Материалы, используемые для ковки, покрытия поверхностей.


При изготовлении кованых изделий используется большое многообразие различных материалов. Приходится иметь дело и со сплавами металлов, и со сталями различных марок, и с цветными металлами. И каждый материал имеет свои характерные черты, свойства, соответствующие их химическому составу и строению. Для изменения химических характеристик прибегают к способу тепловой обработки. Все материалы, используемые в процессе художественной ковки, прежде всего, отличаются по пластичности, то есть способности к ковке.

В металлургии нашего времени разработаны специальные таблицы для всех видов материалов, где указана вся необходимая обработка. Но на деле, часто бывает так, что для необходимой обработки не имеется необходимого оборудования или даже не известен состав того или иного материала.
В процессе художественной ковки материалы(металл) обычно делят на сталь для ковки. При изготовлении замков, декоративных петель, щитов, изящных листьев и цветов нужен материал очень пластичный и мягкий. В таком случае нужен отжиг. Этот материал нагревается при температуре 650-720°С около 2–3 ч. Нагрев производят в горне или электрической печи. А охлаждать материал нужно как можно медленнее. Если материал нагревают в горне, то лучшей средой для остывания является зола, в которую закапывают нашу заготовку и дают остыть. Теперь материал делается очень тягучим. Поэтому из него можно получать даже самые сложные формы. А если нужна мягкая медь, то заготовку нагревают до 500-600°С, а потом быстро охлаждают ее в воде. Материал становится при таком процессе очень тягучим. Огромную часть инструментов мастеру - кузнецу приходится изготавливать самому. Часто приходится прибегать к способу закалки стали, чтобы получить сталь с наивысшей твердостью. Способ закалка состоит в равномерном медленном нагреве и в быстром охлаждении металла. При медленном охлаждении обычно происходят изменения в металле. Разные среды для охлаждений имеют различную охлаждающую способность, например, наибольшая скорость у холодной воды, более умеренная — у масла, а самая умеренная — у воздуха. Кроме того, охлаждающую способность воды можно увеличить добавлением разнообразных веществ. У слесарного кованого инструмента, закаливается только самая рабочая часть.

Теплопроводностью металла называется скорость нагревания материала в сечении. Причем, чем меньше теплопроводность металла, тем выше вероятность образования трещин в процессе нагревания. Теперь поговорим немного о теплопроводности легированных сталей, которая в пять раз меньше, чем, например, у меди или алюминия. Для кузнечных работ чаще используются гибкие металлы и их сплавы. Среди черных металлов пластичностью обладают сплав железа с углеродом. Сплавы различаются на низкого содержания углерода (до 0,25% углерода), среднего содержания углерода (0,25-0,6%) и высокого содержания углерода (0,6-2%). Чем выше содержание углерода, тем выше твердость стали, но меньше ковкость и теплопроводность. По своему структурному строению сталь состоит из кристаллических зерен. Обязательными компонентами для сплавов являются железо, кремний, углерод, фосфор, сера, марганец. Сталь, содержащая углерод до 0,1% замечательно куется. Она является мягкой, удобной в ковке и легко сваривается. Обычно ее называют железом. Сталь, содержащая от 0,1 до 0,3% углерода и до 1% других примесей, называется поделочной. Средней твердости сталь содержит углерода от 0,08 до 0,85%. Такая неплохо куется при нужном нагреве, идеально закаливается, но проблематично сваривается. Высокоуглеродистая сталь в работе с ковкой наиболее сложна и требует опытного нагрева. Но самый не удобный для ковки сплав-чугун. Вредными примесями, влияющими на качество металла, считаются сера и фосфор. Никель увеличивает прочность стали, а хром повышает твердость и износостойкость, но уменьшается теплопроводность стали. Аналогичен по свойствам марганец. А кремний увеличивает упругость, но уменьшает свариваемость. Стали, используемые в художественной ковке, специально маркируются. Поэтому приняты следующие обозначения: С - кремний, Т-титан, Г - марганец, Ю - алюминий, Н - никель, X – хром. Пониженное содержание серы и фосфора – А. В кузнечном деле так же используются и следующие цветные металлы: медь, алюминий, магний, титан и их сплавы. Не плохую ковкость имеют сплавы алюминия.

Замечательным материалом для художественной ковки является нержавеющая сталь. Она обладает высокой степенью ковкости и прекрасно оттеняет отдельные элементы ковки, что придает изделию объем, рельефность. Оно красиво и стильно. Для сувенирных и декоративных вещиц, таких как подсвечники, бра, элементы мебели, панно, фурнитура, обычно используют медь. Еще одним удивительным материалом для кованых изделий является титан. Его свойства – прочность, легкость, ковкость, удивительный и шикарный оттенок. Все сплавы металлов состоят из отдельных прочно объединенных зерен, в структуре которых имеются тонкие прослойки - вкрапления многих оксидов, карбидов и т.д.

Деформация в ковке обычно происходит в результате скольжения зерен между собой из-за того, что их прочность больше, чем их структурная связь. В процессе ковки металла зерна вытягиваются. Поэтому образуется мелкозернистая структура. Чтобы сохранить изделия художественной ковки как можно дольше приходится прибегать к многим способам покрытий и обработки поверхностей. Основными способами являются оцинкование и порошковое покрытие. Для надежной защиты кованых изделий от коррозии, находящихся на улице, используют оцинкование. Но у этого способа имеется один недостаток: не очень привлекательный вид. А чтобы изделие покрасить, нужно подождать хотя бы полгода. Иначе краска может потрескаться. Для изделий художественной ковки, которые находятся в интерьере, применяется порошковое покрытие. Эта краска рекомендована для дома, т.к. не содержит растворителя и является экологически чистой. Она легко наносится и обеспечивает необходимый уход за изделием. Другим идеальным способом защиты кованого изделия от коррозии считается цинк-фосфатная грунтовка, которая используется для сборных металлоконструкций. Перед нанесением нужного покрытия необходимо подготовить поверхность, т.е. ее очистить. Помимо того нужно учитывать среду, в которой кованое изделие будет эксплуатироваться. Например, в соленой и жаркой местности не рекомендуется использовать цинковое покрытие.