Анализ оптимальных пакетов сборки и методов получения дамасской стали

Размещено на http://www.allbest.ru/

1

1

Самарский Государственный Технический университет

Анализ оптимальных пакетов сборки и методов получения дамасской стали

Дмитриев В.С.

Дамаск (дамасская сталь) -- вид стали с видимыми неоднородностями на стальной поверхности, чаще всего в виде узоров, получаемых различными способами.

Цель работы: выявить наиболее оптимальный метод получения дамасской стали, определить наиболее выгодный состав.

Для реализации поставленной цели в работе решены следующие задачи:

1) Привести общую характеристику дамасской стали.

2) Выбор оптимального пакета сборки дамасской стали.

3) Рассмотрение методики ковки стали.

4) Анализ основных узоров, получаемых при ковке.

Дамасская сталь состоит из чередующихся слоев высоко- и низкоуглеродистой стали. Важную роль играет среднее содержание углерода в дамаске. дамаск инструментальный металл пережог

Для изготовления дамаска собирается специальный «пакет», который состоит из девяти полос мягкого железа, а также из десяти полос инструментального металла. Получается девятнадцать полос, при этом крайние полосы должны превосходить остальные по ширине, так как тонкий металл может сгореть.

Главное отличие дамаска в том, что, чем больше сварок, тем больше у него слоев, а значит, мягкие прожилки обеспечивают лучшее качество стали, которая не ломается, а также имеет отличные качественные характеристики.

После того, как пакет будет собран, а он должен состоять из полос одинаковых размеров, можно приступать к изготовлению. Свариваются слои стали благодаря высокой температуре. Если не догреть пакет, то сталь не сварится, а если перегреть, то заготовка развалится. В этом вся и сложность дамаска.

Пакет сборки для дамасской стали может быть различным, мы конкретно рассмотрим 1 пакет из 3 приведенных.

• 37% - У8А, 27% - ШХ15, 27% - ХВГ, 9% - Ст3 - «Кузница Назарова»

• 34% - ШХ15, 48% - У10, 20% - Ст65Г - «Клинки и ножи Приказчикова»

• 40% -У8, 37% - ХГ, 23% - Ст3 - Завод "ЗЗОСС" Златоустовский завод оружейных специализированных сталей

Рассмотрим оптимальный пакет 37% - У8А, 27% - ШХ15, 27% - ХВГ, 9% - Ст3

На основе того, что данный пакет имеет наивысшую востребованность и популярность на рынке.

Далее рассмотрим методику ковки стали

Данный собранный пакет посыпается флюсом, нагревается в горне и куется. По мере вытяжки брусок разрезается поперек, опять складывается в пакет и операция повторяется, и так несколько раз. Число слоев может доходить в итоге до десятков тысяч, но оптимальным, на наш взгляд является число примерно в триста слоев.

Рассмотрим наиболее типичные узоры

Узор "Птичий глаз", или "Павлиний глаз". (Рис. 1 а, б)

Штемпельный узор имеет вид ряда правильных концентрических окружностей, расположеных в строгой последовательности.

Получается путем насверливания неглубоких отверстий в подготовленном пакете и дальнейшей внимательной и аккуратной проковкой.

Вся сложность здесь в том, чтобы получить максимально ровные слои в подготовленном пакете. Слои должны залегать строго паралельно, как в фанере. В таком случае, при сверловке узор будет вскрываться правильными окружностями.

Большое значение имеет и то, как и чем будет сверлиться отверстия. Необходимо следить, чтобы сверловка шла строго на одинаковую глубину, в таком случае все колечки узора будут одинаково вскрыты.

Сверло имеет конусную заточку на определенный угол. Меняя этот угол, мы можем менять и глубину засверленного "кратера" и, следовательно, вскрытие колечек узора. При сверлении необходимо следить, чтобы сверло не заглублялось в сталь более, чем на глубину заточки. Прямые стенки отверстия не вскрывают узор, и более того, могут служить причиной брака при последующей проковке.

Рисунок 1 а

Процесс производства узора «Птичий глаз», или «Павлиний глаз»

Рисунок 1 б

Узор «Птичий глаз», или «Павлиний глаз»

«Волчий зуб» (Рис. 2).

Очень характерный вид узора клинка на фоне основного рисунка дамаска. Имеет вид "пиков" или "зубов" отходящих от РК.

Узор формируется только слесарным методом, путем нарезки, вскрывается проковкой.

Основная трудность в формировании этого вида узора - получить четко выделенные "зубы", при этом весьма желательно, чтобы они были разделены друг от друга на фоне основного рисунка дамаска. При формировании изначального пакета необходимо добиться четкого залегания слоев, дабы при нарезке узора слои вскрывались равномерно. При этом необходимо стремиться, чтобы "фоновый рисунок" был не "полосаткой", а без четко прослеживаемой структуры, т.е. "диким"

Этого эффекта можно добиться, если ковать пакет неравномерно (т.е. ручником, разбивая четкую слоистую структуру), или комбинировать нарезку "зуба" с другими способами провоцирования рисунка (например, насверлив неравномерных и хаотичных "лунок", как при формировании узора "капли дождя").

При нарезке "зуба" следует уделять большое внимание разметке и равномерности нарезки. Нарезку следует выполнять таким образом, чтобы канавки равномерно заглублялись к линии РК. При этом не столь важно, на сколько глубоко ведется нарезка, гораздо важнее следить за одинаковой и равномерной толщиной получающейся "волны на РК"

Рисунок 2 Узор «Волчий зуб»

Самым ценным следует считать такой узор, слои стали в котором деформированы на всю толщу пакета.

Основные дефекты при ковке дамаска -- пережог и непровар.

Пережогом называется дефект, при котором участок заготовки нагревается выше 1200°C значительное время (20-30 секунд). В результате, сталь вступает в непосредственную реакцию с кислородом воздуха -- фактически происходит горение стали. Пережженный участок заготовки не подлежит дальнейшей обработке и обычно удаляется.

Поскольку сварка дамаска происходит при температурах, близких к температуре пережога, этот дефект возникает часто и иногда может загубить всю работу.

Непровар -- это дефект, при котором слои стали не свариваются между собой из-за неудалённой окалины, недостаточного сближения или недостаточной температуры сварки. На готовом изделии непровар выглядит как трещина среди дамасского узора.

Дамасскую сталь после ковки нужно закалить термообработкой.

Термическая закалка стали осуществляется путем нагрева выше 727°С (температуры превращения объемно-центрированного феррита в гранецентрированный аустенит) и быстрого охлаждения (собственно закалки) в воде или другой среде. Если созданы условия для медленного охлаждения сверхвысокоуглеродистая сталь переходит из аустенитной фазы в перлит, структура которого состоит из чередующихся слоев мягкого бедного углеродом феррита и богатого углеродом цементита. Если же сталь подвергается закалке, то превращение аустенита в перлит подавляется. Получающиеся кристаллы железа являются объемноцентрированными, но имеют не кубическую, а вытянутую тетрагональную форму. Такая структура называется мартенситом. В ней имеются свободные места для атомов углерода, и поэтому она может быть твердой.

В итоге получаем сталь с твердостью 58-63 HRC

Таким образом, нами выбран оптимальный пакет сборки дамасской стали и рассмотрены наиболее типовые узоры.

Список литературы

1) Лавров Н. Булат, дамаск, оружие. - М : Феникс, 2006. - 65с.

2) Марьянко А. Современная дамасская сталь. 2000. -124с.

Размещено на Allbest.ru