Про металлы и сплавы (Страница 1 из 33)

Давайте немного углубимся в историю, совсем чуть-чуть, на глубину слоя цементации, так сказать.
Чтобы всем было ясно, для чего собственно хорошие детали погружают в цемент.

Сначала определимся с терминами и действующими лицами.
Всякую сталь получают из чугуна, он же в народе "чугуний".
Чугуний является первоисточником любого сплава на основе железа.
Сам чугуний (это уважительное именование с моей стороны патриарха металлопроизводства) делается из руды, которая не обладает какими либо интересными промышленности особенностями, кроме массовой доли железа. Наличие в руде примесей пока не рассматриваем — это специфический случай и не для этой истории, потом к нему вернёмся.

Раньше, в довелосипедную эпоху, всё было просто с чугунием.
В печах его варили и пили всей семьёй на древесном угле и был он чист, быстр, тяжёл, крепок и блестящ.
Из него делали даже рельсы (железную дорогу раньше называли чугУнкой). Делали пушки и ядра. Делали и прочее, в том числе сталь.
Сталь получалась неплохая, главное — не сильно ржавела.
Благородный налёт тончайшего слоя атмосферной коррозии на старинных мостах выглядит мило и по сей день. Стимпанк и всё такое, да...

Но потом малютки-медовары металлурги оглянулись и сопритюкнулись — а лЕса то вокруг и не осталось. Почесали репу и перешли на каменный уголь.
И тут началось...

До наших дней не дошли сведения, чем ходили по большому и малому динозавры, но что-то в залежах древнего леса, из которого образовался каменный уголь, пошло не так.
Каменный уголь насыщен серой и фосфором по самое не могу.
Наверное определённое влияние оказывает близость преисподней или другие причины, мне неизвестные — но факт налицо.
Сталь, выплавленная из чугуния, выплавленного на каменном угле ржавеет почём зря.
Благодаря примеси серы ржавеет.
Там образуется серная кислота при контакте с водой.
А благодаря фосфору трескается при нагревании.
И при морозе тоже трескается.

И принялись инженеры всякие думать, чего делать.
Некоторые пошли по пути Сизифа. Сначала он создавал себе трудность, закатывая камень в гору, а потом с ней боролся — от камня того убегал.
Эти начали серу и фосфор всячески из стали удалять.

Другие поступили как в фильме "Кавказская пленница"— кто нам мешает, тот нам и поможет.
И добавили фосфора побольше, и сталь стала называться автоматная. И стала стружка с той стали сыпаться порошком, а не завиваться спиралью, что для автоматической обработки хорошо, а вот для прочности не очень.

И вот тут мы и подошли к нашей цементации.
Цементация от слова цементит. Это насыщенный углеродом твёрдый раствор железа так называется.

Клинья для оси велосипеда и конусы — детали довольно маленькие.
Токарю с ними возится не сильно удобно, другое дело автомат.
Вставил пруток в зажим и иди курить, робот сам всё нарежет с высокой точностью.
Только будут те клинья и конусы мягкие.

Но с этим бороться совсем просто.
Прочность, твёрдость и упругость стали придают легирующие элементы.
Углерод — главный легирующий элемент.
Ценность его в том, что он уже есть в чугунии и надо не добавлять его, а убирать лишний.
Это несложно.
Сложно другое — мягкая автоматная сталь или обычная сталь марок 15 или 20 не закаливается.
А подшипник имеет закалённые шарики из стали ШХ15.
И на мягкий конус их можно поставить только для прикола.

Решение назревает само собой — внедрить в поверхность детали углерод и потом закалить этот слой.
Так и делают. Готовые детали засыпают древесным углём либо заливают мазутом, либо помещают в газовую среду — и нагревают до 900-950 градусов.
Через несколько часов поверхностный слой насыщается углеродом и становится восприимчив к закалке.
А середина остаётся мягкой.
Потом индукционная закалка, полируют и всё.

Толщина слоя цементации составляет по ГОСТ от 0,5 до 1,2 мм при выдержке соответственно от 7 до 11 часов.
А теперь представьте китайца, который 11 часов терпеливо ждёт готовности детали.
Представили?
Вот и у меня не сильно получается. 

Про трубы Columbus
Достоверной информации мало, поэтому пришлось привлечь медиумов.

На севере Италии есть маленький городок Settala.
До 1892 года его население составляло ровно 2000 человек.
Впрочем, сетальцам на эту цифру было по большому счёту наплевать.
А в один прекрасный день, а может в одну прекрасную ночь 1892 года население городка выросло на 1 человека.
Этим человеком стал родившийся в семье мебельщика Colombo юный Angelo Luigi.
После неизбежных в таком случае семейных торжеств юноша ничем себя не проявлял 27 лет.

Но в 1919 году ему позвонил друг детства, водопроводчик, обслуживающий гостиницы.
— Pronto! — сказал в трубку Анжело.
— Angelo, amico, cerchiamo di suscitare qualche attività? — сказал его невидимый собеседник.
— Affari? — почесал небритую итальянскую репу Анжело — Sì, ben, Mario!
И побрился, и замутил.

Изумительной вместимости пляжные кресла на тонких пружинящих трубах очень понравились клиентам Марио, они прекрасно смотрелись у бассейнов, особенно в сочетании с загорелыми брюнетками.
Во время применения. кресла приятно ритмично покачивались, навевая приятные мысли о проносящихся мимо прекрасных итальянских пейзажах.

В том же 1919 году, когда Анжело спешно наполнял итальянские гостиницы полосатыми креслами, недалеко от Сетталы в городке Берчетто состоялся финиш автогонок Парма-Берчетто.
Первым к финишу пришел Энцо Феррари.
Отдыхая после трудного в гостинице дня с поклонницами, он обратил внимание на высокие потребительские и прочностные качества пляжного кресла.
И спросил у метрдотеля, кто делает такие забавные вещи.

В доме Анжело опять зазвонил телефон.
— Pronto! — сказал в трубку Анжело, — Sì, possiamo fare.
Так у машин Энцо Феррари появился поставщик деталей шасси.

Позднее о классном парне из Сетталы узнали Винченцо Лянча и три брата Мазерати – Альфиери, Биндо и Эрнесто.
Все они в своё время звонили домой Анжело, и всем он неизменно говорил в трубку:
— Pronto!

Прочностные свойства труб Colombo обусловлены, прежде всего, геометрией.
Наблюдая за девушками у бассейна, Анжело заметил, что несмотря на различную толщину ноги в икре и щиколотке, прочность у неё в любом месте достаточная, чтобы выдержать вес тела. И выглядит приятно.

Потом Анжело представил девушку на прямых, как палки ногах, брезгливо передёрнулся и отправился делать свои изящные трубы.

И действительно.
Нет НИ ОДНОЙ ПРИЧИНЫ, кроме упрощения технологии, конечно, — делать трубы велосипеда одного сечения по всей длине.
Поразмышляйте над этим на досуге 

Прим. переводчика:
Angelo, amico, cerchiamo di suscitare qualche attività? — Анжело, чувак, почему бы нам не замутить какой-то бизнес? (ит.)
Affari? — Бизнес? (ит.)
Sì , ben, Mario! — Да, хорошо, Марио (ит.)
Sì, possiamo fare — Да, делаем (ит.)

Итак, почему детали покрывают чаще всего именно хромом?

Положительные качества:
Он имеет высокую твердость — твёрже закаленной стали, поэтому железякой такое покрытие поцарапать почти невозможно (мы имеем в виду не китайское покрытие, надеюсь все понимают. В Китаем используется свой собственный изотоп хрома, его можно наносить на подседельные трубы из баллончика и счищать шпателем для пластилина).
Чистый хром не ржавеет и не растворяется в кислотах при комнатной температуре.
Внешний вид хромированной детали не портится от нагрева до 600-700 градусов, что идеально для выхлопных труб мотоциклов.

Отрицательные качества:
Он хрупкий и при изгибе детали трескается.
Он не защищает железо от коррозии. На этом моменте стоит остановится подробнее.

Электрохимический ряд активности металлов показывает, что хром, как и цинк стоит левее железа. Стало быть теоретически он обязан защищать железо, что же тут не так?

Да всё так, просто сперва на железо наносят медь, а на неё уже хром. И положительные ионы меди и свинца (свинцовый анод) всё портят.

В раньшее время (примерно 1900-1920-е года) хромированные детали почти не делали.
Бронза смотрится лучше и по прочности превосходит железную хромированную деталь. Полированная бронза — это шикарно и в наши дни.
А раньше это было просто аристократично, но если хотели подчеркнуть богатство, то на дорогих машинах и мотоциклах делали позолоту на радиаторах и выхлопных коллекторах.

Так что хромирование — это всё-таки немного от бедности.

Почему нельзя хромировать деталь дома?
Да можно, почему нельзя. Только жить будете не долго, но счастливо.
Там нужна хромовая кислота H2CrO4 и серная кислота, а еще там свинец испаряется...