Металлы, используемые в производстве кованых изделий

В промышленном изготовлении художественных кованых изделий используется несколько видов металлов. Мы постараемся ознакомить Вас с основными характеристиками и качествами каждого из них.

Начнем, конечно же, с железа. Этот металл серебристого цвета имеет характерный блеск. Железо наиболее распространенный металл благодаря его физической и механической ценности. Плотность железа составляет около 7,9 г/куб. см (20 С), температура плавления – 1539°С, температура кипения – 3200 °С. Железо – один из наиболее пластичных, податливых материалов. Магнетизм, свойственный этому виду металла теряется при нагревании до «точки Кюри» (769°С). При термическом воздействии на железо, изменяется его физическое состояние за счет перестройки структуры кристаллов металла.

При длительном нахождении металла в состоянии предельно допустимой влажности, он подвергается окислению и коррозии. Из известных методов предотвращения появления ржавчины можно назвать воронение – покрытие тончайшей окисной пленкой при температуре 600 °С.

В производственной сфере зачастую используются разнообразные сплавы (железоуглеродистые металлы). Это связано, во-первых, с тем, что получение железа в чистом виде – трудоемкий и дорогостоящий процесс. А, во-вторых, измененные под воздействием углерода свойства железа, делают сплавы более практичными в эксплуатации.

Наиболее распространенный железный сплав – чугун. Содержание углерода – 4%, присутствуют также примеси марганца, фосфора, кремния, серы. Чугун не поддается ковке и сварке, поэтому при использовании его в производстве кованых изделий применяется только лишь способ литья.

Сталь – сплав железа с углеродом, процент содержания которого не превышает 2%. При воздействии высоких температур, сталь легко деформируется, что делает ее популярным металлом для изготовления кованых изделий.  Физические свойства стали прямо пропорционально зависят от содержания в ней углерода и примесей: чем больше в составе их процент, тем меньше показатель ковкости, но больше показатель упругости.

Углеродистой называется сталь, в которой содержится до 1,7% углерода. Различают несколько ее видов, высокоуглеродистая (0,6-1,35%), среднеуглеродистая (до 0,85%) и малоуглеродистая (0,1-0,3%).

Высокоуглеродистая сталь используется в производстве механизмов и практически не поддается ковке и сварке.

Среднеуглеродистая сталь применяется в изготовлении подавляющего большинства металлических механизмов. Она хороша в ковке, но метод сварки для нее не подходит.

А вот малоуглеродистая сталь – наилучший материал для кузнечного дела. Она отлично куется, сваривается, режется.

Сталь с добавлением хрома, никеля, вольфрама и др. веществ называется легированной. Наличие любых элементов в составе сплава способствует изменению физических его свойств. Например, кремний и марганец повышают прочность металла, но уменьшает способность к свариванию, фосфор и сера повышают ломкость при различных температурах. Износостойкость увеличивается за счет добавления хрома и вольфрама. Ковкость металла повышается путем добавок ванадия, а никель способствует снижению вероятности действия коррозии.

Еще один серебристый металл, используемый в кузнечном деле – алюминий. Он значительно легче железа, плотность его составляет около 2,7 г/куб, см, температура плавления – 660 °С, температура кипения – 2500 °С. По сравнению с железом алюминий менее прочный. Является отличным проводником электричества. Поверхность покрыта природной окисной пленкой, которая имеет хорошую восстановительную способность, благодаря ей этот металл способен отражать световые лучи.

Наличие примесей в составе сплавов алюминия повышает его прочность. Сплавы подразделяют на литейные и деформированные. Последние отлично куются и используются в производстве элементов, испытывающих высокую нагрузку. В зависимости от наличия тех или иных добавок в сплаве, можно выделить высокопластичные (с добавлением марганца и магния) и прочные (с цинком, медью, кремнием).

Также в производстве кованых изделий зачастую используют медь. Это мягкий металл с плотностью – 8,96 г/куб, см, температурой плавления – 1083 °С, температурой кипения — около 2600 °С.

При обработке методом холодной ковки у меди повышается твердость, она не предусматривает закалки. В условиях влажности выше 75% медные изделия покрываются патиной – налетом зеленоватого оттенка. Он способствует более длительному сохранению металла. Однако самая надежная защита для меди – это искусственная патина.

Сплав меди с цинком дает прочный, но легкий в обработке металл – латунь. Обыкновенную латунь используют в промышленном изготовлении шестеренок, труб,  колес и др. Из латуни легированной (с добавлением алюминия, свинца, никеля…) делают ювелирные изделия, кованые элементы.

Сплавляя медь и олово, получают легкообрабатываемый и прочный металл – бронзу. Она устойчива к коррозии и поэтому получила широкое распространение в художественной ковке.

Медь, соединенная с никелем, называется мельхиором. Это металл характеризуется ковкостью, твердостью, устойчив к внешним воздействиям. Преимущественно используется в ювелирном и посудном производстве.

При добавлении к меди, помимо никеля, еще и цинка получают нейзильбер – металл устойчивый к влаге, кислотам. Основными его характеристиками является прочность и упругость. Применяют для изготовления посуды, медицинских инструментов, ювелирных изделий.