Как правильно отжечь золото

Опубликовано: 22.04.2024

Этот совет я недавно давал нашему товарищу по группе Герману.
У него была проблема - после отжига, или пайки - он травил изделие в соляной кислоте и спрашивал - как избавиться от жёлтой поверхности, - что бы была опять красная. Я ответил:

Ну тогда всё объясняет. )) Получается так - при нагреве докрасна окисляется на поверхности изделия содержащаяся в сплаве медь и даёт черный цвет оксида меди. ты стравливаешь его солянкой с поверхностного слоя, а серебро и золото сплава остаются нетронутыми - солянка не ест их. если бы ты травил в 10%-ой азотной кислоте - получил бы цвет явно чистого золота - как-как азотка съела бы ещё и серебро (этот способ- отжиг на живую и травление в азотке - тебе пригодится для облагораживания основного фона на изделиях с оброном). Так вот - что касается изоляции - я применяю борную кислоту в порошке. Покупаю в аптеке, или химскладе, перетираю её в фарфоровой ступке до мельчайшей пыли, храню в широкогорлой герметичной банке - она впитывает в себя хорошо влагу - по-этому держи её всегда закрытой. Я использую изоляцию да же начиная с первой отливки в кокиль плоской, или квадратной заготовки при отжигах после проката или волочения проволоки. Попробуешь - и уже без этого не сможешь работать иначе - расход металла будет нулевой (не считая угара при отливке и плавке).
Так вот - Изделие, или заготовка (пластина, проволока) опускаются в порошок борной кислоты (можно подышать на металл - он покроется невидимым слоем влаги - запотеет - и сразу опустить в порошок, лишний струсить - слегка постучав пальцем по пинцету) , затем аккуратно перенести изделие на леткал - асбестовую, или керамическую пластину, стараясь не класть всей плоскостью , а облокотить изделие полчти вертикально о кусочек легковесного огнеупорного кирпича - так будет лучше прогрев. Мягким пламенем аккуратно и равномерно нагревать изделие со всех сторон до одинакового свечения (не перегревать. ). Увидишь - как борная кислота на поверхности станет вспучиваться в белую пену, а затем превратится в тонкий слой прозрачной глазури, которая покроет всю поверхность. Если где-то увидел неравномерное покрытие - можно в процессе посыпать это место вручную порошком .
Отжигать лучше при тусклом свете - будет лучше виден нагрев - что бы не перегреть - особенно касается тонкой проволоки. Проволоку при отжиге нужно смотать в своеобразную скатку - сворачиваешь кольцо диаметром примерно 5-6 см, правый конец заводишь во-внутрь - получается эдакий узелок, ещё раз оборачиваешь кончик - у тебя получается своеобразная петля, потом начинаешь левый длинный остаток проволоки продевать в образовавшееся кольцо по-закручиванию - как бы обшиваешь иголкой это кольцо - что бы витки ложились равномерно - друг- к другу. пока не намотаешь таким образом всю проволоку. оставцийся кончик - что бы не оорчал - загинаешь вокруг образовавшегося круглого жгута, погружаешь это жгутовидное кольцо из смотанной проволоки в борную кислоту, кладёшь плоско на асбест и начинаешь мягким пламенем производить нагрев, двигая горелку равномерно - внутри, по-кольцу, снаружи кольца, затем снова - внутри, по-кольцу, снаружи. до полного нагрева красного цвета. После достижения нужной температуры - изделие опускаешьт в воду.
Есть одна особенность - её чётко запомни - красное золото (наше советское) любит отжиг с быстрым охлаждением в воде. Жёлтое и белое золото любит отжиг с последующим остываением на воздухе, а потом в воде. Иначе - будет твёрдое и останется внутреннее напряжение. После охлаждения изделие погружаешь в нагретый до примерно 50-60 градусов 20%-ый раствор лимонной кислоты. Не нужно использовать солянку - она летуча и весь инструмент вокруг будет ржаветь. У меня стоИт маленькая лабораторная плиточка с регулятором температуры нагрева, и отбеливающий раствор всегда готов к использованию. банку с ним накрывай стекляной крышкой - так не будет лишнего испарения.

Двойные сплавы золото — серебро термически не упрочняемые, так как серебро и золото неограниченно растворимы в твердом состоянии.

Тройные сплавы системы Аи—Ag—Си упрочняются термической обработкой. Эффект упрочнения в результате закалки и старения зависит от состава сплава.

В связи с тем, что медь и серебро ограниченно растворимы, сплавы системы Аи—Ag—Си двухфазны при комнатных температурах до 25% меди и серебра в сумме, т.е. до сплавов 750-й пробы.

Сплавы 333-й пробы закаливаются из области гомогенного твердого раствора. Температура закачки — 650°С, охлаждение — вода. Температура старения — 250—300°С (табл. 14.1). Время старения — 10—15 мин. Упрочнение происходит за счет распада пресыщенного твердого раствора и образования мелкодисперсных выделений вторичных фаз.

Значительное упрочнение наблюдается и в сплавах 583-й и 585-й проб (табл. 14.1). Содержание меди в золоте 583-й и родственной ей 585-й пробы изменяется от 3,25 до 32,5% при соответствующем содержании серебра от 38,25 до 9,0%, Разрез тройной диаграммы состояния для сплавов 585 пробы показан на рис. 12.4. После затвердевания все сплавы имеют однофазную структуру твердого раствора. При температурах ниже 600°С происходит распад с выделением частиц второй фазы. В равновесном состоянии структура сплавов а + (3 — твердые растворы. Температура начала распада твердого раствора зависит от состава, она максимальна для сплава, содержащего 21% меди, и соответствует 660°С. Термическая обработка этих сплавов состоит из закалки из однофазной области, от температуры 700—750°С, и последующего старения. Температура старения сплава ЗлСрМ585-188, содержащего 21% Си, — 450°С, остальных — 300°С (см. табл. 14.1). Упрочнение сплавов золота этой пробы происходит за счет образования мелкодисперсных выделений (3-фазы.

Твердость после кратковременного низкотемпературного отжига сплавов 583-й пробы значительно повышается, если отжигу подвергать не закаленный, а деформированный металл. После дисперсионного твердения при 280°С в течение 10 мин твердость по Виккерсу HV закаленного сплава составляет 1850 МПа, а деформированного с обжатием 75% — 3050 МПа.

Твердость сплавов после низкотемпературного отжига зависит от продолжительности температуры отжига. В сплавах 583-й пробы первоначальный рост твердости сменяется ее уменьшением, которое происходит тем скорее и тем резче, чем выше температура отжига.

Термическая обработка сплавов золота 750-й пробы также зависит от соотношения меди и серебра в сплаве. Как уже указывалось, золотые сплавы 750-й пробы делятся на цветные и белые. Декоративные и технологические свойства сплавов цветного золота 750-й пробы, представляющих собой тройные сплавы Аи—Ag—Си, зависят от соотношения меди и серебра в сплаве. В широком диапазоне ниже солидуса эти сшивы представляют собой однофазные твердые растворы. Температура плавления сплавов ЗлСрМ750 понижается с увеличением содержания меди. При температуре 400°С в сплаве ЗлСрМ750-125 происходит распад однородного твердого раствора. Увеличение содержания меди или серебра приводит к понижению температуры распада. Цвет спла bob ЗлСрМ750 изменяется в зависимости от компонентов от зеленого (Аи—Ag) через желтый до розового и красного (Аи—Си). Всю гамму цветовых сплавов ЗлСрМ750 можно условно разделить на три группы:

1) сплавы с большим содержанием серебра — зеленого цвета, наиболее тугоплавкие имеющие сравнительно низкие механические свойства и малоупрочняемые дисперсионным твердением;
2) сплавы со средней концентрацией серебра и меди, имеющие цвет от зеленовато-желтого до розовато-желтого, обладают высокой прочностью и твердостью и упрочняются дисперсионным твердением;
3) сплавы с большим содержанием меди — розового и красного цвета, твердые и прочные. В результате фазового превращения при старении и упрочнении твердость этих сплавов повышается при одновременном снижении пластичности.

Наиболее оптимальными сочетаниями декоративных, технологических и механических свойств обладают сплавы второй группы. Сплавы первой группы слишком мягкие, а сплавы третьей группы имеют бедную цветовую гамму. Влияние степени деформации на твердость золотых сплавов 750-й пробы с различным содержанием серебра таково, что наиболее сильно упрочняются холодной деформацией сплавы с высоким содержанием серебра. Наиболее интенсивный рост твердости наблюдается при степени деформации 30%. С уменьшением содержания серебра в сплаве скорость упрочнения уменьшается. Сплавы с высоким содержанием серебра быстро размягчаются уже в процессе пайки. Лучшим сочетанием декоративнных и технологических свойств обладают сплавы ЗлСрМ750-125 и ЗлСрМ750-150. Первый имеет ярко- желтый цвет с розоватым оттенком, второй — зеленовато-желтый. Поскольку эти сплавы склонны к быстрому росту зерна в процессе отжига, степень деформации полуфабрикатов из них должна составлять порядка 70%, а время отжига — ограничиваться несколькими минутами в зависимости от толщины полуфабриката. Закалка в воде после отжига позволяет получить пластичный материал с гомогенной структурой. При температуре 400°С в сплаве ЗлСрМ750-125 происходит распад однородного твердого раствора. Увеличение содержания меди или серебра приводит к понижению температуры распада. Цвет сплавов ЗлСрМ750 изменяется в зависимости от содержания легирующих компонентов от зеленого (Аи—Ag) через желтый до розового и красного (Аи—Си).

Сложные фазовые превращения наблюдаются в сплаве белого золота 750-й пробы, содержащем (массовые доли компонентов): 15% Си, 7,5% Ni, 2,5% Zn. В этом сплаве могут происходить три фазовых превращения: при температуре ниже 660°С начинается распад гомогенного твердого раствора по механизму прерывистого распада. Скорость превращения невелика и при 660°С заканчивается через 100 ч. С понижением температуры отжига при 360°С начинается упорядочение атомов золота и цинка по типу Au₃Zn, ниже температуры 290°С происходит упорядочение атомов золота и меди по типу AuCu. При отжиге 270—

290°С образование крупнодоменной структуры, сопровождающееся формоизменением объема, может привести к самопроизвольному растрескиванию. При более низких температурах (250°С) растрескивания не происходит, образуется мелкодоменная структура, но для завершения процесса упорядочения требуется промежуток времени.

Под влиянием процессов атомного упорядочения происходит изменение типа распада: выделение фазы по границам зерен по прерывистому механизму полностью подавляется и сменяется дисперсным выделением фазы, равномерно распределенной по объему зерна. При этом резко увеличивается скорость выделения фазы. Поэтому наибольшее упрочнение достигается термообработкой ниже 290°С за счет совместного действия упрочнения и старения.

Сплавы золота более высокой, чем 750-я, пробы термически не упрочняются.

Сплав системы Аи—Pt при массовой доле Аи от 10 до 70% распадаются в твердом состоянии на обогащенные золотом и платиной твердые растворы. В закаленном состоянии сплавы имеют твердость по Бринеллю до 1000—1500 МПа (100—150 НВ). После старения твердость может быть увеличена до 4000 МПа.

В сплавах системы Аи—Pd при всех температурах сохраняется однородный твердый раствор, поэтому эффект дисперсионного твердения не наблюдается.

В сплавах золото — никель хотя и происходит распад твердого раствора, упрочнение при старении незначительно.

Особенно отчетливо эффект упрочнения наблюдается у сплавов 750-й пробы. Склонные к старению сплавы имеют то преимущество, что износоустойчивость изделия может быть увеличена, в то время как обрабатываются они относительно легко в мягком состоянии. Также это обстоятельство позволяет в ряде случаев более экономно использовать драгоценный металл.

Таким образом, технология термообработки дисперсионно-тверде- ющих сплавов золота заключается в нагреве до определенной температуры, быстром охлаждении, обычно в воде (закалке), и последующей выдержке при повышенной температуре. При термической обработке сплавов золота следует учесть, что увеличение температуры при старении даст меньший эффект упрочнения (равно как и для неблагородных сплавов); продолжительность выдержки для сплавов с более высоким содержанием золота выше: в гетерогенных областях (для низкопробных сплавов) старение происходит быстрее, чем в гомогенных; ускорению процесса старения способствует предшествующая деформация. При этом сплавы с высоким содержанием серебра склонны к внутреннему окислению, в связи с чем при термообработке необходимо в ряде случаев применять предупредительные меры. Наиболее распространены нагрев в вакууме, использование защитных атмосфер (например, в среде аммиака, монооксида углерода и др.), в специальных средах (например, расплавах солей; в этом случае, помимо защиты от окисления, можно с большей точностью контролировать температуру).

Простейшей закалочной средой является вода. Однако вследствие высокой скорости охлаждения на изделии могут образоваться трещины. Малогабаритные изделия часто закаливаются в этиловом спирте. Ввиду пожароопасности при закалке деталей большого размера спирт использовать нельзя!

Режимы термообработки дисперсионно-твердеющих сплавов золота приведены в табл. 14.1.

13.2. Термическая обработка сплавов на основе золота

Двойные сплавы золото – серебро термически не упрочняемые, так как серебро и золото неограниченно растворимы в твердом состоянии.

Тройные сплавы системы Au – Ag – Си упрочняются термической обработкой. Эффект упрочнения в результате закалки и старения зависит от состава сплава.

В связи с тем что медь и серебро ограниченно растворимы, сплавы системы Au – Ag – Си двухфазны при комнатных температурах, если содержат до 25 % меди и серебра в сумме, т. е. сплавы до 750-й пробы.

Сплавы 333-й пробы закаливаются из области гомогенного твердого раствора. Температура закачки – 650 °C, охлаждение – вода. Температура старения 250–300 °C (табл. 9.1). Время старения 10–15 мин. Упрочнение происходит за счет распада пресыщенного твердого раствора и образования мелкодисперсных выделений вторичных фаз.

Сплавы 583-й и 585-й пробы. Значительное упрочнение наблюдается и в сплавах 583-й и 585-й проб (табл. 9.1). Содержание меди в золоте 583-й и родственной ей 585-й пробы изменяется от 3,25 до 32,5 % при соответствующем содержании серебра от 38,25 до 9,0 %. Разрез тройной диаграммы состояния для сплавов 585-й пробы показан на рис. 7.4. После затвердевания все сплавы имеют однофазную структуру твердого раствора. При температурах ниже 600 °C происходит распад с выделением частиц второй фазы. В равновесном состоянии структура сплавов а + ? – твердые растворы. Температура начала распада твердого раствора зависит от состава, и она максимальна для сплава, содержащего 21 % меди, и составляет 660 °C. Термическая обработка этих сплавов состоит из закалки из однофазной области, от температуры 700–750 °C, и последующего старения. Температура старения сплава ЗлСрМ585-188, содержащего 21 % Си, – 450 °C, остальных – 300 °C (табл. 9.1). Упрочнение сплавов золота этой пробы происходит за счет образования мелкодисперсных выделений ?-фазы.

Твердость после кратковременного низкотемпературного отжига сплавов 583-й пробы значительно повышается, если отжигу подвергать не закаленный, а деформированный металл. После дисперсионного твердения при 280 °C в течение 10 мин. твердость по Виккерсу HV закаленного сплава составляет 1850 МПа, а деформированного с обжатием 75 % – 3050 МПа.

Сплавы 750-й пробы. Термическая обработка сплавов золота 750-й пробы также зависит от соотношения меди и серебра в сплаве.

Как уже указывалось, золотые сплавы 750-й пробы делятся на цветные и белые. Декоративные и технологические свойства сплавов цветного золота 750-й пробы, представляющих собой тройные сплавы Au – Ag – Си, зависят от соотношения в них меди и серебра. В широком диапазоне ниже солидуса эти сплавы представляют собой однофазные твердые растворы. Температура плавления сплавов ЗлСрМ750 понижается с увеличением содержания меди. При температуре 400 °C в сплаве ЗлСрМ750-125 происходит распад однородного твердого раствора. Увеличение содержания меди или серебра приводит к понижению температуры распада. Цвет сплавов ЗлСрМ750 изменяется в зависимости от компонентов от зеленого (Au – Ag) через желтый до розового и красного (Au – Си). Всю гамму цветовых сплавов ЗлСрМ750 можно условно разделить на три группы:

1) сплавы с большим содержанием серебра – зеленого цвета, наиболее тугоплавкие, имеющие сравнительно низкие механические свойства и малоупрочняемые дисперсионным твердением;

2) сплавы со средней концентрацией серебра и меди, имеющие цвет от зеленовато-желтого до розовато-желтого, обладают высокой прочностью и твердостью и упрочняются дисперсионным твердением;

3) сплавы с большим содержанием меди – розового и красного цвета, твердые и прочные. В результате фазового превращения при старении и упрочнении твердость этих сплавов повышается при одновременном снижении пластичности.

Оптимальными сочетаниями декоративных, технологических и механических свойств обладают сплавы второй группы. Сплавы первой группы слишком мягкие, а третьей – имеют бедную цветовую гамму. Влияние степени деформации на твердость золотых сплавов 750-й пробы с различным содержанием серебра таково, что наиболее сильно упрочняются холодной деформацией сплавы с высоким содержанием серебра. Самый интенсивный рост твердости наблюдается при степени деформации 30 %. С уменьшением содержания серебра в сплаве скорость упрочнения уменьшается. Сплавы с высоким содержанием серебра быстро размягчаются уже в процессе пайки. Лучшим сочетанием декоративнных и технологических свойств обладают сплавы ЗлСрМ750-125 и ЗлСрМ750-150. Первый имеет ярко-желтый цвет с розоватым оттенком, второй – зеленовато-желтый. Поскольку эти сплавы склонны к быстрому росту зерна в процессе отжига, степень деформации полуфабрикатов из них должна составлять порядка 70 %, а время отжига – ограничиваться несколькими минутами в зависимости от толщины полуфабриката. Закалка в воде после отжига позволяет получить пластичный материал с гомогенной структурой.

С понижением температуры отжига при 360 °C начинается упорядочение атомов золота и цинка по типу Au3Zn, ниже температуры 290 °C происходит упорядочение атомов золота и меди по типу AuCu. При отжиге от 270–290 °C образование крупнодоменной структуры, сопровождающееся формоизменением объема, может привести к самопроизвольному растрескиванию. При более низких температурах (250 °C) растрескивания не происходит, образуется мелкодоменная структура, но для завершения процесса упорядочения требуется дополнительное время.

Под влиянием процессов атомного упорядочения происходит изменение типа распада: выделение фазы по границам зерен по прерывистому механизму полностью подавляется и сменяется дисперсным выделением фазы, равномерно распределенной по объему зерна. При этом резко увеличивается скорость выделения фазы. Поэтому наибольшее упрочнение достигается термообработкой ниже 290 °C за счет совместного действия упрочнения и старения.

Сплавы золота выше 750-й пробы термически не упрочняются.

Сплавы платины и золота. Сплавы системы Au – Pt при массовой доле Au от 10 до 70 % распадаются в твердом состоянии на обогащенные Au и Pt твердые растворы. В закаленном состоянии сплавы имеют твердость по Бринеллю до 1000–1500 МПа (100–150 НВ). После старения твердость может быть увеличена до 4000 МПа.

В сплавах системы золото – палладий при всех температурах сохраняется однородный твердый раствор, поэтому эффект дисперсионного твердения не наблюдается.

В сплавах золото – никель, хотя и происходит распад твердого раствора, упрочнение при старении незначительно.

Особенно отчетливо эффект упрочнения наблюдается у сплавов 750-й пробы. Склонные к старению сплавы имеют то преимущество, что износоустойчивость изделия может быть увеличена, при этом обрабатываются они относительно легко в мягком состоянии. Также это обстоятельство позволяет в ряде случаев более экономно использовать драгметалл.

Табл. 13.1. Режимы термообработки сплавов золота

Таким образом, технология термообработки дисперсионно-твердеющих сплавов золота заключается в нагреве до определенной температуры, быстром охлаждении, обычно в воде (закалке), и последующей выдержке при повышенной температуре. При термической обработке сплавов золота следует учесть, что увеличение температуры при старении даст меньший эффект упрочнения (равно как и для неблагородных сплавов); продолжительность выдержки для сплавов с более высоким содержанием золота выше: в гетерогенных областях (для низкопробных сплавов) старение происходит быстрее, чем в гомогенных; ускорению процесса старения способствует предшествующая деформация. При этом сплавы с высоким содержанием серебра склонны к внутреннему окислению, в связи с чем при термообработке необходимо в ряде случаев применять предупредительные меры. Наиболее распространены нагрев в вакууме, в защитных атмосферах (например, в среде аммиака, угарного газа и др.), в специальных средах (например, в расплавах солей; в этом случае помимо защиты от окисления, можно с большей точностью контролировать температуру).

Режимы термообработки дисперсионно-твердеющих сплавов золота приведены в таблице 13.1.

Данный текст является ознакомительным фрагментом.

Продолжение на ЛитРес

Термическая обработка готовых изделий

Термическая обработка готовых изделий Термическая обработка проводится с готовой уже поковкой и служит для того, чтобы изменить структуру металла. От правильного ее выполнения зависит качество изделия и его долговечность.ЗакалкаОна предназначена для придания

6. Химико—термическая обработка: цементация, нитроцементация

6. Химико—термическая обработка: цементация, нитроцементация Для изменения химического состава, структуры и свойств поверхностного слоя деталей осуществляется их тепловая обработка в химически активной среде, называемая химико—термической обработкой. При ней

7. Химико—термическая обработка: азотирование, ионное азотирование

7. Химико—термическая обработка: азотирование, ионное азотирование Химико—термическая обработка – азотирование применяется с целью повышения твердости поверхности у различных деталей – зубчатых колес, гильз, валов и др. изготовленных из сталей 38ХМЮА, 38ХВФЮА, 18Х2Н4ВА,

1. Углеродистые и легированные конструкционные стали: назначение, термическая обработка, свойства

1. Углеродистые и легированные конструкционные стали: назначение, термическая обработка, свойства Из углеродистых качественных конструкционных сталей производят прокат, поковки, калиброванную сталь, сталь—серебрянку, сортовую сталь, штамповки и слитки. Эти стали

Термическая обработка

Термическая обработка Термической обработкой называется процесс тепловой обработки, суть которого в нагреве стекла до определенной температуры, выдержке при этой температуре и последующем охлаждении с заданной скоростью с целью изменения или свойств стекла, или формы

Сплавы золота

Сплавы золота Для изготовления ювелирных и других изделий далеко не всегда используют чистые металлы. Происходит это из-за высокой стоимости драгоценных металлов, недостаточной твердостью их и износоустойчивости, поэтому на практике чаще всего употребляют сплавы,

6. Термическая обработка ювелирных сплавов. Общие положения

6. Термическая обработка ювелирных сплавов. Общие положения Термическая обработка включает следующие основные операции: отжиг, закалку, старение и отпуск (для черных металлов). Применение того или другого вида термообработки диктуется теми требованиями, которые

6.1. Термическая обработка литейных сплавов

6.1. Термическая обработка литейных сплавов Согласно классификатору ювелирных сплавов (рис. 3.36) основными являются благородные сплавы на серебряной, золотой и платиновой основах, а также медные, алюминиевые и цинковые сплавы. Преимущественными операциями термообработки

11.4. Влияние легирующих элементов и примесей на свойства сплавов золота

11.4. Влияние легирующих элементов и примесей на свойства сплавов золота Легирующие элементы и примеси оказывают следующее действие на свойства сплавов золота.Никель. Золото и никель обладают неограниченной растворимостью в жидком, а при высоких температурах и в твердом

11.5. Влияние газов на свойства сплавов золота

11.5. Влияние газов на свойства сплавов золота Встречающиеся при плавке газы, такие как кислород, водород, углеводороды, азот, моно– и диоксид углерода, сернистый газ, пары воды, образующиеся при попадании водорода в кислородосодержащий раствор, и т. п., ни в твердом, ни в

13. Термическая обработка ювелирных сплавов

13. Термическая обработка ювелирных сплавов Основной вид термической обработки ювелирных сплавов – рекристаллизационный отжиг. Он назначается или как промежуточный этап между операциями холодной пластической деформации, или как заключительный – для того, чтобы

13.1. Термическая обработка сплавов на основе серебра

13.1. Термическая обработка сплавов на основе серебра Термически обрабатываются сплавы системы Ag – Си, так как медь ограниченно растворима в серебре и ее растворимость изменяется с температурой.Режим термообработки состоит в закалке сплава с температурой 700 °C в воде с

26. Выбор сплавов для определенного назначения на основе анализа диаграмм состояния

26. Выбор сплавов для определенного назначения на основе анализа диаграмм состояния Чистые металлы используют в электрорадиотехнике (проводниковые, электровакуумные). Основнымиконструкционными материалами являются металлические сплавы. Сплавом называют вещество,

38. Химико-термическая обработка стали. Назначение, виды и общие закономерности. Диффузионное насыщение сплавов металлами и неметаллами

38. Химико-термическая обработка стали. Назначение, виды и общие закономерности. Диффузионное насыщение сплавов металлами и неметаллами Химико-термической обработка (ХТО) – обработка с сочетанием термического и химического воздействия для изменения состава, структуры

Наши дополнительные сервисы и сайты:

e-mail:	office@matrixplus.ru tender@matrixplus.ru
icq:	613603564
skype:	matrixplus2012
телефон	+79173107414 +79173107418

г. С аратов

Химия для очистки ювелирки

Отжиг металлов для ювелирных изделий

Процесс нагрева металлов и сплавов, до заданных температур и последующее охлаждение с заданной скоростью называется отжигом. Отжиг как вид обработки деталей ювелирных изделий проводится для устранения неоднородности кристаллического строения и внутренних напряжений, образовавшихся в металле при литье или в процессе обработки давлением. Цель отжига - привести сплав в равновесное состояние.

Отжиг производят в муфельных печах - нагревательных электрических установках, в которых изделия находятся внутри замкнутой тонкостенной камеры - муфеля, или в соляных ваннах. Изделия в муфельной печи защищены от воздействия пламени, не загрязняются
сажей и золой. В муфельных печах можно отжигать заготовки из сплавов серебра, золота и цветных металлов. Особенно часто в муфельных печах отжигают детали и изделия, изготовленные методом давления. Температура нагрева для сплавов из золота составляет 700-750 °С, а для сплавов серебра - 600-650 °С. Последующее охлаждение происходит либо в выключенной печи до полного остывания, либо вне печи - при естественной (комнатной) температуре.

Отжиг в муфельных печах не обеспечивает безокислительного проведения процесса, что вынуждает искать способы защиты поверхности заготовок, например, путем подачи в муфель защитного газа или упаковки их в специальный короб и засыпки крышки короба углем. Горение угля создает вокруг атмосферу, препятствующую окислению подвергаемых отжигу заготовок. При отжиге в муфельной печи затруднен контроль температуры.

По сравнению с муфельными печами соляные ванны обладают рядом преимуществ: равномерностью нагрева, точностью регулирования температуры, а главное, гарантируют безокислительный отжиг. В соляных ваннах отжигают заготовки из золотых и серебряных сплавов. Отжиг ведут в растворах, состоящих из смесей солей, например NaC L - СаС L 2, КС L - Na2C03, NaC L - Na 2 CO 3 и при температуре не ниже 600-650 °С. После отжига заготовки (изделия) промывают в воде.

На предприятиях ювелирной промышленности для отжига заготовок из сплавов золоту и серебра широко применяют печи с защитной газовой средой. Составными частями таких печей являются привод и натяжное устройство конвейера, диссоциатор - газоприготовительное устройство, пусковая и контрольно-регулирующая аппаратура. Тоннель печи, где движется, как конвейер, рифленая лента, состоит из зоны нагрева и зоны охлаждения. Температура нагрева регулируется автоматически в пределах 650- 730 °С, а расход воды в водяной рубашке - визуально, через смотровой глазок.
Заготовки или изделия, предназначенные для отжига, помещают на ленту, скорость движения которой регулируется автоматически (от 30 до 220 см/мин). Чтобы гарантировать необходимый прогрев, скорость изменяется обратно пропорционально размерам отжигаемых заготовок или изделий. Защитный газ - диссоциированный аммиак - подается в рабочий канал печи. В качестве защитного может быть применен также экзотермический газ с низким содержанием водорода. Одним из важных достоинств отжига в печах с защитной атмосферой является то, что он позволяет отказаться от дополнительных операций по травлению, тем самым значительно снижая безвозвратные потери драгоценных металлов.

для железнодорожного транспорта, сертифицированные ВНИИЖТ- "Фаворит К" и "Фаворит Щ", внутренняя и наружная замывка вагонов.

Термическая обработка металлов — это изменение структуры и свойств металлов путем теплового воздействия. В результате нагрева до заданных температур, выдержки при данных температурах и охлаждения с различной скоростью и в различных средах в металлах происходит изменение кристаллической структуры, что влечет за собой изменение их свойств. Термическая обработка — один из важнейших технологических процессов, в результате которого металл приобретает свойства, необходимые для дальнейшей его обработки или использования.

Различают пять основных видов термической обработки: отжиг, нормализация, закалка, отпуск и химико-термическая обработка. В процессе изготовления ювелирных изделий применяется только один из видов — отжиг. Все остальные виды термической обработки имеют большое значение при изготовлении ювелирного инструмента и приспособлений.

Отжиг — нагрев до определенной температуры и охлаждение металла с целью его смягчения (понижения твердости, повышения пластичности и т. д.). При отжиге металл приходит в более устойчивое состояние, устраняется неоднородность химического состава (вызванная быстрым охлаждением при отливке), снимаются напряжения, полученные в процессе обработки давлением. Отжигу подвергаются слитки и полуфабрикаты в процессе изготовления ювелирных изделий.

Отжиг заготовок проводят в муфельной печи при определенном режиме для каждого сплава. Так, золотые сплавы, содержащие никель, отжигаются при 700—750°С и выдерживаются в печи, в зависимости от массы металла, от 10 до 20 мин. Небольшое количество металла охлаждают при комнатной температуре, большую массу металла — в выключенной муфельной печи до полного его остывания.

В муфельной печи отжигают и сплавы с содержанием платины и палладия и цветные металлы.

Нагартованные детали в процессе монтировки отжигают в муфельной печи, помещая их на стальной совочек, а затем охлаждают на леткале — асбестовой подкладке.

При нагревании металлов и сплавов, в частности драгоценных, поверхности их покрываются окислами неблагородных металлов, входящих в состав сплава. Удаляют их путем отбеливания. Отбеливание драгоценных сплавов ведет к частичной потере лигатуры и таким образом общего веса драгоценных металлов. Чтобы избежать дополнительных потерь и сократить операцию отбеливания при заготовке полуфабрикатов, на ювелирных предприятиях применяют безокислительный отжиг. Это отжиг в средах, защищающих металл от доступа кислорода. Такими средствами могут быть диссоциированный (разложенный) аммиак пли древесный уголь.

Для отжига в среде диссоциированного аммиака применяется конвейерная печь. Печь оснащена конвейером, проходящим в рабочем тоннеле, контрольно-регулировочной аппаратурой и автоматическими часами. Тоннель печи состоит из двух зон — нагревательной и охлаждения. Максимальная рабочая температура печи 950°С.

Конвейерная лента, на которую помещают заготовки для отжига, движется внутри тоннеля. Скорость движения ленты регулируется от 20 до 180 см/мин. Защитной атмосферой служит диссоциированный аммиак. Темпераура диссоциатора (950°С) обеспечивает разложение аммиака на азотно-водородную смесь. Защитная смесь подается в рабочий канал печи, где поджигается. Контрольно-регулировочной аппаратурой устанавливается программа рабочей печи.

Конвейерная печь для безокислительного отжига используется для отжига полуфабрикатов различных сплавов, используемых в ювелирной промышленности: золотых, серебряных, мельхиора, нейзильбера.

Отжиг под покровом древесного угля применяется для золотых слитков и заготовок большого объема (прутки и проволока в рулоне). Однако золотые сплавы, содержащие металлы платиновой группы (платину, палладий и т. д.) и никель, отжигать в среде древесного угля не рекомендуется ввиду их науглероживания. Для отжига заготовок в среде древесного угля нужны: хорошо просушенный березовый уголь размерами в пределах лесного ореха, короб из нержавеющей стали и клещи для установки короба в печь и извлечения его.

На дно короба ровным слоем толщиной 1— 2,5 см насыпают древесный уголь. На него укладывают золотые заготовки (слитки, прутки в рулоне, проволоку и т. д.) и засыпают углем до заполнения короба. Короб накрывают крышкой и помещают в печь, нагретую до 650—700° С. Заготовки массой до 500 г выдерживают при указанной температуре 5—7 мин, а массой более 500 г — 10—15 мин. Затем короб из печи вынимают и охлаждают замачиванием в воде, после чего заготовки извлекают и просушивают.

Нормализация — вид термической обработки черных металлов, сходный с отжигом. Заключается в нагреве изделия и охлаждении его на спокойном воздухе. В зависимости от содержания углерода в сталях изделия из них при нормализации приобретают различные свойства. Так, изделия из сталей с малым содержанием углерода становятся более мягкими и пластичными. С повышением содержания углерода в сталях изделия из них после Нормализации становятся тверже, упруже. Для высокоуглеродистых сталей нормализация заменяет закалку.

Закалка — вид термической обработки. Подобно нормализации служит для придания стальным изделиям твердости, упругости и износостойкости. Во время закалки изделия нагревают до высокой температуры, затем охлаждают с разной скоростью и в разных средах. В результате одни и те же стали приобретают различные свойства. Охлаждающими средами при закалке являются вода и масло. Режущий ювелирный инструмент должен быть твердым, но не хрупким, поэтому при закалке (чтобы смягчить свойства закаленного инструмента) в качество охлаждающей среды выбирают масло. Если же инструмент охлаждают в воде, то потом его подвергают отпуску.

Отпуск — вид обработки, которому подвергают закаленные изделия. Отпуск понижает твердость л хрупкость изделий и повышает их вязкость. При отпуске изделие нагревают до невысокой температуры и затем охлаждают. Температуру нагрева узнают по изменению цвета очищенной от окалины поверхности изделия. Так светло-желтый цвет соответствует температуре нагрева 220° С, желтый — 230° С, темно-желтый — 240° С, коричневый — 255° С, коричнево-красный — 265° С, фиолетовый — 285° С, темно-синий — 300 е С, светло-синий — 325° С, серый — 330° С. Изменение цвета металла в процессе нагревания называют цветами побежалости.

Термическая обработка металлов связана с их нагревом, следовательно требует большой осторожности. Инструмент (клещи) для захвата заготовок или короба при закладке в муфельную печь и выгрузке из нее должен быть хорошо подогнан и проверен перед работой. Длина клещей должна обеспечивать надежную работу рук в безопасной от жара открытой муфельной печи зоне. От попадания брызг горячей воды и раскаленной угольной пыли при охлаждении раскаленного металла замачиванием в воде защищаются фартуком, защитными очками и рукавицами. Перед охлаждением в воде короба с металлом под покровом древесного угля его накрывают плотной крышкой. Термически обработанный металл берут голыми руками только после того, как убедятся, что он полностью остыл.

Источник: В.И. Марченков «Ювелирное дело», Москва, 1975

Читайте также: