|
О ПРЕВРАЩЕНИИ ЛИТОЙ СТАЛИ В БУЛАТ
Из опытов видно, что твердые булаты, как например, кара-хорасан, содержат более углерода, нежели литая сталь, что подтверждается и химическими разложениями, а между тем они не лишаются ковкости, следовательно, кристаллование стали не уменьшает, а увеличивает ковкость металла. И если литая сталь не приготовляется с подобным количеством углерода, то это потому, что она лишилась бы необходимого свойства ковкости. Впрочем, известно, что литую сталь, твердую и неудобную в ковке и отделке, улучшают различными способами отжигания. В самом деле, сталь с помощью отжигания, особенно без доступа воздуха, приобретает и более ковкости и более мягкости в обработке, не изменяя видимым образом твердости по закалке. С другой стороны, известно, что продолжительное отжигание без доступа воздуха обнаруживает в стали узоры, следовательно, действует на нее подобно кристаллованию при медленном охлаждении. Из этого следует, что литая сталь может быть обращена в булат. С сей целью я положил сталь в чугунный ящик, поставленный в калильную печь, покрыл его железным листом и лист засыпал просеянным мелким песком с глиной. По прошествии трех суток, вынув сталь и выполировав ее, я нашел все образцы с узорами: на твердых они были крупнее, а на мягких — мельче. Образцы оказались мягче прежнего в ковке, столь же тверды по закалке и стойчее на зубилах.
Как отжигание стали в закрытом ящике при первом опыте очевидным образом оправдало мое предположение, то я счел предмет этот достойным подробнейшего исследования и притом в большем размере. На сей конец я устроил особую отжигательную печь (рис. 14).
1. Устройство. Печь состоит из топила (а), с колосниками (b), пролетов (с), из топила под основанием свода, на которое становится чугунный ящик (d) на кирпичи, поставленные на ребро (е) и составляющие обратные пролеты под ящиком (f); стены (g) по сторонам ящика сведены сводом (h), по которому пламя обращается опять в пролеты (l), выведенные с одной стороны до высоты свода, а потом в дымовую трубу ®. Вся печь выложена из обыкновенного кирпича, так как жар в ней доходит токмо до светлокрасного каления, а пролеты как наиболее подверженные действию жара из белых глиняных кирпичей.
2. Процесс отжигания. В ящик помещается до 40 пудов прокованной литой стали; она покрывается двумя железными листами, вырезанными по мере. На них насыпается на один вершок песку вровень с краями ящика. После того окна в своде (m) и с бока (n) закладываются кирпичами на глине и в последнее вставляется железная трубка (n) с крышею для наблюдения за степенью жара. В топило забрасывают по 3 и по 4 полена березовых дров и по мере сгорания их прибавляют снова. В третий день ящик прокаливается докрасна; тогда, вынув один кирпич из переднего окна, поправляют песок, дабы он при осадке листов не осыпался. Выровняв надлежащим образом и заложив кирпич на глине, продолжают накаливать ящик от 3 до 9 суток, смотря по твердости заложенной стали, забрасывая дров по 4 и по 5 полен. На отжигание 40 пудов стали употребляется до 5 сажен квартирных березовых дров.
3. Влияние на сталь состава, употребляемого для покрытия, и результаты, выведенные из опытов. При производстве опыта в большом виде мне казалось излишним употреблять мелкопросеянный песок, почему и употреблен был обыкновенный речной, но по окончании процесса отжигания я был немало удивлен, когда не нашел в стали узоров, а, напротив, заметил в изломе каждого бруска зернистую оболочку, потерявшую первоначальную твердость. Этот опыт ясно показал, что кварцеватый песок не может составлять крыши довольно непроницаемой для углерода, заключающегося в стали. Почему я повторил опыт с другой сталью, закрыв ее двумя железными листами, замазав их плотно глиной и покрыв наравне с краями ящика просеянным песком. Хотя по окончании отжигания я получил стальные полосы с узорами, но они не были столь ясны, как при опыте в малом виде. Продолжая повторять опыты с меньшим или большим успехом, я вовлечен был в другую ошибку чрез прибавление к песку золы, которая, казалось мне могла совершенно герметически запереть ящик, но я встретил новое неожиданное явление: полученные бруски стали при закалке получили трещины, между тем как в неотожженной стали этого порока не было. Хотя трудно объяснить истинную причину сего явления, не подвергнув сталь химическому разложению, но ближайшею, можно полагать, что сталь повредилась от присоединения к ней поташа, заключающегося в золе. Неоднократно повторенные опыты с различным изменением состава для крыши показали, наконец, что обмазка железных листов или чугунных досок белою глиною, засыпка ее глинистым песком и частое промешивание оного во время хода печи предохраняют сталь от повреждения и служат удовлетворительным средством к обнаруживанию узоров в стали или к превращению ее в булат.
Вышеописанные опыты показывают, что сталь во время отжигания может подвергнуться троякому изменению в свойствах: или сделаться мягче, особенно с поверхности, или сделаться грубее, или, наконец, приобресть узоры без заметного изменения в твердости. Изменение первого рода обнаруживается слоем окалины на поверхности стальных полосок, которая появляется и в таком случае, если в ящике образуется трещина. Сверх того, сталь в изломе приобретает зернистое сложение токмо с поверхности, от которого происходит особый кант белого цвета по краям бруска.
Признаки изменения второго рода или повреждения стали заключаются в малом изменении сыпи в изломе брусков и в удобном разламывании их без закалки. Наконец, признаки соответственного отжигании суть: чистая поверхность брусков без малейших следов окалины, вязкость металла и ровное крупнозернистое сложение в изломе, которое, впрочем, бывает неодинаково по всей длине бруска, так, что конец оного, составляющий верх отлитой болванки, не имеет почти никогда крупнозернистого сложения, а вместе с тем и явственных узоров.
Схема устройства «Отжигательной печи», построенной
по чертежам П.П. Аносова, для получения булатной стали.
Из опытов при отжигании стали выведены мною следующие правила:
1.Для проявления узоров достаточно трехсуточного прокаливания, исключая времени, потребного для прогрева печи.
2.Чем продолжительнее отжигание, тем сталь становится мягче, хотя бы приняты были все меры к закрытию ящика. Это объясняет причину, почему для отжигания твердой стали употребляется более времени, нежели для мягкой.
3.Чем лучше сталь, тем скорее она приобретает крупнозернистое сложение или тем удобнее кристаллуется.
Выше упомянуто было, что совершенство отжигания зависит от непроницаемости чугунного ящика. Для сего он до употребления должен быть подвергаем испытанию: налитая в него вода отнюдь не должна просачиваться. Сверх того, дабы он нескоро повредился, стены его не должны быть тонки. Для помещения 40 пудов стали вес его должен простираться до 20 пудов. Толстые стены в ящике необходимы и потому, что он при отжигании, будучи подвержен непрерывному действию воздуха, угорает: образование железного окисла бывает столь значительно, что от трех отжиганий находящиеся под ящиком пролеты наполняются оным, так что прекращается течение воздуха и печь остывает. Для предупреждения сего, пролеты должны быть вычищаемы после каждого отжигания. На сей конец кирпичи против лих должны быть так заложены, чтобы их удобно было вынимать из печи и снова закладывать на глине.
4.Сравнение свойств отожженной и неотожженной литой стали. Существенная разность в свойствах отожженной и неотожженной стали, как замечено было выше, заключается в том, что первая удобнее куется, мягче в опиловке, менее повреждается в закалке и стойчее после оной. Все сии свойства замечены из сравнения кусков от одной и той же стали, отожженных и неотожженных: и как на отожженной стали появляются узоры, то из этого следует, что они могут служить признаками улучшения ее. Но, так как узоры бывают весьма различны на стали одного и того же сорта, то это доказывает, что достоинство каждого сорта может быть весьма различно, хотя бы сталь была получена из одного железа. Из этого видно, что процесс отжигания стали, кроме улучшения свойств ее, доставляет новое средство к точнейшему сортированию стали.
Отожженная сталь, как имеющая узоры, подобные булатным, должна нести и одинаковое с ним название. Для отличения от настоящего булата я называю ее литым булатом.
Отливка стали в формы хотя нарушает наклонность к кристаллованию, но она необходима для облегчения проковки больших сплавков и составляет единственное, средство к удешевлению булатов до ценности стали.
Что,подобного улучшения в стали не было достигнуто в Англии помощью отжигания, так как и английская сталь получает при сем процессе узоры, то это, мне кажется, потому, что тамошние мастера не довольно обращали внимания на изменения в стали при различных условиях отжигания, а приписывали улучшение, ее более, влиянию посторонних тел, при отжигании обыкновенно, примешиваемых. Впрочем, описанное отжигание стали не есть последнее средство к улучшению ее, как видно будет из последующей статьи.
5. Отжигание железа. Если отжигание, производимое по описанному мною способу, полезно для литой стали, то должно было ожидать что оно будет полезно и для самого железа. В этом предположении, я наполнил ящик обыкновенным полосовым железом и подвергнул его отжиганию, подобно стали. Опыт показал, что железо всех изменений по излому, как, например, жильное, мелкозернистое и сталеватое, после отжигания получает однородную крупнозернистую сыпь или приобретает излом, наиболее уважаемый в железе.
Отожженное железо, быв употреблено на приготовление литой стали, очевидно, ее улучшало: ибо увеличило в ней связь в частях при одинаковой твердости. Но как на дело стали употребляется исключительно негодное железо в виде мелких обсечков, то я счел полезным подвергнуть их также отжиганию в плавке. Результаты этих опытов оправдали ожидание: ибо сталь, получаемая из отожженных обсечков, оказалась лучше прежней. Не ограничиваясь этим успехом, я желал соединить процесс отжигания с процессом цементования и пересыпал обсечки в ящике промытым угольным мусором. Хотя сим средством, по недостаточной степени жара, я не достиг процементования железа или обращения его в сталь, но железо скорее приобретало зернистое сложение, нежели без мусора, а получаемая из него сталь достигла желаемого совершенства. Это послужило поводом к постоянному употреблению угольного мусора при отжигании железных обсечков. Таким образом, отжигание железа поставило златоустовскую литую сталь на ту же степень совершенства, на которой до сего времени находилась токмо английская литая сталь.
Для сохранения расходов я устроил отжигательную печь в большом виде, в которой чугунный ящик вмещает до 200 пудов обсечков. Для пояснения ее устройства и размеров прилагается здесь чертеж В. В сей печи отжигание продолжается 18 суток; в это время употребляется: дров 7-четвертовых до 5 сажен, негодного к употреблению угольного мусора для пересыпки обсечков по 1 решетке на каждые 5 пудов обсечков.
Хотя бы сталь была приготовлена из отожженного железа, вторичное отжигание крепкой стали почитаю я тем не менее полезным. Оно должно быть предпринимаемо с целью обнаружить узоры или обратить ее в булат.
Токмо при этом условии всякая сталь может быть в своем роде совершенна, равно как и изделие, из нее приготовленное, ибо с потерей узоров никто не может поручиться, что металл сохранил первоначальные свойства, а легко может встретиться, что одна какая-либо часть изделия подвергнута излишнему жару и тем лишена связи в частях.
Хотя вторичное отжигание сопряжено с новыми издержками, но они покрываются уменьшением брака в стали при проковке, если бы железные обсечки не были предварительно обжигаемы. Оно производится без прибавления мусора и продолжается токмо трое суток в ящике первой печи. Для испытания успеха отжигания достаточно выполировать и вытравить конец одного бруска чтобы быть уверенным, что и все прочие обнаружили свойственные им узоры (1).
Нет сомнения, что литой булат по малой ценности войдет во всеобщее употребление не только на многие инструменты, но и вообще на изделия, требующие остроты и стойкости, приготовляемые ныне или из уклада, подвергаемого рафинированию, или из цементной стали, или, наконец, из дорогой английской литой столи.
Не нашли то, что искали? Воспользуйтесь поиском гугл на сайте:
|
