаруживают
,
что
железо стало слишком мягким
,
и поэтому снова в него следует добавить углерод
.
Если мы хотим получить твердый
инструмент или оружие
,
то полученная сталь должна быть закалена быстрым охлаждением в жидкости
.
Закаленные
стали
(
и цементованное железо
)
часто слишком хрупки
,
и требуется еще одна
,
на этот раз последняя
,
обработка
-
отпуск
.
В процессе отпуска закаленный металл нагревается до температур
220-450° C
и после этого охлаждается на воздухе
.
Отпуск делает сталь несколько мягче
,
в процессе отпуска часть мартенсита переходит в более мягкую и пластичную
структуру
.
С повышением температуры эффективность отпуска увеличивается
.
Между прочим
,
существует
традиционный способ определения температуры отпуска по цвету окисной пленки на поверхности металла
-
по цветам
побежалости
.
С ростом температуры цвет окисной пленки изменяется от желтого до коричневого
,
затем становится
фиолетовым и
,
наконец
,
синим
.
Ясно
,
что простые углеродистые стали нельзя использовать при повышенных
температурах
,
так как их свойства при этом резко ухудшаются
.
Чугун
Мы уже говорили о том
,
что вряд ли в первых домнах железо всегда проплавлялось
,
его извлекали из печи в виде
грязноватого кома
.
Однако к середине
V
века до н
.
э
. (
времена Перикла
)
греки уже научились плавить железо и даже
выливали его из печи в изложницы
.
В античной Греции чугун уже был известен
,
но из
-
за своей хрупкости использовался
он ограниченно и значительной роли в
экономике не играл
.
В дело шло преимущественно сварочное железо
.
С падением Римской империи упала и температура в печах и
,
по
-
видимому
,
в Западной Европе чугун не делали вплоть до
XIII
века
.
Однако после изобретения пороха положение изменилось
.
Правда
,
вначале стволы пушек ковали из сварочного
железа и стягивали железными обручами подобно бочкам
.
Но росло умение
,
росли и объемы печей
.
Пушки начали
отливать
.
Первые литые стволы рвались почти так же часто
,
как и стволы из кованых плит
.
Но литье обходилось намного
дешевле
*.
Традиционные сорта чугуна не только очень хрупки
,
но содержат еще малые прослойки
,
прожилки
,
углерода
в форме графита
,
которые действуют как внутренние трещины
.
В результате чугун был непрочен и ненадежен при
VIVOS VOCO:
Дж
.
Гордон
, «
Почему
мы
не
проваливаемся
сквозь
пол
» -
Do'stlaringiz bilan baham: |
