Были описаны два метода получения заданного содержания углерода. Один из них заключался в повторных нагревах полученной крицы (button), покрытый пастой из окислов железа. По второму методу крица в течение нескольких часов нагревалась в кузнечном горне до температуры чуть ниже точки плавления. В процессе нагрева при поворачивании крицы в токе дутья достигалось ее частичное обезуглероживание. В обоих случаях крицы после частичного обезуглероживания снова нагревались для сварки их в процессе ковки в полосу. Во фрагментарной литературе весьма древних времен имеются неясные описания и других способов производства стали путем науглероживания сварочного мягкого железа. В заключение можно сказать, что до изобретения бессемеровского процесса в 1856 г. имелось лишь два метода получения стали.
Первый–процесс цементации, заключающийся в науглероживании сварочного железа путем нагрева последнего вместе с каким-либо углеродсодержащим материалом в закрытом тигле без доступа воздуха; другой–тигельный процесс, заключающийся в плавке сварочного железа в огнеупорном тигле, когда в тигель одновременно с железом загружали для повышения содержания углерода в металле уголь. Оба эти процесса были хорошо известны и применялись уже в древние века.
В период средневековья описанные процессы получения стали были забыты и оказались потерянными для человечества. Лишь в 1600 г. в Бельгии снова возродился процесс цементации, в то время как тигельный процесс был заново изобретен в Англии Вениамином Гентсманом в 1742 г. В течение некоторого времени после их возрождения оба способа были засекречены, и об их первоначальной истории известно очень мало. В связи с этим дальнейшее краткое описание ограничивается лишь более поздней практикой.
1.1.2 Процесс цементации
Процесс цементации получил широкое распространение в Англии в XVIII и XIX столетиях. В дальнейшем он был вытеснен другими, более прогрессивными методами производства стали, но в ограниченный пределах применяется и до сих пор.
Процесс основывается на способности низкоуглеродистого металла, например сварочного железа, поглощать углерод при нагревании до температуры красного каления в тесном контакте с древесным углем или другим углеродистым материалом. В зависимости от времени пребывания металла в контакте с углеродом и температуры, при которой проводится процесс, количество поглощенного железом углерода изменяется, возрастая вплоть до предела насыщения, лежащего несколько ниже 2% (около 1,7%).
Для цементации применяются печи типа муфельных или ящичных, в которых цементируемое железо и древесный уголь укладываются перемежающимися слоями.
Материалом для цементации служили обычно железные полосы шириной 60—75мм, толщиной 15—20мм, и длиной от 1800 до 3600мм.
Лучшим карбюризатором считался древесный уголь, просеянный с целью удаления мелочи через 6-мм, грохот, но были испробованы и применялись для той же цели и различные другие материалы и смеси.
При загрузке цементационных ящиков сначала дно их засыпали слоем древесного угля толщиной 50 или 75мм, а затем клали попеременно слои железа и древесного угля до заполнения всего ящика. Полосы в ящике укладывались плашмя на расстоянии около 12мм одна от другой так, что каждая полоса была окружена древесным углем со всех сторон. После засыпки последнего, верхнего слоя угля содержимое ящика прикрывали сверху слоем железных опилок из-под точильных камней, сам ящик тщательно закрывался и все отверстия уплотнялись, насколько возможно, во избежание проникновения в ящик воздуха. После этого печь растапливали и постепенно в течение 3—4 дней садку нагревали до красного каления, до 800—1100°. Указанную температуру поддерживали в течение 7—12 дней, в зависимости от размеров цементируемых полос, требуемого содержания углерода и уровня температуры, при которой велся процесс. Степень науглероживания полос определялась по строению излома пробных брусков, извлекаемых через небольшие отверстия в стенках ящиков, предусмотренные для указанной цели. После того как полосы растворяли необходимое количество углерода, огонь топок заглушали и печь оставляли медленно остывать, а когда та остывала настолько, что в ней можно было работать, полосы вынимали из ящиков.
Уважаемый посетитель!
Чтобы распечатать файл, скачайте его (в формате Word).
Ссылка на скачивание - внизу страницы.