Мутылина И.Н. - Художественное материаловедение. Ювелирные сплавы (1093327), страница 5
Текст из файла (страница 5)
При изготовлении художественных изделий из металлов часто производится неполное растворение, ограничивающееся только поверхностным слоем металла. Примерамитакого растворения являются травление изделий в кислотах для получения чистой поверхности или узора; травление медных досок при изготовлении офорта и т.п.К основным механическим свойствам металлов и сплавов (табл. 4) относятся пластичность, прочность, твердость и износостойкость.Таблица 4Механические свойства благородных металлов технической чистотыв отожженном состоянииМеталлRuRhPdAgOsIrPtAuНВ180-300100-13038-4624-26300-400170-22030-5620-25σВ, МПа380-500400-560180-200140-160400-500120-160120-130σ0,2, МПа350-40070-10050-7020-2590-12060-8010-25δ, %3-108-1525-3550-606-1040-5045-50ψ, %2-320-2580-8580-9510-1595-10090-95Твердость – способность металла сопротивляться вдавливанию более твердого материала.
Существует несколько методов определения твердости металлов. Метод Бринелля основан на вдавливании стального шарика в поверхность испытуемого металла; метод Роквелла– на вдавливании алмазного конуса или стального шарика; метод Виккерса – на вдавливанииалмазной четырехгранной пирамиды.Твердость минералов определяется способностью сопротивляться царапанью по шкалеМооса.
При изготовлении ювелирных украшений приходится сравнивать твердости камней иметаллов, совмещенных в одном изделии, поэтому очень часто значения твердости металловприводятся по Бринеллю (НВ) в кгс/мм2, а в скобках указывается твердость по Моосу.По способу Шора измерение производится при помощи специальных приборов – склероскопов.
При измерении твердости этим методом стальной боек падает на испытуемый материал с определенной высоты. Твердость металла характеризуется высотой, на которую отскакивает боек. Чем тверже металл, тем больше высота отскока. Этот способ не портит поверхности и может применяться к изделиям художественной промышленности.Износостойкость ювелирных сплавов должна быть достаточной для сохранения качества поверхности изделий при механических воздействиях в условиях эксплуатации, т.е.обеспечивать устойчивость против образования рисок и царапин на поверхности. Износостойкость ювелирных изделий обеспечивается определенным уровнем твердости сплава.
Из17за низкой твердости не получили практического применения чистые благородные металлы.Для повышения износостойкости применяют легирование неблагородными металлами.Прочностные свойства (предел прочности – σB и предел текучести – σ0,2) сплавов должны обеспечивать цельность и неизменность формы изделия, отсутствие деформации отдельных частей в процессе эксплуатации. Наиболее высокие требования по прочности предъявляются к элементам ювелирных изделий, обеспечивающим крепление ювелирных камней.Помимо значения временного сопротивления большое значение имеет величина пределапропорциональности сплава. При высоких значениях предела пропорциональности требуются большие усилия при закреплении, что приводит к повышенному браку вставок по сколам.Пластичность – способность подвергаться необратимой деформации, т.е.
обработкедавлением. Пластичность характеризуется относительным удлинением (l) и относительнымсужением (ψ). Пластичность имеет большое значение в кузнечном и штамповочном производстве, а также при чеканке, прокатке и волочении. Драгоценные металлы имеют высокуюпластичность, не менее пластичны медь и свинец.Технологические свойства материалов определяют возможность изготовления продукции при использовании данного материала. При этом материал должен удовлетворять требованиям минимальной трудоемкости при изготовлении.К основным технологическим свойствам металлов и сплавов относятся литейные свойства (жидкотекучесть, усадка), а также обрабатываемость резанием и давлением, упрочняемость, свариваемость, паяемость и др.Литейные свойства определяются температурой плавления, кипения, заливки и кристаллизации, а также плотностью и жидкотекучестью расплава, литейной усадкой.
Окомплексе свойств литейных сплавов можно в достаточной степени судить по диаграммамсостояния систем, составляющих основу этих сплавов.Жидкотекучесть – способность металла течь и заполнять литейную форму. Она зависитот химического состава сплавов, температуры заливки расплавленного металла, конфигурации литейной формы и т.д. Металлы и сплавы, обладающие высокой жидкотекучестью, позволяют получать высокохудожественные отливки.
Высокой жидкотекучестью обладаютбронзы, литейные латуни, силумины, цинк и его сплавы, олово. Чистое серебро, краснаямедь и сталь имеют пониженную жидкотекучесть, при заливке форм наблюдается плохое ихзаполнение.В процессе первичной кристаллизации происходит уменьшение объема и линейных размеров – это явление называют усадкой (объемной или линейной). Для изготовления отливокпредпочтительнее металлы и сплавы с малой усадкой при литье (табл. 5).
Зная величинуусадки, можно определить, насколько больше следует изготовить форму для получения отливки нужного размера.Таблица 5Значения линейной усадки некоторых металлов и сплавовМеталлОловоСвинецЦинкУсадка при литье, %в землюв кокиль0,2-0,30,6-0,70,80,9-1,01,1-1,21,6-1,7Алюминий1,61,8-1,9Медь1,8-1,92,0-2,1МагнийНикель1,52,0-2,11,7-1,91,7-1,8СплавСерый чугунСилуминФосфористаябронзаАлюминиеваябронзаХудожественнаябронзаНейзильберТомпак18Усадка при литье, %в землюв кокиль1,01,1-1,21,2-1,91,3-1,41,4-1,51,4-1,52,1-2,21,5-2,0-2,12,0-2,12,2-2,32,1-2,2Обрабатываемость резанием металлов и сплавов оценивается скоростью затуплениярезца при точении на заданных режимах резания с обеспечением необходимых параметровшероховатости поверхности и выражается в процентах от обрабатываемости стандартногоматериала.
На основании данных об обрабатываемости различных материалов составляютсянормативы режимов резания или рекомендации по выбору режимов резания для конкретныхусловий обработки.Обрабатываемость резанием, способность шлифоваться и полироваться играют существенную роль в производстве художественных изделий и особенно в отделке(полировании). Хорошую обрабатываемость резанием имеют бронзы, латуни, некоторыемарки сталей, алюминиевых сплавов и чугунов. Плохо обрабатываются на станках детали изкрасной меди, из свинца и его сплавов.Обрабатываемость давлением в горячем и холодном состояниях оценивают различными технологическими пробами (на осадку, изгиб, вытяжку сферической лунки и др.), характеристиками пластичности, твердости и упрочнения материала при температуре обработки.Среди характеристик обрабатываемости давлением используют, например, ковкость.Ковкость – это способность металлов изменять свою форму под действием ударов илидавления без разрушения.
Сплавы для изготовления художественных изделий должны воспринимать пластическую деформацию со значительными степенями обжатия. Степень ковкости зависит от пластичности, степени нагрева, величины деформирующего усилия, химического состава сплавов и других факторов. Металлы могут коваться как в горячем, так и вхолодном состоянии. Хорошей ковкостью в холодном состоянии обладают красная медь изолото, в горячем – сталь. Малоуглеродистая сталь, раскаленная докрасна, становится настолько пластичной и мягкой, что из нее можно изготовлять художественные изделия самойразнообразной и сложной формы.Упрочняемость – способность металла приобретать более высокую прочность послетермической, химико-термической или механической обработки.
К механической обработкеотносят операции обработки на металлорежущих станках (токарных, шлифовальных, полировальных и т.д.).Свариваемость – это способность металлов и сплавов прочно соединяться путемместного нагрева и расплавления свариваемых кромок изделия. Свариваемость оцениваютсравнением свойств основного материала со свойствами сварных соединений, количествомспособов сварки, диапазоном допускаемых режимов сварки и др.
Свариваемость считаетсятем выше, чем больше способов сварки может быть применено, шире пределы допускаемыхрежимов сварки. Для технологической оценки свариваемости определяют структуру, механические свойства и склонность к образованию трещин материала шва и околошовной зоны.Чистые металлы и низколегированные сплавы свариваются лучше по сравнению с высоколегированными сплавами. Например, легко свариваются стали, содержащие до 0,23 % С, намного хуже свариваются высокоуглеродистые легированные стали и чугуны. Наиболее распространенными способами сварки, применяемыми в производстве художественных изделий, являются газовая и электрическая сварка, автогенная сварка, а также кузнечная (горновая) сварка, сохраняющая свое значение при художественных ковочных работах.Надежность сварного соединения – это свойство сварных участков выдерживать в течение длительного времени комплексное нагружение, которое обычно воздействует на соответствующую деталь или сварную конструкцию.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
