Старение металла

Технология состаривания металла

  • Перед началом работ металл необходимо очистить от любых загрязнений. Именно от предварительной подготовки зависит успех работы, поэтому необходимо очищать поверхность старательно. Иногда даже рекомендуют отжечь металл для удаления остатков смол или других веществ.
  • Если детали из меди или латуни, то ее необходимо сначала отбелить слабым раствором серной кислоты. А железо обрабатывают более концентрированным раствором серной кислоты. Алюминиевые изделия обрабатываются двууглексилой содой. Вне зависимости от способа обработки детали после завершения работ необходимо тщательно промыть под проточной водой и очистить жесткой щеткой.

Для работы с латунью и медью используется азотная кислота

Поскольку испарения этой кислоты вредны для человека, то следует соблюдать особую осторожность, а вообще не рекомендуется работать с этим веществом в закрытом помещении. Лучше выйти для работы с металлом на улицу.
На поверхность металлического изделия кислота наносится ватным тампоном, намотанным на деревянную палочку

Реакция на вещество будет заметна сразу – поверхность металла будет менять цвет от насыщенного зеленого до черного. После того, как реакция произошла, металл нужно нагревать до полного испарения состава. Затем изделие промывают под струей горячей проточной воды.
Цвет готового изделия может получиться от оливково-зеленого до коричневого и от светло-серого до черного. Это зависит от концентрации кислоты, продолжительности соприкосновения с ней, от степени нагрева. Полученный эффект довольно стойкий, поэтому можно полировать или шлифовать деталь.
Если состариваются железные детали, то их тщательно очищают, намазывают олифой, а потом нагревают до 300-400 градусов по Цельсию. Для равномерной обработки поверхности лучше нагревать деталь в печи. Если необходим светлый тон детали, то применяют азотную кислоту.
Для обработки алюминиевых изделий использую керосин или копоть. Эти вещества подчеркивают структуру этого металла и придают ей красивый декоративный вид.

Особенности низкого отпуска стали

Этот вид термообработки подразумевает нагрев заготовок и полуфабрикатов до +250°C. Результаты процесса: уменьшение закалочных напряжений, улучшение вязкости без падения твердости.

Средне- и высокоуглеродистые закаленные стали с содержанием углерода 0,6-1,3% после низкого отпуска имеют твердость, равную 58-63 HRC, и высокую износостойкость. Но изделия из таких сплавов при отсутствии вязкой сердцевины неустойчивы к динамическим нагрузкам.

Чаще всего низкий отпуск применяется для режущего и мерительного инструмента, изготовленного из углеродистых и низколегированных марок, металлопродукции после цементации, нитроцементации, цианирования.

Покраска под старинную латунь

Фактурные металлизированные составы могут преобразить изделие, придавая ему имитацию латуни. Технология обработки почти не отличается от предоставленных выше. Поверхность предварительно зачищается, шлифуется и обезжиривается. Для состаривания применяется методика декоративной покраски под латунь.

Процесс нанесения выполняется следующим образом:

Перед тем как нанести декоративную краску, с изделия удаляется старое покрытие. Для этого можно использовать металлическую щетку или наждачку.
Залогом прочности и надёжности окрашивания является грунтовка. Используйте состав, специально предназначенный для металла.
На поверхность наносится латунная краска в один слой. Состарить полученное покрытие можно покраской кракелюром

Усилить эффект поможет жжёная умбра, которая наносится очень осторожно посредством сухой ткани. Если в процессе работы образовались излишки, то их необходимо снять ещё до высыхания вещества.
В завершение поверхность окрашенной и состаренной детали покрывают глянцевым лаком на акриловой основе.

Как видим, дизайнерская старина достигается простыми способами. При выполнении работ своими руками получить желаемый результат помогают краски, которые создают необходимый эффект бронзовой, латунной, медной поверхности.

Быстрый метод

Раствор рекомендуют разводить в стеклянной или пластиковой посуде, чтобы исключить реакцию вещества с металлической емкостью. Для перемешивания раствора использовать стеклянную, пластиковую или фарфоровую ложку. Посуду нужно взять большого объема, так как при погружении металлического предмета произойдет реакция, от которой раствор начнет пениться. Работу нужно выполнять в комнате с открытыми окнами или на улице:

  1. Приготовить раствор из трех частей яблочного уксуса и одной части соли.
  2. Хорошо перемешать и процедить через марлю.
  3. Перелить в емкость для распыления.
  4. Наносить раствор способом орошения в течение 30–40 минут по поверхности металлического предмета.
  5. Чтобы изделие имело состарившийся вид, нужно взять парафин и тщательно отполировать его.

После окончания работы предмет можно сразу использовать

Какой бы метод искусственного состаривания металла ни выбрал мастер, нужно соблюдать осторожность. Растворы не должны попасть на кожу рук или лица

Какую сталь подвергают закалке

Термически обрабатывают только такой металл, в котором содержится не менее 0,45% углерода, а также инструментальную и легированную стали, твёрдость которых после закалки становится в несколько раз выше. Тот металл, в котором содержание углерода не превышает 0,45%, не обрабатывается термически. Ниже приведена таблица режимов термообработки для некоторых видов сталей.

ТипИнструментТемпература закалкиТемпература отпускаЧем охлаждают после закалкиЧем охлаждают после отпуска
У7, У7АИнструмент плотника, отвёртки, топоры, зубила и др.800170водойводой маслом
У8, У8АСлесарный инструмент, пилы, ножовки, стамески и др.800170водойводой маслом
У10, У10АРучные метчики, надфили, рашпили, пилы по дереву, инструмент без нагрева режущей кромки790180водойводой маслом
У11, У11АДеревообрабатывающий инструмент, ручные метчики, надфили и др.780180водойводой маслом
У12, У12АСлесарный инструмент780180водойводой маслом
У13, У13АРежущий и измерительный инструмент, детали машин780180водойвода масло
У9ГАРежущий инструмент — метчики, свёрла, фрезы800180водаводой маслом
Р9Режущий инструмент — метчики, свёрла, зенкера, фрезы, протяжки и др.1250580масломвоздухом печи
Р18Режущий инструмент для обработки металлов различной твёрдости1300580масломвоздухом печи
ШХ6Шарики и ролики для подшипников810200масломвоздухом
ШХ9Шарики и ролики для подшипников830280масломвоздухом
ШХ15Шарики и ролики для подшипников845400масломвоздухом
9ХССвёрла, фрезы, развёртки, метчики, гребёнки и др.860170масломвоздухом
9Х5ВФНожи для фрезерования древесины950270масломвоздухом
50ХГСАПружины, рессоры840315водойвоздухом
60С2Торсионные валы, высоконагружаемые пружины870325водойвоздухом
60С2ХАВысоконагружаемые пружины и рессоры870315водойвоздухом
60С2ВАПружины и рессоры850330водойвоздухом
85ХВПружины, фрикционные диски830250водойвоздухом

Виды отпускной хрупкости

Повышение температуры отпуска в большинстве случаев улучшает характеристики металлоизделия, способствует эффективному снятию остаточных напряжений. Но есть ситуации, приводящие к ухудшению характеристик сплава. Ученые-металлурги разработали несколько действенных технологий устранения проблемы отпускной хрупкости, которая может быть низко- или высокотемпературной.

Хрупкость I рода – низкотемпературная

Эта разновидность хрупкости возникает при длительной выдержке материала при температурах +250…+350°C. Скорость охлаждения на вероятность ее появления не влияет. Распространяется эта проблема на все марки сталей. Причина возникновения хрупкости I рода – активное, но неравномерное распространение углерода по поверхности кристаллической решетки. Следствие этого процесса – искажение кристаллической структуры сплава, а, следовательно, существенное увеличению хрупкости.

Отпускная хрупкость I рода является необратимым процессом, и она резко снижает эксплуатационные характеристики сплава, который становится пригодным только для переплавки. Технология борьбы с этой проблемой – выполнение низко- либо среднетемпературного отпуска. Нагрев до промежуточных температур – не допускается. Склонность к низкотемпературной отпускной хрупкости снижает высокотемпературная ТМО.

Отпускная хрупкость II рода – высокотемпературная

Проблема высокотемпературной отпускной хрупкости возникает при совпадении трех факторов. Это:

  • нагрев сплава до температур, превышающих +500°C;
  • наличие в стали высокого процентного содержания Cr, Mn, Ni;
  • медленное охлаждение.

Последствие сочетания этих параметров – неравномерность распределения атомов углерода, хрома, марганца, никеля, нарушающая кристаллическую решетку стали. Высокотемпературная отпускная хрупкость усиливается при выдержке в течение 8-10 часов изделий в опасном температурном диапазоне. Определить эту проблему можно только при травлении шлифов поверхностно-активными реагентами, выявляющими границы аустенитных зерен, по которым происходит хрупкое разрушение.

Существует два наиболее эффективных варианта решения этой проблемы. Первый способ: после появления признаков отпускной хрупкости нагреть металлоизделие еще раз до заданной температуры в масляной среде и быстро охладить. Второй метод –легирование сплава вольфрамом (примерно в количестве 1%) или молибденом – 0,3-0,4%.

Отпуск и старение металла

Часто путём закалки повышается не только твёрдость металла, но и его хрупкость, поэтому необходимо выполнять ещё один этап — отпуск, при котором прочность и твёрдость несколько снижаются, но материал становится более пластичным. Делают отпуск при температуре, ниже, чем в предыдущем процессе, и охлаждают металл постепенно.

Можно проводить закалку без изменения структуры металла (полиморфного превращения). В этом случае не возникнет проблем с хрупкостью, но необходимая твёрдость не будет достигнута. А повысить её удастся путём ещё одного процесса термообработки, называемого старением. При старении происходит распад пересыщенного твёрдого раствора, в результате которого увеличивается прочность и твёрдость материала.

Отпуск стали — это разновидность термообработки, используемая для деталей, закалённых до критической точки, при которой происходит полиморфное изменение кристаллической решётки. Он заключается в выдерживании металла определённый промежуток времени в нагретом состоянии и медленном охлаждении на открытом воздухе. Делают отпуск, чтобы снизить внутреннее напряжение, а также исключить хрупкость металла и увеличить его пластичность.

При помощи старения достигается необходимая твёрдость закалённой стали. Старение может быть:

  • естественным, при котором самопроизвольно повышается прочность закалённого металла и снижается его пластичность. Происходит данный процесс при выдержке в естественной среде;
  • термическим. Такое старение — это процесс повышения твёрдости металла посредством выдержки при высоких температурах. По сравнению с первым видом, в данном случае может произойти перестаривание — это когда твёрдость, пределы прочности и текучести, достигая максимальной величины, начинают снижаться;
  • деформационным. Такое старение достигается при помощи пластической деформации закалённого сплава, имеющего структуру пересыщенного твёрдого раствора.

Режимы термической обработки и значения механических свойств литейных сплавов алюминия

Марка сплаваОтливкаСпособ термической обработки отливкиТемпе- ратура закалки (°С)Продолжи- тельность выдержки при этой темпе- ратуре (часы)Темпе- ратура старения (°С)Про- должи- тель- ность старения (часы)σт, (кг/мм2)σвр, (кг/мм2)δ5, (%)HB
Al-Si-Cu5В песокПодвергнутая искусственному старению180±5151665
Al-Si-Cu5В песокОтвержденная в горячем виде525±54180±552070
Al-Si-Cu5В песокЗакаленная и стабили- зированная525+5-104230±5518165
Al-Si-Cu5В кокильПодвергнутая искусственному старению180±5151665
Al-Cu-Si5В кокильЗакаленная и стабили- зированная525+5-104230±5518165
Al-Cu-Ni-MgВ песокОтвержденная в горячем виде515±54 — 10235±54 — 618220,390
Al-Cu-Ni-MgВ кокильОтвержденная в горячем виде515±54 — 10235±54 — 620240,390
Al-Mg11В песокЗакаленная435±515 — 2028960
Al-Si13В песокТермически необработанная817450
Al-Si13В кокильОтожженная920355

Примечание: значения механических свойств являются минимальными и относятся к специально отлитым испытательным пруткам

Как «состарить» металл

Во все времена ржавчина являлась одним из самых серьезных врагов железных изделий. Пострадавшим от коррозии вещам очень сложно вернуть привлекательность, а в особо запущенных случаях, изъеденный ржавчиной предмет приходится выбрасывать.

Между тем, как это ни странно звучит, рыжий или бурый налет на металле может быть желанным явлением.

Это как никто другой хорошо знают дизайнеры, реставраторы и другие специалисты, по роду своей деятельности, сталкивающиеся со старинными вещами и их имитацией.

Необходимость «состарить» предметы и их отдельные детали, изготовленные из железа и его сплавов, возникает не так уж и редко. Например, вы стали обладателем замечательного винтажного сундука, который достоин стать настоящим украшением вашей гостиной или кабинета, но имеет серьезный недостаток – отсутствие одной из петель крышки.

Сегодня найти или заказать у слесаря идентичный элемент совсем несложно, но даже мастерски изготовленная реплика не будет смотреться рядом с оригиналом, имеющим благородный старинный вид с легким налетом коррозии.

Возможно ли обработать металл так, чтобы он выглядел старше на десятки, а то и сотни лет? Разумеется можно и мы расскажем, как это сделать без особых усилий и затрат.

Материалы и инструменты

Для «состаривания» металлических предметов вам не понадобится ни дорогостоящее оборудование ни сложные, многокомпонентные химические составы. Практически все, что необходимо для работы, можно отыскать в ящике с инструментами, гараже или, в крайнем случае, в ближайшем хозяйственном магазине:

  • Пластиковая емкость;
  • Наждачная бумага с зерном 100;
  • Защитные очки;
  • Резиновые перчатки;
  • Белый уксус;
  • Перекись водорода;
  • Поваренная соль;
  • Распылитель;
  • Прозрачный акриловый герметик.

Работу лучше выполнять под открытым небом в солнечный день, и это связано не только с использованием реактивов, дающих бурную реакцию с выделением газов, но и с тем, что под действием прямых солнечных лучей работа будет продвигаться гораздо быстрее.

Приступаем к работе

Как мы уже говорили, для обработки металла «под старину» лучше выбрать погожий солнечный день и выполнять все операции под открытым небом. Но если это невозможно, то позаботьтесь о том, чтобы помещение, где вы работаете, хорошо вентилировалось или, хотя бы, проветривалось. Процесс искусственного «ржавения» железа состоит из нескольких этапов:

  • Тщательно очистите железный предмет от пыли, масел и других загрязнений. Если его поверхность окрашена, то следует удалить лакокрасочное покрытие механическим или химическим способом.
  • Обработайте поверхность металла наждачной бумагой до легкой шероховатости. Это сделает реакцию окисления металла более активной.
  • Установите пластиковую емкость на ровное основание и поместите в нее подготовленную деталь.
  • Защитите глаза очками, а руки – резиновыми перчатками. Пренебрегая средствами защиты, вы подвергаете свой организм серьезной опасности.
  • Наносим уксус на предмет, помещенный в емкость, используя распылитель.
  • Дайте кислоте вступить в реакцию с металлом. Появление ржавчины станет заметно уже через несколько минут.
  • Смешайте два стакана перекиси водорода, четыре столовые ложки уксуса и полторы чайные ложки поваренной соли в пластиковой бутылке. Закрепите на емкости распылитель и начните наносить получившуюся смесь на металл. Если пропорции выдержаны правильно, то реакция будет мгновенной – на поверхности металла появятся пузыри, а уже начавшаяся появляться после первоначальной обработки ржавчина активизируется еще больше.
  • Оставьте изделие сохнуть с нанесенным на него составом на 5-10 минут. В случае, если обрабатывается большая площадь, может потребоваться несколько больше времени.
  • Для того, чтобы получить легкий налет старины, достаточно однократной обработки. Но в том случае, если нужно получить очень ржавую вещь, процесс придется повторить 2-4 раза.
  • После достижения ожидаемого результата, извлеките предмет из пластиковой емкости, а оставшийся в ней раствор разбавьте водой и вылейте в канализацию.
  • Чтобы сохранить получившийся эффект ржавчины, нанесите на «состаренную» поверхность прозрачный акриловый герметик. Защитный слой не только предотвратит окрашивание ржавчиной контактирующих с деталью предметов, но и остановить процесс коррозии, который может продолжиться уже без вашего участия и, в конце концов, полностью разрушить предмет.

Полученная в результате такой обработки ржавчина неотличима от образовавшейся естественным способом. Акриловый барьер позволит металлу сохранять стабильный внешний вид долгие годы и при этом сам будет незаметен.

Полезные советы 30.11.2020 11:08:35

Медь: как состарить?

Отвечая на вопрос о том, как состарить медь, важно упомянуть несколько методов, позволяющих это сделать. Прежде всего следует проверить подлинность меди

Настоящий металл характеризуется золотисто-коричневым оттенком. Также медь практически не притягивается к магниту.

Кроме этого, следует обратить внимание на наличие слоя лака на медном изделии. Если таковой есть, то его необходимо удалить

Сделать это можно с помощью ацетона (эта жидкость применяется для снятия маникюрного лака) — достаточно пропитать веществом кусочек ватки и тщательно натереть ею медное изделие. Вместо ацетона можно взять метиловый спирт или растворитель для краски. После обработки изделия ацетоном следует замочить его в горячей воде. Такой прием поможет окончательно удалить лак.

Если медный предмет не имеет лакового покрытия, то его достаточно просто обезжирить. Для этой цели подойдет раствор воды и уксуса (1:1) или медицинский спирт. Подготовку изделия к состариванию заканчивают сушкой. Для этой цели подойдет фен или газовая горелка.

Существует 3 проверенных способа, позволяющих состарить медь:

Применение аммиачных испарений: для начала нужно приобрести чистый аммиак и пластиковую емкость с плотно закрывающейся крышкой. Перед тем как приступить к работе, нужно обеспечить доступ свежего воздуха в помещение и защитить руки и глаза (для этой цели понадобятся перчатки и очки). На дно емкости нужно положить деревянный брус, на который будут выкладываться изделия из меди. Затем в емкость наливают аммиак, но только так, чтобы его уровень оказался ниже уровня бруска

Важно следить за тем, чтобы предмет не упал в аммиак, но если это случилось, то его следует немедленного достать и тщательно промыть водой. После укладывания предмета из меди на брусок нужно плотно закрыть емкость и оставить изделие на несколько часов в аммиаке

В конце процедуры предмет следует тщательно высушить. Для закрепления эффекта можно натереть состаренный предмет парафином.
Применение специального раствора: в продаже можно найти раствор, применяемый для состаривания меди. При работе с этим средством важно защитить руки и глаза. Раствор для состаривания меди готовят в соответствии с инструкцией (обычно на 1 часть средства берется 10 частей воды). Изделие нужно взять в руку, защищенную перчаткой, и несколько раз окунуть в раствор. Манипуляции проделывают до тех пор, пока не будет достигнут нужный эффект. В конце процедуры изделие ополоснуть горячей водой и тщательно высушить.
Раствор соли: чтобы приготовить его, нужно взять 1 часть воды и 1 часть соли. Полученную жидкость кисточкой наносят на изделие несколько раз в день, при этом отслеживая эффект от процедуры. Подобное состаривание может занять несколько суток.
Уксус: для состаривания меди в домашних условиях нужно взять чистый уксус, нанести его кисточкой на изделие. Через несколько часов процедуру следует повторить. Также можно попросту замочить изделие в уксусе, после чего тщательно высушить его потоком горячего воздуха.

Протравленный металл

Искусственное старение металла своими руками – Металлы, оборудование, инструкции

Желание состарить металл не возникнет у автомобилистов или строителей, а вот рукодельницы и дизайнеры сейчас очень часто прибегают к такому приему, чтобы получить интересные детали в оформлении интерьеров или декоративные элементы. Поверхность состаренного металла приобретает интересную структуру и различные цветовые оттенки – шершавость и игра цветов придают изделию солидность и оригинальность.

Искусственно состарить металл довольно просто. В элементарном случае его можно положить в место с высокой влажностью и спустя некоторое время (пройдут недели) изделие покроется слоем ржавчины и станет похоже на старинную вещь.

Способ прост, но требует много времени, поэтому на данный момент чаще всего для состаривания металлов используют различные химические вещества: азотная кислота, двууглексилая сода, олифа или активные кислоты.

Специалисты постоянно находят все новые и новые способы декоративного состаривания металла, но самые проверенные и доступные рецепты дошли к нам из древних времен.

Важным моментом при данном процессе является необходимость правильного применения химических веществ к определенным металлам. А еще поскольку речь идет об агрессивных веществах, то при состаривании металлов необходимо использовать средства индивидуальной защиты – перчатки, очки, респираторы.

Технология состаривания металла

Перед началом работ металл необходимо очистить от любых загрязнений. Именно от предварительной подготовки зависит успех работы, поэтому необходимо очищать поверхность старательно. Иногда даже рекомендуют отжечь металл для удаления остатков смол или других веществ. Если детали из меди или латуни, то ее необходимо сначала отбелить слабым раствором серной кислоты. А железо обрабатывают более концентрированным раствором серной кислоты. Алюминиевые изделия обрабатываются двууглексилой содой. Вне зависимости от способа обработки детали после завершения работ необходимо тщательно промыть под проточной водой и очистить жесткой щеткой. Для работы с латунью и медью используется азотная кислота

Поскольку испарения этой кислоты вредны для человека, то следует соблюдать особую осторожность, а вообще не рекомендуется работать с этим веществом в закрытом помещении. Лучше выйти для работы с металлом на улицу

На поверхность металлического изделия кислота наносится ватным тампоном, намотанным на деревянную палочку

Реакция на вещество будет заметна сразу – поверхность металла будет менять цвет от насыщенного зеленого до черного. После того, как реакция произошла, металл нужно нагревать до полного испарения состава. Затем изделие промывают под струей горячей проточной воды. Цвет готового изделия может получиться от оливково-зеленого до коричневого и от светло-серого до черного. Это зависит от концентрации кислоты, продолжительности соприкосновения с ней, от степени нагрева. Полученный эффект довольно стойкий, поэтому можно полировать или шлифовать деталь. Если состариваются железные детали, то их тщательно очищают, намазывают олифой, а потом нагревают до 300-400 градусов по Цельсию. Для равномерной обработки поверхности лучше нагревать деталь в печи. Если необходим светлый тон детали, то применяют азотную кислоту. Для обработки алюминиевых изделий использую керосин или копоть. Эти вещества подчеркивают структуру этого металла и придают ей красивый декоративный вид.

Метод быстрого состаривания металлических изделий

Часто для различных творческий идей необходимы старинные кнопки, иголки, булавки, гвозди, подковы и т.д. Быстро состарить такие металлические изделия можно с помощью уксуса (1/4 стакана) и соли (2 столовые ложки).

  1. Смешивают оба вещества и в полученный раствор погружают металлическую деталь.
  2. Состав перемешивают, накрывают крышкой с отверстиями и оставляют на 12 часов.
  3. Затем детали достают и просушивают на газете.
  4. Если образовались излишки ржавчины, можно зачистить их наждачной бумагой.

Советы

Для работы с раствором лучше взять стеклянную или пластиковую посуду, стойкую к химическим веществам. Перемешивать компоненты надо деревянной, пластиковой или фарфоровой ложкой.

Тара необходима большего объема, поскольку после погружения в раствор металлической детали жидкость начнет пениться.

Если работы проводятся не на улице, то следует использовать хорошо проветриваемое помещение.

Оценить способ изготовления:

Варианты состаривания металла путем декоративной покраски

При окрашивании металлических изделий преследуется две цели: защита от образования коррозийных участков и придание металлу эстетического вида. Внедряя последнюю задачу, иногда приходится покрывать поверхность в 2-3 слоя.

Но не всегда конечным итогом может быть просто покраска. Иногда металлическим изделиям необходимо придать оригинальных декоративных эффектов, например, вид состарившегося предмета. Для этого применяются специальные технологии.

Попробуем разобраться, как покрасить металл под старину и что для этого потребуется.

Материалы для состаривания

Добиться эффекта состарившегося металла можно, применяя основной метод – старение посредством выполнения патины и образования потёртостей. Патина наносится специальными красками, но именно для металла чаще используют металлизированные составы на акриловой основе. В магазинах сегодня представлен широкий ассортимент таких красок, кроме декоративной функции, они выполняют ещё и защитную задачу.

На выбор предоставляются акриловые краски под состаренный металл, а именно под:

  • латунь;
  • бронзу;
  • медь;
  • золото.

Благодаря современным технологиям, состаренный эффект можно придать не только металлическим поверхностям. Нередко такую покраску выполняют на пластиковых, деревянных и гипсовых изделиях.

Завершается процесс состаривания нанесением финишного защитного слоя. Для этого зачастую используют:

  • лак на акриловой основе, который имеет высокую степень глянца;
  • очень прочный лак на полиуретановой основе со степенью глянца до 50%;
  • лак на полиуретановой основе с матовым эффектом.

Типы старения металлов

Искусственное старение металла это когда металл, быстро приобретает тот состав и те свойства, которые необходимы. Достигается искусственное старение путем воздействия термообработкой и пластическим деформированием. Например, при получении дюралюминия его подвергают на несколько часов искусственному старению.

Естественное старение происходит соответственно естественным путем и не требует создания дополнительных условий. Хотя более интенсивно процесс идет при большой длительности по времени и температуре, приближенной к 20°С.

Применение процессов старения в металлургии и металлообработке

Старение в качестве дополнительной обработки применяется как заключительная операция. Используется к некоторым металлам и сплавам, у которых пресыщенный твердый раствор может выделять избыточный компонент и распадаться самопроизвольно с течением времени. Особенно актуален метод для подготовки материалов при создании отдельных узлов и деталей, для которых описанный выше процесс будет критичен.

Старение стали выполняют для изменения внутренней структуры и применяется после закалки. Так, полученный твердый раствор феррита пресыщенный азотом и углеродом при нагревании распадается. В зависимости от объема включений углерода в «стареющем» материале, внутренняя структура приобретает формы:

  • кубическую;
  • сферическую;
  • дискообразную (в виде тонких пластинок);
  • игольчатую.

Термообработка (искусственное старение металла) применяется к тем сплавам, в которых растворяемость одного элемента в твердом состоянии значительно снижена. Это свойство ярко проявляется при снижении температуры.

В сталях с низким содержанием углерода, не выше 0,05%, при искусственном старении, распадается пресыщенный твердый альфа раствор. Как результат выделяются избыточные фазы. После такой обработки снижается пластичность, но явно увеличивается твердость и прочность. А именно эти качества часто требуются в конечном продукте металлургии.

На показанном рисунке продемонстрирована модель Орована, наглядно иллюстрирующая перемещение дислокаций. Получить максимальный эффект можно при естественном старении, Однако на это дело потребуется большое количество времени, что не выгодно и не практично в случае с постоянным и объемным производством (это ведь не вино/коньяк в бочках отстаиватьJ). Поэтому существуют искусственные методы по ускорению этих естественных процессов (жаль такого не провернуть с вискарикомJ). Но стоит отметить, что при искусственном «старении» прочностные характеристики материала будут заметно снижены.

Твердость в зависимости от времени старения

Показанный график наглядно демонстрирует описанную выше проблему – сокращение времени старения металла не увеличивает его прочностных характеристик.

Течение процесса старения во многом зависит от углерода и азота. Особенно это заметно в малоуглеродистых сталях. Азот с уменьшением температуры начинает хуже растворятся в альфа железе. Например, при температуре 590°С растворенного азота содержится 0,1%, но уже при 20°С его содержание снижается до 0,004%. При старении альфа раствор выделяет нитриды. Поэтому влияние азота менее выражено по сравнению с тем же углеродом при температурном воздействии.

Покраска под бронзу

Старинная литая бронза — это дорогой способ отделки интерьера, поэтому чаще всего используют имитации из дешевых металлов (кованой стали, алюминия) или даже неметаллические предметы. Придать им вид антикварных помогает окраска своими руками под сплав золотистого цвета и патинирование (старая бронза темнеет от контакта с воздухом).

Придание однотонного эффекта

Декорирование под старинную бронзу начинается с окрашивания и придания черному металлу внешнего сходства с отливкой из цветного сплава. Если изделие изготовлено по технологии горячей ковки, его нужно обязательно отшлифовать до чистой и блестящей стальной поверхности.

Темный налет окалины, который образуется из-за нагрева, может помешать ровному нанесению красителя или отвалиться в процессе эксплуатации, разрушая его слой.

Холоднокованые и гнутые изделия очищают от грязи и ржавчины. При использовании акрила, полиуретановых красок без добавок растворителя очистку желательно производить так же, как и для горячекованых изделий.

При использовании кузнечной трехкомпонентной смеси можно только убрать то, что слабо держится на металле: толстый слой ржавчины, отслаивающееся старое покрытие или грязь.

Удалив налеты наждачной бумагой, изделие покрыть грунтовочным составом по металлу. При использовании трехкомпонентных окрашивающих смесей этот шаг тоже не является обязательным.

Просушив слой грунтовки по инструкции производителя, переходят к окрашиванию:

  • нанести на изделие слой краски под бронзу нужного оттенка (темная или светлая, старая бронза и т. п.);
  • просушить изделие до полного отвердения покрытия (минимальный срок указан производителем и составляет около 24 часов);
  • окрасить еще раз, просушить и сделать еще 1 слой;
  • готовое к состариванию изделие приобретет равномерно золотистую, свойственную полированной бронзе поверхность с блеском.

Достижение эффекта старинной бронзы

Достичь эффекта потемневшей от времени бронзы помогает патинирование — окрашивание поверхности специальными составами (например, WS-Patina или др.). В качестве патины можно использовать и полупрозрачный темный лак. Патину удобнее наносить кистью, это позволит заполнить углубления более толстым слоем, создавая там темные участки. Выпуклости будут светлее.

Заключительный этап составляет нанесение светлой бронзовой краски на самые высокие точки рельефа. При эксплуатации бронзовых изделий эти выступающие точки полируются при соприкосновении с руками (например, перила, ручки и пр.), выглядят светлее и блестят.

Искусственно создать такой эффект можно полусухой кисточкой или поролоновой губкой с минимальным содержанием красящего состава. Инструментом промакивают все выступающие части узора.

После лессировки изделию снова дают высохнуть и покрывают его лаком. Он убережет результаты проделанной работы от быстрого истирания при эксплуатации и случайных механических повреждений.

Меры предотвращения старения

В принципе, остановить этот процесс нельзя. Но замедлить его или исключить факторы, стимулирующие старение, с разной степенью успешности вполне возможно. К примеру, на некоторых производствах металлы отдельных конструкций периодически обрабатываются защитными растворами и полиролями, которые минимизируют влияние негативных факторов эксплуатации – химических, температурных, механических и т. д. Что касается замедления эффекта старения металла в условиях нормальной среды эксплуатации, то в зависимости от типа конструкции или детали может применяться та же термическая обработка. Сварщики, например, подвергают швы высокотемпературному воздействию при режимах 600-650 °С. Эта методика в большей степени близка именно к отпуску металлов, но она также позволяет сократить интенсивность старения.

Проверка металла на наличие термообработки

Перед тем, как начать каление, нам необходимо убедиться, что материал приобретённого нами инструмента не термообработан. Делаем проверку с помощью обыкновенного паяльника. Нагреваем инструмент и проводим им по интересующей нас металлической поверхности. Если паяльник прилипает к металлу, то значит ни о какой его термообработке не может быть и речи. Плавное прохождение паяльника по поверхности стали или отскакивание от неё говорят о том, что проверяемый нами предмет либо хорошо термообработан либо обработан слишком сильно. При отсутствии термообработки делаем её самостоятельно.

Проверка металла на наличие термообработки

Перед тем, как начать каление, нам необходимо убедиться, что материал приобретённого нами инструмента не термообработан. Делаем проверку с помощью обыкновенного паяльника. Нагреваем инструмент и проводим им по интересующей нас металлической поверхности. Если паяльник прилипает к металлу, то значит ни о какой его термообработке не может быть и речи. Плавное прохождение паяльника по поверхности стали или отскакивание от неё говорят о том, что проверяемый нами предмет либо хорошо термообработан либо обработан слишком сильно. При отсутствии термообработки делаем её самостоятельно.

Поделитесь в социальных сетях:FacebookTwitterВКонтакте
Напишите комментарий