На главную


ЧАСТЬ I
МАТЕРИАЛЫ

К материалам, используемым в ювелирном деле, относятся металлы и их сплавы, ювелирные камни и вспомогательные материалы.

ГЛАВА I
МЕТАЛЛЫ И СПЛАВЫ

Металлы — это вещества, обладающие высокой прочностью, пластичностью, тепло- и электропроводностью, характерным блеском. Сплавы — тела, образовавшиеся в результате затвердевания жидких систем, состоящих из двух или нескольких компонентов.
Металлические сплавы могут состоять либо только из металлов, либо из металлов с небольшим содержанием неметаллов.
С древнейших времен из металлов и сплавов делали разнообразные орудия труда, оружие, предметы быта и многочисленные украшения. В наши дни роль металлов и сплавов неизмеримо возросла. Без них невозможно существование ни одной отрасли современного производства. Поэтому развитию металлургии, поискам новых сплавов уделяется огромное внимание. В лабораториях нашей страны создаются сплавы с заранее заданными свойствами, специально предназначенные для той или иной цели.
Все металлы в твердом состоянии имеют строгое кристаллическое строение. Атомы в кристаллах расположены в точном геометрическом порядке, они состоят из кристаллических ячеек трех типов: кубической объемно-центрированной, кубической гранецентрированной и гексагональной (рис. 1).

Металлы делятся на две группы: черные и цветные. К черным металлам относят железо и его сплавы, к цветным — все остальные. В группу цветных входят и благородные (драгоценные) металлы, они — основной материал для изготовления ювелирных изделий.

§ 1. Черные металлы

По масштабам производства и использованию черные металлы намного опережают все существующие металлы и сплавы. Железо — важнейший металл современной техники. В отличие от цветных (исключая кобальт и никель) чернью металлы обладают способностью намагничиваться. Это свойство называется ферро-магнитностью и используется для отделения черных металлов от драгоценных при получении смешанных опилок после обработки драгоценных металлов.
Железо Fe — металл серебристо-белого цвета, ковкий и пластичный. При температуре 768°С железо намагничивается, при нагревании выше этой температуры теряет ферромагнитные свойства.
Железо в чистом виде в природе не встречается. Получают его из железных руд. Железо с примесями называют техническим. Техническое железо содержит 99,8 — 99,9% железа и 0,1 — 0,2% примесей, в которых может быть более десятка элементов. Плотность технического железа 7,87; температура плавления 1535°С, твердость по Моосу 4—5. (Шкала твердости Мооса представляет собой пронумерованную сравнительную таблицу твердости минералов и соответствующих ей некоторых металлов и других материалов).
Сплавы железа в зависимости от содержания углерода и способа получения называются сталью или чугуном.
Стали — это сплавы железа с углеродом (до 2%) и другими элементами. Стали различаются по составу — углеродистые и легированные, и по назначению -— конструкционные, инструментальные и специального назначения.
Все сорта сталей промаркированы, что позволяет узнать состав, а следовательно, и свойства сплава. Обыкновенные углеродистые стали определяются марками: Ст0, Ст1, Ст2, СтЗ, Ст4, Ст5, Ст6, Ст7. Содержание углерода в них повышается от 0,2 до 0,6%. По мере увеличения углерода в сплаве увеличивается способность стали к закаливанию.
Инструментальные углеродистые стали маркируются: У7, У8, У9, У10, У12, У13, количество углерода в них колеблется от 0,6 до 1,4%.
Легированные стали содержат так называемые легирующие элементы. В наименования марок этих сталей введены дополнительные буквенные обозначения, определяющие содержание входящего компонента или особое назначение сплава. Компоненты, входящие в состав сплавов, обозначаются буквами: В.— вольфрам, Г — марганец, К — кобальт, М — молибден, Н — никель, Р — бор, С — кремний, Т — титан, Ф — ванадий, X — хром. Цифры, стоящие перед буквами, обозначают среднее содержание углерода в десятых долях процента, а цифры, стоящие после буквы, указывают на процентное содержание данного компонента в сплаве. Например, 18ХН4ВА марки стали содержит (%): углерода — 1,8, хрома — 1, никеля — 4 и вольфрама — 1. Буква А в конце указывает на то, что сталь является высококачественной.
Легирующие элементы влияют на свойства стали по-разному. Наиболее сильнодействующим элементом является углерод. С увеличением его содержания значительно повышается твердость и понижается пластичность стали. При малом содержании углерода сталь обладает низкой прочностью и высокой пластичностью. При содержании углерода более 0,3% сталь хорошо закаливается. Вольфрам и ванадий повышает прочность, твердость и красностойкость стали, т. е. способность сохранять режущие свойства при высокой температуре. Марганец вводится в состав стали для повышения ее износостойкости и способности к закаливанию. Кобальт придает высокие магнитные свойства электротехническим сталям. Молибден способствует увеличению жаростойкости стали, повышает ее прочность, твердость и прокаливаемость. Никель повышает твердость, пластичность, прокаливаемость стали и понижает температуру при ее термической обработке. Бор придает стали высокие механические свойства и повышает ее прокаливаемость. Кремний увеличивает прокаливаемость и твердость, понижая ее пластичность. Титан повышает твердость и пластичность. Хром повышает твердость, но снижает пластичность стали. Кроме добавок в сталях имеются и вредные примеси. Так, сера, встречающаяся в качественных сталях, придает им красноломкость, т. е. большую хрупкость при повышении температуры. Присутствие ее допускается в сотых долях процента. Фосфор вызывает повышенную хрупкость при низких температурах.
Для марок сталей специального назначения введены буквенные обозначения, которые ставят перед цифровым указателем углерода, например Р9Ф5. Буква Р означает, что сталь быстрорежущая. В других случаях перед цифровым указателем углерода могут стоять буквы: Я — кислотоупорная, Ш — шарикоподшипниковая, Ж — жаростойкая, Е — электротехническая.
Для изготовления инструмента и приспособлений ювелирного производства применяют стали различных марок. Например, для инструмента, подвергающегося ударным действиям, используют стали У7, У8, для режущего инструмента — стали У8 — У12; оснастки для обработки холодного металла давлением изготовляют из сталей 9Х, ХВГ, 5ХВС.
Чугуны — железные сплавы, содержание более 2% углерода. От сталей они отличаются тем, что обладают малой способностью к ковке и гораздо лучшими литейными свойствами. Классифицируются чугуны в зависимости от содержания углерода. Различают белые, серые, высокопрочные и ковкие чугуны. Свое название белые и ковкие чугуны получили потому, что на изломе они имеют матово-белый цвет. Обладают высокой твердостью, но большой хрупкостью, поэтому почти не поддаются обработке режущим инструментом. Серый чугун называется также по виду излома, в его структуре имеется графит. По сравнению с белым чугуном у него меньше твердость и хрупкость. Он хорошо обрабатывается резанием, обладает отличными литейными качествами, за что и получил название литейного чугуна.
Высокопрочный чугун отличает то, что он может подвергаться почти всем видам термической обработки. Это достигается за счет добавок определенного количества магния. Ковкий чугун является разновидностью белого чугуна. При его производстве белый чугун подвергают специальному отжигу (томлению). Несмотря на свое название, ковкий чугун не куется, но он более вязкий и пластичный, чем остальные чугуны.
Чугуны используют для изготовления станин большинства станков и изложниц, в которые отливаются драгоценные металлы. Серый литейный чугун благодаря своим литейным, антикоррозионным и внешним качествам широко применяется в художественной промышленности.


предыдущая страница оглавление следующая страница