Отпуск стали
Различного рода инструменты требуют различной степени закалки, обусловливаемой назначением инструмента. Так, инструменты, употребляемые для обработки дерева, требуют более слабой степени закалки против металлообделочных инструментов; а так как угадать степень нагрева, необходимого в данном случае, весьма трудно, то обыкновенно изделиям дают высшую степень закалки и затем ослабляют, или, как принято говорить, отпускают, до желаемой степени твердости, вязкости и упругости. Таким образом, отпуск стали является необходимою дополнительною операциею закалки этого металла.
Отпуск стали принадлежит к числу легких и в то же время вполне точных манипуляций кузнечных работ в отличие от закалки стали, при которой единственным руководством служит опытность работающего.
Весь процесс отпуска стали основан на том, что закаленную вещь очищают на точиле (осветляют), подвергают новому накаливанию и затем дают медленно остыть. При этом вторичном нагревании после закалки на блестящей поверхности металла появляются так называемые побежалые цвета, соответствующие определенной температуре нагрева. Порядок следования этих побежалых цветов следующий: палевый при 221 °C; желтый – 228 °C; оранжевый – 235 °C; красный – 250 °C; фиолетовый – 280 °C; синий – 280 °C; голубой – 334 °C; снова палевый – 360–500 °C.
Что касается причины появления всех этих цветов в порядке строгой постепенности, то здесь происходит окисление поверхности металла, изменяющегося с изменением толщины слоя окиси. Сталь мало-помалу теряет полученную ею при закалке твердость, превращаясь в металл такой же мягкий, как железо.
Таким образом, при отпуске стали необходимо внимательно следить за появлением побежалых цветов и знать, при котором из них надо остановить нагревание, соответствующее определенной температуре и степени твердости отпуска инструмента. Чем большею твердостью должен обладать инструмент, тем слабее должен быть сделан отпуск. Так, плашки, винтовальные доски, метчики, резцы и другие инструменты для обработки металлов после закалки отпускают до желто-оранжево-красного цвета. Напротив, деревообделочные инструменты накаливают до красно-фиолетового цвета. Вообще, самый твердый отпуск сталь получает при накаливании до желто-оранжевого цвета, а самый мягкий достигается нагреванием до темно-синего цвета.
Первою заботою после закалки инструмента перед отпуском его должна быть очистка поверхности металла от слоя окиси или окалины, образовавшегося при погружении раскаленного металла в воду или какую-либо другую охлаждающую жидкость. Поверхность вещи должна быть безусловно чистою, а для этого ее шлифуют на точильном камне или на кружке, обтянутом кожею с наждачным порошком.
Для накаливания стали при отпуске чаще всего употребляют угольную жаровню, в которой горение древесного угля поддерживается при помощи раздувания ручным мехом. Само накаливание производится на железном противне, на который насыпают слой песка, и на него уже кладутся вещи, предназначенные для отпуска.
Такая песчаная баня способствует более равномерному нагреванию всей поверхности накаливаемой вещи, что трудно достигается непосредственным нагреванием на огне. Той же цели можно достигнуть накаливанием отпускаемой вещи на раскаленной железной полосе. В этом случае необходимая степень нагрева сообщается вещи чрез посредство накаленной докрасна полосы, и работающему представляется удобным следить за появлением побежалых цветов и прекратить накаливание, когда будет необходимо. Нагревание тонких и длинных инструментов необходимо производить особенно осторожно, наблюдая за тем, чтобы все части одновременно дошли до требуемой закалкою и отпуском температуры накаливания. Более тонкие части нагреваются быстрее толстых, отчего инструмент может повести; чтобы этого не случилось, нужно толстые части нагревать несколько ранее тонких, и когда первые будут доходить до требуемой температуры, нагреть и последние.
Во время нагревания всегда следует поворачивать вещь, чем достигается одновременное появление на поверхности побежалых цветов. Также во время нагревания нужно внимательно следить за появлением побежалых цветов, так как они следуют один за другим довольно скоро; пропустив же подобный момент, можно испортить вещь – сталь будет перегрета более, чем нужно. Когда на поверхности стальной вещи появится требуемый оттенок побежалого цвета, необходимо быстро снять вещь с огня и опустить ее в воду.
При накаливании инструментов для обработки как дерева, так и металлов нет никакой надобности закаливать и отпускать весь инструмент, а достаточно ограничиться работающей его частью; исключение из этого правила допускается только относительно очень тонких вещей, например столовых ножей и пил. Последние, доведенные до вишнево-красного каления, опускаются при закалке в летнюю воду[7] с прибавкою масла, чтобы сталь охладилась медленно и не могло произойти перемены в металле, что весьма возможно при неаккуратном обращении с пилою. Заметим здесь, что пилы никогда не подвергаются вторичному нагреванию и отпуску, а должны быть доведены до требуемой крепости с одного раза, в противном случае во время работы такою пилою зубья ее легко могут выкрошиться. Центры для токарных станков, как требующие особенной твердости закалки, никогда не отпускаются.
Вообще все работы как по закалке стали, так и по отпуску ее необходимо производить особенно внимательно, так как всякая небрежность и недосмотр могут испортить все дело – стальная полоса может лопнуть, или ее поведет в сторону.
В практике закалку и отпуск стали весьма часто делают одновременно, то есть с одного нагрева, что значительно сокращает время работы. Инструмент накаливают для закалки обыкновенным порядком и опускают на несколько секунд в воду работающую его часть. При этом инструмент охладится только частью, так как не погруженная в воду часть сохранит в себе настолько жара, что его будет достаточно для сообщения всему инструменту требуемой температуры.
Такой способ закалки, однако, не может быть рекомендован как безусловно хороший и во всяком случае требует большой опытности, чтобы вторичное погружение в воду, для окончательной закалки, было сделано вовремя. Это угадать тем более трудно, что покрытая окалиною поверхность металла почти не обнаруживает побежалых цветов.
