Сварка железа – одно из драгоценных его свойств в практическом отношении.
Полосовое железо. В поперечном сечении имеет вид прямоугольника. Этот сорт железа подразделяется на обыкновенное, или ординарное, шинное и обручное железо.
Брусковое железо, или гранное, имеет в поперечном сечении вид прямоугольника, шести– и восьмиугольника. Самые тонкие сорта брускового железа служат для выделки плотничных гвоздей и крючков; более толстые сорта идут для различных надобностей строительного дела.
Болтовое железо, или круглое, различных диаметров, употребляется преимущественно для круглых болтов, а также на железные связи[1], подверженные действию растягивающих сил.
Листовое железо подразделяется на два вида: обыкновенное, или кровельное, и котельное. Оба сорта железа изготовляются прокаткою из доброкачественного материала, в особенности котельное, которое должно быть мягкое, гладкое, ровно обрезанное, не иметь окалины и других пороков. К листовому железу принадлежит также жесть, или белое железо, покрытое с обеих сторон оловянною полудою[2].
Проволочное железо. Проволока вытягивается из лучшего железа волочением сквозь отверстия в стальной доске, сортируется по номерам и продается на вес. Толщина проволоки, вследствие малого диаметра, определяется по калибру и выражается номерами, увеличивающимися с уменьшением диаметра проволоки. Номера эти на различных фабриках вполне произвольны. От вытягивания в проволоку железо приобретает большую твердость, плотность и вязкость; чтобы сделать эту проволоку мягкой, ее необходимо отжечь в отражательной печи, или же, что еще лучше, поместить в чугун с плотно примазанной глиною крышкой и накалить в обыкновенном кузнечном горне.
Фасонное железо. Под этим названием известны несколько сортов железа, употребляемых для специальных целей в строительном деле. Так, известны: угловое, полукруглое, оконное, тавровое (в виде буквы «Т») и двутавровое (в виде перевернутой набок буквы «Н») железо.
Чугун по своим качествам подразделяется на много сортов, но в промышленности считаются только два главных сорта: белый и серый чугун. Белый чугун, иначе называемый зеркальным, отличается от серого беловатым цветом и большею твердостью, он хорошо полируется. Серый чугун темного серого цвета, мягок и вязок, а некоторые сорта его так же ковки, как и железо.
Ковкий чугун. Под этим названием известен в технике такой чугун, которой с помощью особой дополнительной металлургической операции приобретает свойства самого лучшего железа: мягкость, вязкость и ковкость. Главнейшие преимущества этого металла – сравнительная дешевизна его против торговой цены железа и легкость получения из него самых сложных форм, которые весьма трудно получить отковкою обыкновенного железа.
Распространению в промышленности ковкого чугуна много способствовала возможность мелкой закалки поверхности этого металла, причем сохранялась мягкость внутреннего ядра. Поверхности вещей, отлитых из закаленного чугуна, можно эмалировать, а также гальванопластическим путем покрыть другими металлами: цинком, никелем и т. п. В холодном состоянии ковкий чугун можно обрабатывать рубящими, режущими и другими слесарными инструментами, а при умеренном нагревании металл этот так же хорошо куется, как и железо.
Кроме ковкого чугуна в кузнечно-слесарном деле употребителен другой вид его, называемый сталью.
Сталь добывается из чугуна, так же как железо, различными способами и отличается от последнего только большим содержанием углерода, именно от 1 до 2 %. Хорошая сталь должна иметь светлый, серовато-белый цвет, приближающийся к серебристо-белому, и отличается плотным мелкозернистым сложением, хорошо принимающим полировку. Сталь мягче белого (зернистого) чугуна, но тверже железа; исключительным качеством стали является ее значительная упругость и гибкость. Крепость стали по крайней мере вдвое более крепости железа.
По своему составу сталь занимает середину между железом и чугуном. При известном нагреве сталь хорошо куется и обладает большою способностью свариваться. Твердость, вязкость и упругость стали, встречающиеся в различных сортах ее, в разнообразной степени обусловливают пригодность ее для изделий различного рода. Чем тверже сталь, тем она легче ломается, и на этом основано разделение стали и пригодность ее для разного рода изделий. Различают следующие сорта стали:
1) Твердая инструментальная сталь, служащая для приготовления напилков, резцов для обточки твердых металлов и т. п.
2) Пружинная сталь – для выделки пружин. Такая сталь должна обладать в значительной степени способностью изгибаться, не ломаясь.
3) Мягкая сталь – для выделки кос, ножей и прочего.
В продаже известно много сортов стали, из которых укажем на следующие:
1) Уклад, марянка, или сырая сталь, продаваемая в виде полос, получается обезуглероживанием чугуна, то есть отнятием от него части углерода. Сырая сталь составляет как бы переход от чугуна к железу и служит материалом для приготовления из нее сортов стали плохого качества; масса неоднородная, что видно по излому – крупнозернистому, неодинаковой величины и блеска.
2) Рафинированная сталь получается из сырой стали посредством сварки и проковки; в изломе мелкозерниста, цвета синевато-серого, с незначительным металлическим блеском; сложение массы хотя не вполне однородно, но значительно лучше, чем в сырой стали.
3) Литая сталь получается плавлением ковкого чугуна или сырой стали, отчего она и получила свое название. Литая сталь имеет в высшей степени однородное сложение, в изломе мелкозерниста, тверда и в то же время хорошо обрабатывается в нагретом состоянии. Эта сталь идет по преимуществу на изготовление лезвий дорогих и острых инструментов для обработки металлов и дерева.
Кроме главных описанных нами металлов, кузнецу приходится иногда иметь дело и с некоторыми другими, например с медью и сплавами ее с другими металлами.
Медь встречается в природе в самородном состоянии, но чаще в виде медных руд в соединении с серою, кислотами или в виде окислов. В древности металл этот играл такую же роль в жизни человека, какую в наш век играет железо. Из меди делалась большая часть тех вещей, на изготовление которых теперь идет железо: например, оружие, домашняя утварь, инструменты и т. д.
Мы не будем останавливаться на способах получения меди из руд, а перейдем прямо к ее свойствам и сортам, встречающимся в продаже.
Металлическая (красная) медь, находясь в сухом состоянии, при обыкновенной температуре, не окисляется; на влажном воздухе покрывается тонкою пленкою зеленого цвета, известного под именем медной ржавчины. В расплавленном состоянии медь плохо заполняет формы, так как в этом состоянии поглощает воздух и выделяет его при остывании, а следовательно, уменьшается в объеме. Для отливок медь, по большей части, идет в виде сплава с цинком (две части меди и одна цинка), называемого латунью или желтою медью.
Медь обладает значительною ковкостью и тягучестью. Из нее вытягивают тончайшую проволоку, и она может быть сплющена в тончайшие листы. Медь имеет мелкозернистое сложение, которое после проковки переходит в волокнистое. Удельный вес меди весьма непостоянен, колеблется между 8,5 и 8,96 и может быть увеличен механическою обработкою металла.
Красную и желтую медь можно нагреть в кузнечном горне так же, как железо и сталь, но при нагревании меди необходимо всегда обращать внимание на ее сорт. Желтая медь выдерживает высокую температуру нагрева хуже, чем красная. Вообще медь нагревают до темно-красного каления и перед обработкою опускают в воду, отчего она делается мягкою.
В торговлю медь поступает в вид плиток или же листами. Последние получаются или сплющиванием плиток под молотком, или прокаткою на вальцах. Продажная медь редко бывает свободна от посторонних примесей: серы, мышьяка, закиси меди и прочего. Примеси эти ослабляют ковкость и тягучесть меди, особенно закись меди, которая делает металл хрупким и ломким в холодном состоянии. Лучшими по чистоте считаются наша русская и шведская медь.
Между всеми металлическими сплавами наибольшим применением пользуются различные сплавы меди.
Латунь (зеленая или желтая медь) состоит обыкновенно из одной части красной меди и двух частей цинка. При увеличении пропорции цинка в этой смеси твердость сплава также увеличивается; так что при двух частях цинка на одну часть меди сплав делается настолько тверд и хрупок, как чистый цинк, почему идет на выделку полированных кругов. Наоборот, с увеличением в сплаве количества меди увеличиваются тягучесть и ковкость. Вообще все сплавы, в которых содержание цинка не превышает 40 %, отличаются еще достаточною ковкостью и тягучестью; они плющатся в листы и тянутся в тонкую проволоку. Наибольшею же тягучестью обладает сплав из 15–20 частей цинка на 80–85 частей меди.
