Металлы, используемые в производстве кованых изделий

Кованые изделия создаются для декоративных и защитных целей. Поэтому для их изготовления применяются металлические сплавы соответствующей заявленному назначению прочности. Также в зависимости от применения готовой продукции, некоторые элементы либо всё изделие может быть выковано различными способами.

Особенности углеродистой стали

Наиболее популярной в ковке является углеродистая сталь. Она представляет собой универсальный сплав, на 90% состоящий из продуктов черной металлургии. Основными характеристиками, по которым производители останавливают на этом сплаве свой выбор, считаются:

• невысокая стоимость производства;
• удобство обработки;
• высокие показатели при эксплуатации.

По составу углеродистые стали наполнены сложными сочетаниями элементов, преобладающим из которых выступает железо. Также в сплав включают:

• медь;
• никель;
• хром;
• серу;
• азот;
• кислород;
• водород;
• фосфор;
• кремний;
• марганец.

Перечисленные элементы вводят для раскисления стали и вытеснения соединений, снижающих прочность сплава.

Стальные заготовки

Характеристики металлов для изготовления кованых изделий

В кузнечной практике могут применяться следующие металлы и сплавы из них:

• железо;
• чугун;
• сталь;
• алюминий;
• медь;
• латунь;
• бронза;
• мельхиор;
• нейзильбер.

Эти металлы достаточно пластичны, имеют невысокую стоимость, легко поддаются механическим трансформациям под воздействием высоких температур:

• ковке;
• резке;
• штамповке;
• прокатке.

Железо

При сильном нагревании до каления железо утрачивает магнитные свойства, оставаясь немагнитным при всех последующих переработках. Высокие температуры перестраивают кристаллическую структуру молекул железа, наделяя новыми физическими показателями окончательную продукцию.

Железо с минимальным количеством примесей отличается высокой коррозийной стойкостью, приближающейся к благородным металлам. Поскольку производство железа такого качества является весьма затратным, в изготовлении кованых изделий применяются железные сплавы.

Железный слиток накануне обработки

Чугун

Чугун – сплав железа с углеродом, которого в процентном отношении вводится не более 5%. Также чугун содержит примеси марганца, фосфора, кремния, серы.

Чугун раскаляют до жидкого текучего состояния, чтобы заливать в формы и получать конечное изделие. Ввиду высокого содержания углерода чугунный сплав невозможно ковать.

Литые изделия из чугуна

Сталь

Сплав железа с углеродом, когда содержание последнего не превышает 2%, называется сталью. Благодаря таким пропорциям сталь поддается пластическим деформациям при высоких температурных режимах. Сталь считается наиболее востребованным металлом для изготовления кованых изделий.

Технологические характеристики стали зависят от процентного содержания включенных в неё элементов и примесей. С возрастанием процента содержания углерода в стальном сплаве существенно снижается его ковкость. В сталеплавильных работах могут применяться два типа сплавов:

1. Углеродистая. Процентное содержание углерода – 1,7%. Это мягкий пластичный металл, легко поддающийся ковке, сварке и химической обработке. Из такой стали производят строительную арматуру, болты, фланцы, решетки для ограждений и другие конструкции не слишком высокой прочности.
2. Легированная. Имеет в своем составе включения хрома, молибдена, никеля, вольфрама. Такой тип стали называется «специальным» или «легированным». Легирующие элементы оказывают воздействие на показатели сплава в целом. Значительные добавки кремния повышают упругость и твердость сплава, однако, уменьшают тягучесть и свариваемость. В процессе выплавки образуются фрагменты серы и фосфора. Особенную прочность и долговечность придают вставки вольфрама и хрома. Легированная сталь трудно поддается ковке, поскольку она сохраняет свою твердость до 600 ⁰С. Добавление никеля увеличивает жаропрочность стали и делает её устойчивой к коррозии. Применяется для выплавки металлообрабатывающих инструментов.

Стальные листы

Алюминий

Алюминий обладает ломкостью и низкой прочностью. Сплавы из алюминия очень пластичны, из них легко вытягивают проволочные канаты, прокатывают фольгу толщиной листа до 0,005 мм. Поверхность алюминиевых изделий обычно покрыта тонкой прозрачной окисной пленкой, наделенной способностью быстро восстанавливаться при малейших повреждениях. Таким образом, сплав «защищается» от разрушительных воздействий воды, воздуха, щелочей, кислот. Изделия из алюминия практически никогда не подвергаются коррозии, поэтому их можно применять в любых климатических условиях. Ввиду высокой мягкости, кованые изделия из алюминия могут применяться в качестве декора.

Алюминиевые сплавы с добавками прочных элементов придают металлу твердость и долговечность. Кованые изделия из таких сплавов можно использовать для строительных конструкций, подвергающихся существенным нагрузкам.

Изделия из алюминия

Медь

Медь является одним из самых мягких металлов. Однако при холодной ковке она имеет свойство уплотняться, становясь довольно твердой. Медные изделия невозможно закалять. При высокой влажности медные изделия быстро окисляются, покрываясь характерным зеленым налетом – патиной – препятствующей дальнейшему разрушению. Кузнецы изготавливают продукцию из медных сплавов для придания старинного вида различным архитектурным памятникам и постройкам.

Изделия из меди

Латунь

Сплав меди с цинком в пропорции 62% к 38% называется латунью. Это достаточно прочный и легко обрабатываемый материал с золотистым отливом. Латунь незначительно окисляется, наделена высокой твердостью и низкой пластичностью. При воздействии высоких температур изделия могут раскалываться, а не плавиться.

В ковке из латуни создают колеса, трубы, шестеренки, антикоррозионные муфты и фланцы. В ручной ковке применяют марки латуни с высоким содержанием меди.

Латунные изделия

Бронза

Сплав меди с оловом в пропорции 90% к 10%, соответственно, называется бронзой. Металл наделен высокой прочностью, поддается ковке, устойчив к коррозиям. Из бронзы преимущественно производят кованые художественные изделия и изысканную домашнюю утварь.

Однако олово относится к достаточно дорогостоящим материалам, поэтому бронзовая ковка замещается по возможности более бюджетными сплавами.

Художественная ковка из бронзы

Мельхиор

Сплав меди с добавлением 5-33% никеля называется мельхиором. Отличается повышенной устойчивостью к воздействию агрессивных сред, высокой плотностью, ковкостью и вязкостью. Хорошо куется в холодном состоянии. Из мельхиора производят ювелирную продукцию, посуду, которую затем можно подвергать серебрению.

Декоративные изделия из мельхиора

Нейзильбер

Нейзильбер – сплав меди (18-80%), цинка (13-45%) и никеля (5-35%). Имеет высокую устойчивость к воздействию влаги, солей, органических кислот. Металл отличается упругостью и твердостью. Из нейзильбера изготавливают хирургические инструменты, медицинскую посуду и ювелирные изделия.

Кованая фурнитура из нейзильбера

Источники

http://elport.ru/articles/metallyi_v_kuznechnom_proizvodstve

https://www.ams-kovka.ru/statyi/materialy-dlya-izgotovleniya-kovanyh-izdeliy

https://stankiexpert.ru/spravochnik/obrabotka-davleniem/kovka-metalla.html

https://zmkmsk.ru/blog/osobennosti-izgotovleniya-izdelij-iz-razlichnyh-metallov-vse-ot-stali-do-titana/

https://wikimetall.ru/metalloobrabotka/kovka-metalla.html