Ванны для закаливания по Шену

Примененная опытной рукой водяная баня является самым дешевым средством для закаливания металлов. Нужно только позаботиться, чтобы водяная баня была продолжительное время одинаковой температуры, лучше всего 27°. При более теплой воде металл делается ломким, при горячей воде - недостаточно твердым. Выгоднее всего при каждом сорте товара пробным опытом установить верную температуру и уже держаться ее при работе.

Особый прием закалки стали

Как известно, стали можно придать путем особой закалки такую твердость, что она будет резать стекло, подобно алмазу. Но не всем известно, что для сообщения стали такой твердости существует простой способ. Шило, лезвие ножа или другой инструмент следует накалить до ярко красного свечения и тотчас же погрузить в обыкновенный сургуч на одну лишь секунду. Операцию погружения в сургуч нужно повторить несколько раз, выбирая каждый раз для погружения свежее место в сургуче до тех пор, пока сталь не остынет и не будет уже более входить в сургуч. Тогда процесс закалки считается законченным. Остается очистить приставшие частицы сургуча. При употреблении закаленного таким способом острия или лезвия из стали, советуется каждый раз смачивать его скипидаром.

Составы для науглероживания закаливаемой стали

3.1. Хорошим составом для науглероживания закаливаемой стали может быть следующий: берут 1 толченого стекла, 200 поваренной соли, 8 животного угля, 2 древесного угля, 2,5 ржаной муки, 25 канифоли и 1 200 желтой кровяной соли, растирают все составные части в порошок и замешивают в спирте до получения густого теста. Этим составом покрывают стальные предметы перед закалкой. Особенно пригоден он для инструментов, как напр., напильников и т. п.

3.2. Вместо указанного выше рецепта можно применить следующий. Берут 700 канифоли, 300 железисто-синеродистого калия (желтой кровяной соли), 100 медного купороса и 100 льняного масла. Эти составные части, начиная с канифоли, варятся в горшке при постоянном помешивании (по Бруккерту) до тех пор, пока останется остаток в 1000 (улетучивают таким образом 200). Массу выливают в ящики, где она затвердевает. Чтобы закалить инструмент, его нагревают до вишнево-красного каления и втыкают в массу, которая под влиянием разогретого инструмента становится сразу мягкой. Хорошую сталь еще раз нагревают и погружают затем в холодную воду, отчего сталь становится очень упругой. Сталь худшего качества нужно 2-3 раза подряд погружать, каждый раз перед этим накаливая ее, в закаливающую массу.

Закалка напильников

Напильники обсыпаются смесью из 5 роговой муки, 5 древесного угля в порошке, 2 поваренной соли в порошке и 1 железисто-синеродистого калия (желтой кровяной соли).

III. Сварка металлов

Сварка железа и стали. Успех сварки двух кусков стали или железа зависит исключительно от уменья работающего не допускать окисления поверхности свариваемых металлов. Для этой цели необходимо посыпать их особыми флюсами (плавнями), обладающими способностью растворять в расплавленном состоянии окалину металла. Мы приводим здесь несколько рецептов хороших флюсов, обладающих вместе с тем науглероживающей способностью.

1. Составляют смесь из 6 буры, 2 нашатыря, 1 желтой кровяной соли (железисто-синеродистого калия) и 0,5 смолы. Смесь кипятят, помешивая, до густоты сметаны. Охлажденную массу перемешивают и толкут с 1 железных опилок (не ржавых). При сварке посыпают этим порошком нагретые докрасна предметы, дают порошку расплавиться и затем куют.

2. Приготовляют порошок из смеси 1 нашатыря, 2 буры, 2 железисто-синеродистого калия и 4 железных опилок (не ржавых). Накаливают докрасна предметы, подлежащие сварке, и посыпают их 2-3 раза указанной смесью, пока она не начнет плавиться, и тогда куют.

3. Порошок из смеси 35 борной кислоты, 30 поваренной соли, 26,7 железисто-синеродистого калия, 8,3 канифоли.

4. Порошок из смеси 41,5 борной кислоты, 35 поваренной соли, 15,5 железисто-синеродистого калия, 8 жженной соды.

IV. Паяние металлов

Паяние металлов удается только при полном удалении грязи с поверхности спаиваемых кусков и отсутствии ржавчины. Грязь лучше всего удаляется механическим путем (промыванием бензином, протиранием). Ржавчину необходимо стравливать особыми составами. Из многочисленных припоев и флюсов мы приводим самые распространенные.

Мягкие припои

1.1. Паяльный порошок (хлористый цинк). В соляной кислоте растворяют до полного насыщения обрезки листового цинка. Реакция происходит сначала бурно, а затем ослабевает; сосуд хорошо поставить в теплую водяную баню. Так как жестяные обрезки часто содержат в себе грязь, то полученный раствор хлористого цинка следует профильтровать. Затем прибавляют хлористого аммония (нашатыря), 2/3 веса использованных цинковых обрезков, снова разогревают и выпаривают столько жидкости, что кристаллизируется белая соляная масса, которую хранят в закупоренных сосудах. При употреблении растворяют 1 часть этой соли в 3-4 частях воды. Растворение цинковых остатков должно происходить или на свежем воздухе или в шкафе при хорошей вентиляции. При изготовлении больших количеств хлористого цинка следует остерегаться иметь вблизи открытый огонь, так как при этой работе образуется много водорода, который может вызвать взрыв.

1.2. В качестве паяльного порошка употребляется также смесь из обезвоженного цинкового купороса и нашатыря.

1.3. Паяльная вода (травленая кислота) приготовляется как паяльный порошок (см. выше), только процесс приготовления заканчивается прибавлением нашатыря. Если жидкость слишком крепкая и нашатырь не растворяется, то прибавляют немного воды и смесь умеренно нагревают.

Крепкие припои

2.1. 86,42 латуни сплавляются с 13,58 цинка. Этот припой годен для меди, железа, листовой латуни и стали.

2.2. Для медников и жестяников годится припой, приготовленный сплавлением 81,12 латуни с 18,88 цинка.

2.3. Если спаянные куски подлежат после паяния дальнейшей обработке, то берут 78,56 латуни, 17,11 цинка и 4,33 серебра.

Холодные припои (замазки)

Некоторые предметы, как известно, не могут быть спаиваемы при невысокой температуре, не подвергаясь порче. Для таких предметов рекомендуются следующие составы:

3.1. Для холодной спайки чугунных вещей (решеток и т. п.) приготовляют массу из 25 серы (в порошке), 25 свинцовых белил, 5 буры (в порошке) и смачивают ее концентрированной серной кислотой. Этой массой покрывают тонким слоем места перелома и сильно спрессовывают их при помощи проволоки. В таком виде спаянные части остаются около 5 дней, после чего снимают проволоку.Если части были хорошо пригнаны, то следа спайки почти не замечается.

3.2. Для холодной спайки металлических вещей приготовляют массу: растворяют в горячей воде медный купорос и прибавляют к этому раствору цинковые опилки. Когда на дне сосуда получится осадок, то сливают раствор, промывают осадок в нескольких водах, а затем сушат его. Затем берут 30 этого медного порошка и растирают его в ступке с 70 ртути. Состав сильно нагревается (до 150 °Ц) и намазывается на спаиваемые поверхности, предварительно тщательно очищенные. После охлаждения получается достаточная прочная спайка (по Герштейну).

Пасту "Типоль" для паяния, имеющую довольно большое распространение, вследствие представляемых ею больших удобств при работе, можно приготовить, смешав по 1 опилок, свинца и олова и прибавив 1/10 сухого нашатыря в порошке. Смесь разбавляют насыщенным раствором хлористого цинка до густоты кашицы. Пасту необходимо хранить закупоренной в жестяной коробочке для предохранения от высыхания.

Паяние металлов в лабораторной практике

Паяльник. Очень часто в лабораторной практике приходится спаивать небольшие кусочки проволок, припаивать тонкую фольгу и т. п. Очень удобно эту операцию производить небольшим паяльником, нагреваемым газом.

Газовое пламя, выходящее из стеклянной трубки, регулируют таким образом, чтобы оно только-только касалось медной проволоки.

Пайка

Для скрепления наглухо двух кусков металла их обыкновенно спаивают друг с другом. Спайка заключается в том, что куски прикладывают друг к другу и промежуток между ними заполняют расплавленным металлом, который после застывания образует крепко держащую спаиваемые части прослойку. В качестве паяльного металла обыкновенно пользуются оловом (темп. плавл.233°) или третником (63 1/3 олова+37% свинца; темп. плавл. 181°). В тех случаях, когда место спая должно выдерживать температуру высшую, чем точки плавления олова или третника, для спайки пользуются серебром или другими "твердыми" (тугоплавкими) припоями. Наконец, в некоторых, правда, редких случаях, для пайки пользуются сплавами Вуда, Розе и т. п., обладающими очень низкими (70°- 120°) точками плавления.

Для того, чтобы спай был действительно прочным, необходимо, чтобы употребленный для пайки металл смачивал спаиваемые поверхности. Это явление имеет место тогда, когда спаиваемые поверхности совершенно чисты (свободные от окиси). Очистку поверхностей можно производить механически (шкуркой, наждачной бумагой, напильником), но гораздо быстрее и лучше она производится химическим путем одновременно с пайкой. Ниже приведены примеры такой очистки.

Паяльная жидкость

Наиболее обычным очистительным средством служит водный раствор хлористого цинка (он же: паяльная кислота, паяльная вода, паяльная жидкость, травленая кислота и т. д.). Его обычно готовят, растворяя цинк в соляной кислоте. Раствор наносится на место спая в очень незначительном количестве и затем туда же наносится паяльником расплавленное олово. Под влиянием высокой температуры вода из раствора испаряется, а остающийся хлористый цинк разлагается, выделяя свободную соляную кислоту, которая и очищает поверхность металла, так что нанесенное олово начинает ее смачивать. Хлористый цинк является наилучшим известным нам очистительным средством, так как не требует подготовки, действует быстро и верно.

Очень крупным недостатком хлористого цинка, как очистителя, является его гигроскопичность. Случайно оставшийся неразложенным хлористый цинк со временем размокает и образует гальванический элемент: спаиваемый металл-раствор хлористого цинка-олово. Так как, раствор хлористого цинка обладает, кроме того, вследствие гидролитического распада кислой реакцией, то он может со временем разъесть пай.

Однако если принять некоторые меры предосторожности:

1) брать, возможно, меньшее количество раствора и

2) сильно прогревать место спая, чтобы быть уверенным в том, что весь хлористый цинк разложился, - можно считать себя почти застрахованным от подобных неприятных последствий. Самым лучшим предохранением является промывка спая горячей водой со щеткой (для спаев проволок очень удобна зубная щетка).

Другие очистители

Кроме раствора хлористого цинка, в качестве очистителей употребляются еще такие вещества как стеорин и канифоль. Под влиянием высокой температуры расплавленного олова эти вещества разлагаются, и продукты их разложения восстановляют окиси до металла. Способ применения их следующий: на месте спайки помещают несколько крупинок очистителя, набирают на сильно нагретый паяльник олово и трут паяльником по месту спайки. При этом крупинки плавятся, распределяются по всему спаю равномерно и очищают его от окислов.

Работа с твердыми очистителями значительно труднее, чем с раствором хлористого цинка. Преимуществом же их является то, что случайно оставшийся на месте спайки очиститель не вызывает разъедания и не создает гальванического элемента. Твердые очистители находят свое применение, главным образом, в обслуживании больших кусков металла. Особенно пригодным является для этой цели - пицеин. Необходимо следить за тем, чтобы паяльник был сильно нагрет, так как, чем выше температура, тем сильнее восстанавливающее действие очистителя. Разумеется, не следует заходить слишком далеко и сжигать паяльник.

8. Пайка серебром и "твердыми" (тугоплавкими) припоями

Высокая температура плавления серебра (961°) заставляет применять для пайки им совершенно другие методы, чем для олова.

Одним из таких приемов является следующий: спаиваемые поверхности складываются вместе, посыпаются бурой (очиститель), на них кладется кусочек серебра и все вместе вносится в пламя паяльной горелки. Расплавляющаяся в пламени бура растворяет окислы на спаиваемых поверхностях, так что серебро при расплавлении может их смочить. После охлаждения сплавленная бура удаляется со спая разгибанием ее и последующей многократной промывкой спая кипящей водой. Само собой разумеется, что паять серебром можно только металлы, точка плавления которых лежит значительно ниже точки плавления серебра. Материалом для пайки может с успехом служить серебро 84-й пробы. Серебро низшей пробы уже меньше пригодны для этой цели.

Из других тугоплавких припоев наилучшим является следующий сплав: латуни-78,3%; цинка-17,4%; серебра-4,3% или меди-36%; цинка-52%; серебра 12%. Спаивание этими припоями производится так же, как серебром.

V. Травление металлов.

Травление металлов имеет своей целью или сплошное растворение тонкого слоя с поверхности металла - матовое травление, или вытравление на поверхности только отдельных мест - травление рисунков, букв. В последнем случае поверхность металла покрывается защитным слоем, на который наносится рисунок, прорезываемый острым инструментом (иглой) до металла, с тем, чтобы дать в этих местах доступ травящей жидкости. Ниже мы указываем протравы для разных металлов.

1. Протравы для железа и стали

1.1. Разбавленная азотная кислота в следующей пропорции: 1 азотной кислоты на 4-8 воды. Менее сильный раствор употребляют для первоначального травления и смешивают его для этой цели с несколькими куб. сант. раствора азотнокислого серебра в воде. При самом же травлении не прибавляется азотнокислого серебра. Для более глубокого травления можно, при условии хорошего грунта, взять на 1 воды 1 азотной кислоты.

1.2. Кик рекомендует следующий раствор: 1 хлористой сурьмы, 6 соляной кислоты и 6 воды. Чтобы получить равномерное травление, нужно эту жидкость разбавить еще более.

1.3. Очень рекомендуется также раствор 15 хлорной ртути (сулемы) и 1 винно-каменной кислоты в 420 воды с прибавлением небольшого количества азотной кислоты.

1.4. При густом грунте можно применять травильную жидкость, похожую на глифоген (см. ниже). Она приготовляется из 600 г алкоголя (80%), 40 г химически чистой азотной кислоты и 2 г азотнокислого серебра, предварительно растворенного в небольшом количестве дистиллированной воды. Жидкость эта сохраняется в хорошо закупоренной бутылке и особенно пригодна для сильно полированных стальных и никелированных железных предметов.

1.5. Если же грунт нанесен тонким слоем, то рекомендуется изменить вышеприведенную смесь таким образом, чтобы вместо чистого алкоголя взять смесь из 240 г алкоголя и 360 г. воды. Азотнокислого серебра можно совершенно не прибавлять или же взять половину указанного количества. Таким образом травильная жидкость состояла бы из 240 г алкоголя, 360 г воды, 40 г азотной кислоты и 1 г азотнокислого серебра.

1.6. Смешивают 30 г медного купороса, 8г квасцов, 1/2 чайной ложки истолченной в порошок поваренной соли, 1/8 литра уксуса и 20 капель азотной кислоты. Смотря по продолжительности действия, жидкость глубокого въедается в металл и придает ему красивую шероховатую поверхность.

1.7. Для твердой стали применяют смесь 2 азотной кислоты, и 1 уксусной кислоты в качестве травильной жидкости.

1.8. Чугунные изделия лучше всего протравливаются в 3% серной кислоте, железо - в 10%, а сталь - в 20% кислоте.

1.9. Для железных и стальных предметов. Предметы, хорошо очищенные от жировых пятен, погружаются в азотную кислоту, которую смешивают с небольшим количеством сажи. После травления, за силой которого следят, вынимают предмет из травильной жидкости. Предмет хорошо прополаскивается сначала водой, а затем водой, в которой растворено немного соды. Вслед за этим его еще раз промывают и высушивают в опилках (по Бюхнеру).

1.10. Глифоген - травильная жидкость для стали - состоит из жидкости для предварительного травления, из воды для ополаскивания и из собственно травильной жидкости. Жидкость для предварительного травления состоит из 95 воды, 5 химически чистой азотной кислоты и небольшого количества алкоголя; обрабатываемую стальную поверхность подвергают действию этой жидкости только в течение нескольких минут. Затем предметы споласкивают жидкостью, состоящей из 25-ти процентного раствора винного спирта в дистиллированной воде, и быстро высушивают их при помощи мехов. Только после этого наливают собственно травильную жидкость (30 дистиллированной воды, 15 винного спирта, 5 химически чистой азотной кислоты, 1/2 азотнокислого серебра в кристаллах), причем предметы должны быть покрыты травильной жидкостью не менее, чем на 1 см.

Протравы для меди

2.1. Для травления меди употребляют разбавленную азотную кислоту или смесь из 3 насыщенного раствора меди в азотной кислоте и 1 тоже насыщенного раствора хлористого аммония в уксусе; эту смесь после наливания доводят до желаемой крепости, осторожно прибавляя по капле азотной кислоты.

2.2. 10 дымящейся азотной кислоты разбавляют 70 воды и прибавляют кипящий раствор из 2 хлорнокислого кали в 20 воды. Вытравление более глубоких мест достигается продолжительным действием травильной жидкости или усилением жидкости. Для слабого травления разбавляют вышеприведенный раствор 100 или 200 воды. Эта травильная жидкость пригодна также и для серебра.

2.3. 8 винного уксуса, по 4 поваренной соли и яри медянки, 1 квасцов, 16 воды (по Калло и Пиранези).

2.4. Растворяют 3 хлорнокислого кали в 50 воды и смешивают отдельно 8 азотной кислоты с 80 воды и вслед за этим соединяют обе жидкости.

2.5. Взять 100 азотной кислоты, 5 соляной кислоты.

Матовая протрава для латуни

3.1. Горячая протрава: растворяют в стеклянной посуде 1 цинка в 3 азотной кислоты, прибавляют затем 3 серной кислоты и погружают предметы на несколько секунд в кипящую жидкость.

3.2. Холодная протрава: смешивают 20 азотной кислоты 36° по Б. (Так изображаются градусы по ареометру Бомэ, т. е. прибору для определения плотности (удельного веса) жидкостей.) с 100 серной кислоты, прибавляют 1 поваренной соли и 1 -5 цинкового купороса и оставляют 5 - 20 мин. в этой протраве. Чем дольше действие, тем сильнее мат. Затем предметы могут быть погружены в блестящую протраву (см. ниже), от чего вещь очень выигрывает и мат не страдает.