Как сделать чугун мягче
Добавил пользователь Валентин П. Обновлено: 04.10.2024
Чугунная посуда — непревзойденный чемпион по качеству приготовления блюд: жареная картошка, плов, печеный хлеб, пицца, борщ, каша, цыплёнок-табака и проч. получаются идеально в силу тепловой инерционности и равномерного распределения теплового потока.
Но чугунная посуда вышла из употребления из-за двух серьёзных недостатков — еда прилипает к чугуну + чугун ржавеет (отметим, что массивность чугунной посуды не недостаток, а неизбежное свойство равно как и у всех цептероподобных инерционных посудин с такими же характеристиками).
Секрет очень простой — надо нанести на чистый горячий чугун тонким слоем капельку высыхающего растительного масла (подходит льняное, конопляное, маковое, ореховое, тунговое, но ни в коем случае не подсолнечное или оливковое!), затем аккуратно прокалить посуду.
И всё!
В зависимости от качества чугунной поверхности может потребоваться нанести 2-3 слоя.
Фанаты реставрации чугунины ухитряются наносить до 20 слоев, добиваясь зеркального блеска и глубокого черного цвета.
Прежде чем перейти к описанию процесса, отметим, что это нам даёт:
— еда больше никогда не будет прилипать к чугунной посуде и всё пойдет как по маслу в прямом смысле этих слов;
— в отличие от тефлона, который некоторыми воспринимается настороженно из-за возможного выделения вредных соединений, здесь применяются только натуральные пищевые компоненты;
— посуду можно не мыть, надо только протереть бумажной салфеткой (в советское время еще не остывшие сковородки протирали газетами) и затем для контроля протереть салфеткой, смоченной каплей подсолнечного масла. Если контрольная салфетка чистая — можно сразу после рыбы жарить какие-нибудь сладкие пирожки, запаха не будет;
— покрытие получается влаго-термоустойчивым и при варке, приготовлении на пару оно может только временно потускнеть, поэтому и о ржавчине тоже можно забыть навсегда.
Сделать нужно будет следующее:
1. очистить посуду от нагара (старого слоя пригоревшей пищи и обгоревшего жира) или от заводской краски/масла,если чугунная посуда новая;
2. очистить посуду от ржавчины;
3. нанести на чистый сухой горячий чугун антикоррозионное антипригарное покрытие — смазать чугун высыхающим маслом (льняным, конопляным, маковым, ореховым) и аккуратно прокалить его в духовке.
При работе с чугуном следует помнить три важные особенности:
— чугун не терпит очень резкого нагрева и охлаждения и может треснуть;
— чугун является пористым материалом;
— настоящий цвет чугуна, к которому надо стремиться при очистке посуды — серый
1. Очистка чугуна от нагара/заводского масла
Чугунную посуду от нагара можно очистить щелочью (средством для чистки духовок) или пиролизом — выжиганием органических остатков, при котором остаётся только зола.
Это можно сделать обжигом на костре, газовой или электрической конфорке, но удобнее всего в электродуховке на режиме самоочистки.
Интенсивность дыма и запаха при выжигании зависит от количества нагара, но в любом случае надо озаботиться хорошей вентиляцией помещения, а еще лучше делать это не дома, а на даче.
Ещё раз напоминаем, что чугун может треснуть, если его резко нагревать (подвергать температурному шоку).
Джек Хинкл, опытный реставратор чугуна и автор статей про это метод, обжёг от нагара в своей духовке свыше 700 чугунных сковородок и казанов бесценного антикварного и личного значения (некоторые из сковородок настолько драгоценны и редки, что стоят десятки тысяч долларов!).
Он пишет, что обжиг чугуна в духовке совершенно безопасен и если вы и обнаружите трещину ПОСЛЕ обжига, то это значит что она там была ДО обжига, и была просто незаметна под слоем нагоревшего жира и грязи.
Если есть опция длительности времени самоочистки, то задайте не меньше 2 часов.
Потом чистка закончится, но дверца будет все ещё закрыта на автоматический замок, пока температура в печке не снизится с 600-700 С до 100-250 С в зависимости от марки духовки. Когда замок откроется, оставьте посуду в духовке продолжать медленно остывать до комнатной температуры (можно с открытой дверцей, чтобы побыстрее).
Когда чугун остынет до 30-40С, можно смахнуть с него золу и приступать к удалению ржавчины.
2. Очистка от ржавчины
Если ржавчины совсем мало, то можно её счистить средством для чистки металлической посуды с абразивным порошком, если много — обработать наждачной бумагой или металлической щеткой.
После механической очистки рекомендуется химическим способом подавить все возможные очаги ржавчины, памятуя о том, что чугун — пористый.
Здесь нам помогут кислоты.
Иногда рекомендуют уксусную или щавелевую кислоту (компонент средств для удаления накипи и чистящих средств), но удобнее всего применять ортофосфорную кислоту как проверенное средство для холодного фосфатирования черных металлов.
Ортофосфорная кислота является основным компонентом препаратов, которые можно найти по ключевым словам фосфатирующая пропитка для металла, антикоррозионный преобразователь ржавчины, фосфатирующий модификатор ржавчины для обработки стальных, чугунных, оцинкованных и алюминиевых поверхностей перед нанесением лакокрасочных материалов.
Ортофосфорная кислота создаёт защитный слой от коррозии путём преобразования ржавчины в защитную фосфатную плёнку (холодное фосфатирование), образуя химически связанный слой нерастворимых фосфорнокислых солей железа, цинка и марганца.
Если слегка подогреть, то достаточное количество Кока-Колы удалит всю ржавчину.
После удаления ржавчины надо смыть остатки кислот с чугуна в чистой теплой воде, включить печку на максимум (обычно в бытовых духовках 250С) и, пока она ещё не нагрелась, сразу же поставить туда чугун.
После того, как чугун прогреется вместе с печью и гарантированно просохнет, можно переходить к процедуре нанесения начать прокаливать его с высыхающим маслом.
3. Нанесение на чугунную посуду защитного антипригарного покрытия из высыхающего масла.
Высыхающие масла в отличие от всех остальных растительных масле и животных жиров образуют при высыхании твердую пленку, как лак, как эмаль.
Так что на сковородке нужно прокаливать то самое высыхающее масло, которое встретишь и в составе масляных красок, которыми живописцы пишут свои картины и через некоторое время краска высыхает навеки на холсте и он становится твердым и блестящим.
И, конечно, тем же самым высыхающим маслом в составе красок пользуются маляры, когда красят стены, металл, дерево масляной краской, засыхающей в блестящее прочное покрытие, гладкое на ощупь.
В продовольственных магазинах можно найти несколько съедобных высыхающих масел: льняное, маковое, масло грецкого ореха и масло тунгового ореха (тунговое).
Любое из них создаст на поверхности чугуна красивое гладкое черное покрытие, а если нанести больше 5 слоев, то оно будет ещё и поблескивающим.
А если сковородка гладкая, и нанести 20 слоев, то в дне сковородки можно будет рассматривать себя как в черном зеркале.
Можно использовать обыкновенную олифу из магазина стройматериалов, но только натуральную, состоящую из льняного масла с добавлением скипидара, а не олифоподобные изделия из подсолнечного масла с уайт-спиритом, т.е. найти масло — не проблема.
После того, как чугун прогрели до абсолютной сухости в течение часа при температуре 200-250С, его вынимают и на решетке смазывают каплей высыхающего масла. Если чугун очень гладкий, то и капли будет достаточно на целую сковородку.
Только если ручка с заковыристыми деталями и желобками, туда можно будет нанести туда масла побольше кончиком тряпицы или кисточкой из натуральной щетины (сковорода раскаленная, нельзя пользоваться синтетической кистью).
Затем надо поставить смазанный маслом чугун в раскаленную печь и прокаливать на максимальной температуре, которая для бытовых духовок составляет около 250С.
Почему именно в духовке?
Можно, конечно, прокаливать и на открытом огне, на электрической или газовой конфорке, но в этом случае трудно соблюсти температурный режим — можно или пережечь масло или недосушить его, а в духовке этот процесс более удобен.
Есть приверженцы натуральной сушки на солнце, на открытом воздухе, где и вентиляция интенсивная и ультрафиолет вносит свой вклад в полимеризацию.
Но процесс этот долгий, сродни искусству и не все сумеют им воспользоваться, поэтому прокаливание в духовке — самый простой и надежный способ.
Продолжительность прокаливания зависит от применяемого масла.
Например, тунговое масло полимеризуется за 30 минут, а льняное нужно прокаливать дольше: 1 час, потом выключить печь и оставить на два часа досушиваться на спадающей температуре.
Для нанесения следующего слоя снова прогреть до максимума, смазать, выдержать час, остужать два часа и т.д. За это время покрытие на чугуне покоричневеет и станет совершенно сухим на ощупь. Или, на чугуне другого качества, другого возраста, пористости и состава, останется практически неизменным.
Но уже третий и четвертый слои прокаленного масла полностью изменят внешний вид и качество покрытия внутри и снаружи чугунной посуды.
Четвертый слой — глубокого черно-шоколадного цвета.
Теперь в хорошо обработанном прокаливанием с маслом чугуне можно долгие годы готовить что угодно, в том числе и печь, и варить, и жарить, и гриллировать.
Единственное что сделают варка и тушение в чугуне, говорит Грег, автор замечательного блога про чугунную утварь, выпечку и приготовление в ней любой пищи, — это что защитный слой может потускнеть.
Но блеск, понятное дело, легко восстановить прокаливанием с несколькими слоями масла, если блеск так сильно нужен для эстетики.
Только тот Made in Uzbekistan True Kazan имеет преимущество перед беспородными собратьями, в котором до вас много лет готовили еду понимающие люди. Но вот какое дело - хороший казан со временем только лучше становится, поэтому продают бывшие в использовании казаны крайне редко. Вероятность, что вам продадут именно такой казан стремится к нулю. Поэтому лучше все сделать самому и передать на старости лет по наследству "настоящий, правильно обработанный казан, в котором много лет готовили вкусную еду" своим детям. Такое наследие ни в казино не проиграть, ни в ресторанах не пропить. Тем более, что казан передается не сам по себе, а с привитой любовью к хорошо приготовленной домашней еде.
А основное отличие одомашненнного казана от нового состоит в том, что изнутри он покрыт правильным масляным нагаром, который работает лучше любого покрытия, придуманного за последние сто лет. Дело в том, что без нагара еда прилипает к пористому чугуну и не скользит по его поверхности во время пермещения, поэтому в таком казане все будет пригорать.
Но нагар дело наживное, а для того, чтобы начать готовить в казане его достаточно обработать один раз. Только имейте в виду, что этот один раз займет у вас минимум пол дня и лучше все операции проводить на свежем воздухе либо под очень хорошей вытяжкой.
Если вы совсем уж весь из себя такой перфекционист, то осмотрите казан: нет ли на его внутренней поверхности наплывов? Они лечатся при помощи шлифовальных дисков и болгарки.
А если вы такой же разгильдяй, как и я, то не обращайте на мелкие изъяны внимания, потому что по результату на тарелке никто вам не скажет "А казан-то у тебя - весь наплывами покрыт!"
Вот если в казане есть трещины или следы попыток заварить казан, то такой казан лучше не покупать. То, что треснуло один раз - треснет и во второй.
Имейте в виду, что трещины могут быть и не очень заметны, ведь казаны приходят уже как бы "обработанными", типа, готовыми к употреблению. Редко где найдешь в продаже ржавый казан, а между тем в той ржавчине нет ничего страшного - пара кусков наждачной бумаги и запачканные штаны, и вот казан очищен от ржавчины и готов к дальнейшей обработке.
Первым делом поставьте казан на довольно сильный огонь и оставьте его в покое. Скоро от него пойдет дым - это будут выгорать остатки машинного масла, которое использовалось при литье.
Ну и тот нагар, которым покрыт якобы обработанный казан тоже выгорит.
Почему надо выжигать машинное масло - надеюсь, понятно. А зачем же выжигать нагар, за который деньги плочены?
Дело в том, что никто с вашим казаном не возился и не нянчился - для производителя он все равно, что инкубаторский цыпленок.
Его отлили, потом один раз нагрели и сунули в бочку с маслом. Либо смазали один раз маслом и поставили в печь, разогретую до 200С. Что это было за масло я не знаю, но когда вы нагреете казан градусов до 300С и от него пойдет дым, то вы убедитесь, что оно не сильно отличалось от машинного, либо первый слой машинного масла, что использовали при литье, не был выжжен как следует.
Когда дым от разогретого днища казана перестанет подниматься, прогрейте поочередно его бока.
Может возникнуть вопрос: если нагар от казана так легко и просто удаляется при помощи обычного нагрева, то не сгорит ли во время приготовления еды и тот нагар, которым мы собираемся покрыть казан?
Отвечаю: нет, не сгорит, потому что во время приготовления еды в казане такие высокие температуры не используются. Вы же никогда не видели, как тряпка-ухват воспламеняется от прикосновения к разогретой чугунной посуде? А она непременно загорится - имейте в виду.
Посмотрите на фотографию - видите темное пятнышко наверху, на стенке казана? Недогрели. Надо еще раз это место прогреть.
А видите это светлое, порыжевшее, посеревшее пятно? Перегрели, но ничего страшного.
Вообще, выжигать достаточно до тех пор, пока от казана перестанет идти дым. И здесь не только температура нагрева металла играет роль, но еще и время.
Может возникнуть вопрос: а не расплавится ли чугун?
Отвечаю: нет, не расплавится. Чтобы убедится в этом откройте таблицы температур, при которых плавятся различные металлы и найдите ответ на вопрос "для чего человечеству понадобился кузнечный горн".
Вот если налить в слишком сильно раскаленный казан воды, то он может треснуть. Это не значит, что в дальнейшем, во время приготовления еды нельзя в казан наливать холодную воду. Вы же не станете греть казан часами на максимальном огне, а потом лить в него воду? А во время обычных кухонных процедур с казаном ничего не случится, не беспокойтесь.
Когда казан остынет, но еще будет довольно горячим, смочите бумажную салфетку маслом и протирайте его, чтобы снять всю сажу. Возможно, вам понадобится несколько салфеток.
Вытрите казан насухо и нанесите на него при помощи кисти какое ни будь густое масло. Я для этих целей держу старое кунжутное масло, льняное - в пищу уже не годится, потому что прогоркло, а для обработки чугунной посуды - самое оно!
Теперь казан надо поставить на средний огонь и греть до тех пор, пока не пойдет дым. Поворачивать, следить, чтобы масляная пленка ложилась равномерно, растирать кистью потеки.
Имейте в виду, что теперь казан нагревать до 300С и выше не надо, у нас другая цель. Сначала мы выжигали масляный нагар, а теперь наша цель - нанести его на поверхность.
Есть и другой способ - более долгий, но зато чуть менее дымный.
Смазанный маслом казан можно поставить в духовку. Чем выше температура в духовке, тем быстрее идет процесс, но тем больше и дыма образуется в результате.
Хорошо бы покрыть казан масляным нагаром в несколько слоев - три, четыре или даже пять. Казан даже и вынимать из духовки не надо - намотайте на кисть бумажную салфетку, налейте в казан граммов 10 масла и разотрите по его стенкам - пусть стоит еще один цикл.
При температуре 180С один цикл может занять часов пять, а при 250С - тридцать минут. Цикл можно считать завершенным, когда очередной слой теряет липкость.
Надо понимать, что в любом случае выделится одно и то же количество дыма - при любой температуре. Просто скорость его выделения будет разной, поэтому подберите для себя такой режим, чтобы ваша вытяжка справлялась, вот и все.
На самом дне, куда куда во время обжига собиралось масло, нагар не образуется. Наверху, у борта, нагар имеет более тонкий слой. Этого можно было бы избежать, если бы мы чаще поворачивали казан во время обработки. Но ничего страшного в этих дефектах нет. Во время приготовления в казане его дно все равно покрыто слоем масла и это пятно со временем затянется. А капли масляных брызг со временем покроют борта казана.
Вскипятите воду в казане. Если этой водой можно заваривать чай, то вы все сделали правильно.
Предвижу вопрос: а может, ну его, этот чугунный казан, если с ним столько мороки?
Отвечаю: ровно столько же мороки с любой чугунной посудой. Вся чугунная посуда требует точно такой же подготовки перед началом ее использования, но зато потом служит годами.
Предвижу и другой вопрос: а чем хуже алюминиевые казаны?
Отвечаю: да ничем! Свойства самого материала - теплопроводность и теплоемкость - другие, а обработка алюминиевому казану требуется точно такая же.
И третий вопрос предвижу:
Ведь есть чугунная и алюминиевая посуда и с покрытиями, куда и масла можно совсем не лить и выглядит она куда как опрятнее - может, лучше такую приобрести?
Отвечаю: у меня есть казаны из всех возможных материалов и со всеми возможными покрытиями. Читайте книгу дальше - я расскажу о каждом из них. У всех материалов и покрытий имеются достоинства и недостатки, каждый из моих казанов находит применение на кухне - надо только понимать, где и когда, но я не предвижу в ближайшие тридцать лет материалов, которые смогут заменить казан из чугуна или алюминия.
Напоследок замечу, что самыми строгими санитарными нормами Европейского Союза запрещено хранение готовой еды в алюминиевых емкостях. Но хранение это не приготовление. А хранить готовую еду в чугунном казане запрещаю уже я. Хранить нельзя, употреблять немедленно, с приятным аппетитом и хорошим настроением!
_______________ * Скорость ползучести при температуре 973 К и напряжении 30 МПа.
Термическая обработка чугуна
Термическую обработку чугунов проводят с целью снятия внутренних напряжений, возникающих при литье и вызывающих с течением времени изменения размеров и формы отливки, снижения твердости и улучшения обрабатываемости резанием, повышения механических свойств. Чугун подвергают отжигу, нормализации, закалке и отпуску, а также некоторым видам химико-термической обработки (азотированию, алитированию, хромированию).
Отжиг для снятия внутренних напряжений. Этому отжигу подвергают чугуны при следующих температурах: серый чугун с пластинчатым графитом 500 – 570ºС; высокопрочный чугун с шаровидным графитом 550 – 650ºС; низколегированный чугун 570 – 600ºС; высоколегированный чугун 620 – 650ºС. При этом отжиге фазовых превращении не происходит, а снимаются внутренне напряжения, повышается вязкость, исключается коробление и образование трещин в процессе эксплуатации.
Смягчающий отжиг (отжиг графитизирующий низкотемпературный ).Проводят для улучшения обрабатываемости резанием и повышения пластичности. Его осуществляют продолжительной выдержкой при 680 – 700ºС или медленным охлаждением отливок при 760 – 700ºС. Для деталей сложной конфигурации охлаждение медленное, а для деталей простой формы – ускоренное.
Отжиг графитизирующий, в результате которого из белого чугуна получают ковкий чугун.
Нормализациюприменяют для увеличения связанного углерода, повышения твердости, прочности и износостойкости серого, ковкого и высокопрочного чугунов. При нормализации чугун (отливки) нагревают выше температур интервала превращения 850 – 950ºС и после выдержки, охлаждают на воздухе.
Закалкеподвергают серый, ковкий и высокопрочный чугун для повышения твердости, прочности и износостойкости. По способу выполнения закалка чугуна может быть объемной непрерывной, изотермической и поверхностной.
При объемной непрерывной закалке
чугун нагревают до температуры 850 – 950ºС. Затем выдерживают для прогрева и полного растворения углерода. Охлаждение осуществляют в воде или масле. После закалки проводят отпуск при температуре 200 – 600ºС. В результате повышается твердость, прочность и износостойкость чугуна.
При изотермической закалке
чугуны нагревают так же, как и при объемнойнепрерывно
й
закалке, выдерживают от 10 до 90 минут и охлаждают в расплавленной соли при 200 – 400ºС, и после выдержки охлаждают на воздухе.
Поверхностная закалка
с нагревом поверхностного слоя кислородно – ацетиленовым пламенем, токами высокой частоты или в электролите. Температура нагрева 900 – 1000ºС. Охлаждение в воде, масле или масляной эмульсии.
Старениеприменяют для стабилизации размеров литых чугунных деталей, предотвращения коробления и снятия внутренних напряжений. Обычно старении проводят после грубой механической обработки. Различают два вида старения: естественное и искусственное.
Естественное старении
осуществляется на открытом воздухе или в помещении. Изделия после литья выдерживаются в течении 6 – 15 месяцев.
Искусственное старение
осуществляется при повышенных температурах; длительность – несколько часов. При искусственном старении отливки чугуна загружают в печь, нагретую до 100 – 200º С, нагревают до температуры 550 – 570ºС со скоростью 30 – 60ºС в час, выдерживаю 3 – 5 часов и охлаждают вместе с печью со скоростью 20 – 40ºС в час до температуры 150 – 200ºС, а затем охлаждают на воздухе.
Химико-термическая обработка чугуна
Для повышения поверхностной твердости и износостойкости серые чугуны подвергают азотированию. Чаще азотируют серые перлитные чугуны, легированные хромом, молибденом, алюминием. Температура азотирования 550 – 580ºС, время выдержки 30 – 70 часов. Кроме азотирования, повышения поверхностной твердости и износостойкости легированного серого перлитного чугуна можно достигнуть газовым и жидкостным цианированием при температуре 570ºС. Для повышения жаростойкости чугунные отливки можно подвергать алитированию, а для получения высокой коррозионной стойкости в кислотах – силицированию.
Термическая обработка сплавов цветных металлов
Алюминиевые сплавы
Алюминиевые сплавы подвергаются трем видам термической обработки: отжигу, закалке и старению. Основными видами отжигаявляются: диффузионный, рекристаллизационный и термически упрочненных сплавов.
Гомогенизацию
применяют для выравнивания химической микронеоднородности зерен твердого раствора. Для выполнения гомогенизации алюминиевые сплавы нагревают до 450 – 520ºС и выдерживают при этих температурах от 4 до 40 часов; после выдержки – охлаждение вместе с печью или на воздух. В результате этого структура становится более однородной и повышается пластичность.
Рекристаллизационный отжиг
для алюминия и сплавов на ег основе применяют гораздо шире, чем для стали. Это объясняется тем, что такие металлы, как алюминий и медь, а так же многие сплавы на их основе, не упрочняются закалкой и повышение механических свойств может быть достигнуто только холодной обработкой давлением, а промежуточной операцией при такой обработке является рекристаллизационный отжиг. Температура рекристаллизационного отжига алюминиевых сплавов 300 – 500ºС выдержка 0,5 – 2 часа.
Отжиг термически упрочненных сплавов
применяют для полного снятия упрочнения, он проводится при температурах 350 – 450ºС с выдержкой 1 – 2 часа и последующим достаточно медленным охлаждением.
После закалкипрочность сплава несколько повышается, а пластичность не изменяется. После закалки алюминиевые сплавы подвергают старению, при котором происходит распад пересыщенного твердого раствора.
Деформируемые алюминиевые сплавы
В закаленном состоянии дуралюмины пластичны и легко деформируются. После закалки и естественного или искусственного старения прочность дуралюмина резко повышается.
Литейные алюминиевые сплавы
Для литейных алюминиевых сплавов используют различные виды термической обработки в зависимости от химического состава. Для упрочнения литейные алюминиевые сплавы подвергают закалке с получением пересыщенного твердого раствора и искусственному старению, а также только закалке без старения с получением в закаленном состоянии устойчивого твердого раствора.
Магниевые сплавы
Магниевые сплавы, так же как и алюминиевые, подвергают отжигу, закалке и старению. Для выравнивания химической микронеоднородности зерен твердого раствора путем диффузии слитки магниевых сплавов подвергают гомогенизации
при температурах 350 – 400ºС с выдержкой 18 – 24 часа. Полуфабрикаты деформируемых магниевых сплавов подвергают
рекристаллизационному отжигу
при температуре ≈ 350ºС, а также при боле низких температурах 150 – 250ºС отжигу для снятия остаточных напряжений.
Магниевые сплавы подвергают закалке
, или
закалке
и
искусственному старению
. При температуре 20С в закаленных магниевых сплавах никаких изменений не происходит, то есть они не подвержены естественному старению.
Медь и медные сплавы
Термическая обработка меди
. Деформирование меди сопровождается повышением ее прочности и понижением пластичности. Для повышения пластичности медь подвергают рекристаллизационному отжигу при 500 – 600ºС, в результате которого пластичность резко повышается, а прочность снижается.
Термическая обработка латуней
. Они подвергаются только рекристаллизационному отжигу при 600 – 700ºС (для снятия наклепа). Охлаждают латуни при отжиге на воздухе или для ускорения охлаждения и лучшего отделения окалины в воде. Для латунных деталей, имеющих после деформации остаточные напряжения, в условиях влажной атмосферы характерно явление самопроизвольного растрескивания. Чтобы этого избежать латунные детали подвергают низкотемпературному отжигу при 200 – 300 С, в результате чего остаточные напряжения снимаются, а наклеп остается. Низкотемпературному отжигу особенно необходимо подвергать алюминиевые латуни, которые склонны к самопроизвольному растрескиванию.
Термическая обработка бронз
. Для выравнивания химического состава бронзы подвергают гомогенизации при 700 – 750ºС с последующим быстрым охлаждением. Для снятия внутренних напряжений отливки отжигают при 550ºС. Для восстановления пластичности между операциями холодной обработки давлением подвергают рекристаллизационному отжигу при 600 – 700ºС.
Алюминиевые бронзы
с содержанием алюминия от 8 до 11%, испытывающие при нагреве и охлаждении фазовую перекристаллизацию, могут подвергаться
закалке.
В результате закалки повышается прочность и твердость, но снижается пластичность. После закалки следует
отпуск
при 400 – 650º С в зависимости о требуемых свойств. Также подвергают
гомогенизации,
а деформируемые полуфабрикаты –
рекристаллизационному отжигу
при 650 – 800ºС.
Бериллиевую бронзу закаливают
в воде от температуры 760 – 780ºС; при это избыточная фаза выделиться не успевает, и после закалки сплав состоит из пересыщенного твердого раствора и обладает небольшой твердостью и прочностью и большой пластичностью. После закалки проводится
отпуск
(старение) при 300 – 350ºС выдержкой 2 часа. Для повышения устойчивости пересыщенного твердого раствора и облегчения закалки бериллиевые бронзы дополнительно
легируют никелем
.
Титановые сплавы
Титановые сплавы подвергают рекристаллизационному отжигу и отжигу с фазовой перекристаллизацией, атак же упрочнению термической обработкой – закалкой и старением. Для повышения износостойкости и задиростойкости титановые сплавы подвергают азотированию, цементации или окислению.
Рекристаллизационный отжиг
применяют для титана и сплавов для снятия наклепа после холодной обработки давлением. Температура рекристаллизационного отжига 520 – 850ºС в зависимости от химического состава сплава и вида полуфабриката.
Отжиг с фазовой перекристаллизацией
применяют с целью снижения твердости, повышения пластичности, измельчения зерна, устранения структурной неоднородности. Применяют простой, изотермический и двойной отжиг; температура нагрева при отжиге 750 – 950ºС в зависимости от сплава.
При изотермическом отжиге
после выдержки при температуре отжига детали охлаждают до 500 – 650ºС (в зависимости от сплава) в той же печи иди переносят в другую печь и выдерживают определенное время, и охлаждают на воздухе. При изотермическом отжиге сокращается продолжительность отжига, а пластичность получается более высокой.
При двойном отжиге
детали нагревают до температуры отжига, выдерживают и охлаждают на воздухе. Затем повторно нагреваю до 500 – 650ºС, выдерживают и охлаждают на воздухе. Двойной отжиг по сравнению с изотермическим повышает предел прочности при незначительном снижении пластичности и сокращает длительность обработки.
Из всех видов химико-термической обработки титановых сплавов наибольшее распространение получило азотирование, осуществляемое в среде азота или в смеси азота и аргона при температурах 850 – 950 С в течении 10 – 50 часов. Детали из титановых сплавов после азотирования обладают хорошими антифрикционными свойствами.
Заключение
Термическая обработка является одной из основных, наиболее важных операций общего технологического цикла обработки, от правильного выполнения которой зависит качество (механические и физико-химические свойства) изготовляемых деталей машин и механизмов, инструмента и другой продукции. Разработаны и рационализированы технологические процессы термической обработки серых и белых чугунов, сплавов цветных металлов
Перспективным направлением совершенствования технологии термической обработки является установка агрегатов для термической обработки в механических цехах, создание автоматических линий с включением в них процессов термической обработки, а также и разработка методов, обеспечивающих повышение прочностных свойств деталей, их надежности и долговечности.
Литература
Отжиг чугуна
?Начальная стадия ( 950… 1050 °С ) подбирается по продолжительности такой, чтобы весь цементит, пребывающий в структуре отливки, распался на аустенит и хлопьевидный графит. Процесс графитообразования облегчается при модифицировании ( например, алюминием и бором ). , который был помянут таким образом, называется модифицированным.
Для сокращения времени отжига белого чугуна применяют следующие методы : модифицирование, предварительную закалку, предварительную низкотемпературную выдержку. Наиболее распространенным элементом, применяемым для модифицирования чугуна, является, который опрашивается в небольшом количестве ( 0, 01 — 0, 02% ). Отжиг с предварительной закалкой состоит в том, что белый чугун подвергают закалке с 900 — 950° С в водичке или маслице. При закалке, во время мартенситного превращения, образуются бесчисленные трещинки, в которых наиболее легко зарождаются центры графитизации.
Старение методом термоударов ( термоциклическое старение ) осуществляется путём быстрого нагрева и охлаждения всей подробности или некоторых участков её. Стойкость против коробления повышается за счёт пластических деформаций, вызываемых временными температурными напряжениями. Общественный уровень напряжений снижается на 10 –20 %. Термоциклическое старение осуществляется по следующему порядку : загрузка в печь и нагрев за 3 – 3, 5 часика до 350оС, цитата 2 – 2, 5 часика, а потом резкое охлаждение ( на духе ) ; опять повторный нагрев ( за 1 – 1, 5 часа ) до 320оС, цитата 4 – 5 времен и охлаждение вместе с печью до 150 – 100оС.
Сопротивление динамическим нагрузкам. Динамические свойства качественного ферритного ковкого чугуна характеризуются следующими данными. Ударная вязкость при сечении образца 10Х10 мм с клиновым вырезом глубиной 2 мм а н = 2кГ м/см 2, при вырезе глубиной 5 мм с радиусом закругления 0, 5 мм а н = 0, 8кГ м/см 2. Динамическая вязкость ( предел выносливости ) ? — 1 = 17 кГ/мм 2. Отношение предела выносливости к лимиту крепости при растяжении
Чтобы снять закалочные напряжения, после закалки производят отпуск. Подробности, назначенные для работенки на истирание, проходят короткий отпуск при температуре 200 — 250° С. Чугунные отливки, не действующие на истирание, подвергаются высокому отпуску при 500 — 600° С. При отпуске закаленных чугунов твердость понижается значительно меньше, чем при отпуске стали. Это объясняется тем, что в структуре закаленного чугуна большое количество остаточного аустенита, а также тем, что в нем содержится большое количество кремния, который повышает отпускоустойчивость мартенсита.
Низкотемпературный отжиг применяют для снятия внутренних остаточных напряжений отливок серого чугуна. Данный отжиг проводят по следующему порядку : медленный нагрев отливок ( 30 — 180° С/ч ) до 530 — 620° С, цитата при этой температуре 3 — 4 ч ( с момента нагрева до заданной температуры наиболее полного сечения отливки ) и медленное охлаждение вместе с печью со скоростью 10 — 30° С/ч до 300 — 400° С. В итоге такого отжига внутренние остаточные напряжения уменьшаются на 80 — 85%. Отжиг при более рослых температурах может вызвать графитизацию эвтектоидного цементита, снижение твердости и прочности чугуна.
Несмотря на то что использование чугунных коммуникаций уходит в прошлое, резьбовые фитинги из чугуна до сих пор широко применяются. В статье мастер сантехник рассмотрит преимущества и недостатки чугунных резьбовых фитингов.
Резьбовые фитинги из чугуна – что это такое
Уже десятки лет для соединения металлических трубопроводов служат чугунные резьбовые фитинги. Наверно, они еще долго будут служить при прокладке водопроводов, отопительных, канализационных систем, поскольку отличаются высоким качеством и прошли проверку временем.
Так что это такое, резьбовые фитинги? Крепеж (другое название) представляет собой набор деталей, с помощью которых монтируются трубопроводные системы. Используя фитинги, можно соединять трубы одного или разных диаметров. Без этих резьбовых деталей вы не сможете установить водяной счетчик, подключить стиральную машинку, заменить старые трубы новыми и т.д.
Для производства фитингов используют различные материалы, но для соединения металлических труб наиболее оптимальный вариант – крепеж из чугуна с резьбой. Трубопровод для пожаротушения, отопительная система, водопровод, должны соединяться крепежом, который отличается устойчивостью к коррозии, а также не боится большого напора находящейся в трубах среды (чаще воды), возможных высоких температур. Таким требованиям отвечают резьбовые изделия из чугуна.
Особым видом фитингов для соединения труб являются чугунные резьбовые фланцы. Их используют в случаях, если нужно провести комбинированное соединение частей трубопровода. Для продления срока эксплуатации, такие крепежи всегда окрашиваются.
Качество резьбы должно соответствовать ГОСТу 6211 или 6357. Таким же параметрам должна отвечать резьба на трубах, иначе может быть несовпадение условного прохода трубы и фитингов. С таким же расчетом изготавливаются уплотнители. И если параметры всех элементов идентичны, то соединение будет крепким и герметичным, а значит качественным.
Особенности, плюсы и минусы
Соединение трубных систем с помощью фитингов из чугуна имеет целый ряд преимуществ, а также недостатков в сравнении с другими видами монтажа.
Популярность и востребованность чугунных фитингов обусловлены рядом неоспоримых достоинств этих элементов:
- Долгий срок эксплуатации, достигающий 80 лет, выгодно отличает изделия из чугуна от стальных, латунных и пластиковых аналогов.
- Возможность многократного использования фитингов позволяет выполнить качественное соединение и существенно сэкономить на материале.
- Полная герметичность стыков. В некоторых случаях для повышения гарантий прочности системы стыковочные места промазывают органическим или полимерным герметиком и поджимают контргайкой. После проведения дополнительных процедур об утечке жидкости из системы можно не беспокоиться.
- Низкая стоимость и широкая покупательская доступность делает фитинги из чугуна ещё более привлекательными.
- Благодаря наличию резьбы выполнить монтаж трубопровода под силу даже начинающему сантехнику. К тому же стальные и пластиковые трубы обычно соединяют посредством сварки или опрессовки. При возникновении засора данные соединения не позволяют быстро разобрать систему и прочистить трубу. А наличие резьбы, наоборот, позволяет быстро открутить фитинг, пробить засор и установить элемент на место. Резьба может наноситься как на внутренних, так и на наружных частях изделий в любых комбинациях.
- Помимо резьбового способа монтажа, соединять чугунные фитинги с трубами можно при помощи сварки. Это значительно расширяет сферу применения деталей и способствует их использованию в системах, подверженных высоким нагрузкам.
К минусам относят большой вес изделий, относительную хрупкость чугуна и высокий коэффициент линейного расширения, возникающий вследствие повышенных температур. К тому же резьбовые соединения требуют периодического подтягивания гаек, которые имеют свойство ослабевать. Если гайки вовремя не проверять, то со временем может появиться течь, устранение последствий которой потребует дополнительных затрат.
От параметров, назначения, материала для изготовления крепежей зависит их классификация. Изделия могут быть из простого ковкого чугуна, а могут быть с различными покрытиями. Интересно, что покрытые фитинги по своим антикоррозионным свойствам на порядок выше обычных.
Чаще всего, чугунные резьбовые фитинги российского производителя, как и зарубежного, покрываются:
В зависимости от функционального предназначения, геометрии крепежи подразделяются на:
- Соединительные муфты предназначены для соединения труб одинакового диаметра.
- Переходные муфты используются для монтажа различных по размеру сечения труб.
- Отводы применяются для изменения направления трубопровода, и выпускаются с поворотными углами в 30, 45, 60 и 90 градусов.
- Тройники позволяют выполнять разветвления трубопровода и используются для подсоединения сантехники, стиральных и посудомоечных машин к системе канализации.
- Крестовины используются для формирования двух ответвлений, выходящих из одной ветки.
- Заглушки, фланцы и колпачки являются монтажными деталями и предназначены для закупорки конечных участков трубопровода, например, радиаторов отопления.
- Штуцер – фасонная деталь, предназначенная для соединения металлической трубы со шлангом из пластика.
На чугунных фитингах наносится резьба, как на внутренней части изделий, так и на внешней во всевозможных комбинациях. Для изготовления крепежей используют фасонное и мелкосерийное литье. Сортамент, а также требования к параметрам и качеству определяется ГОСТом 8944-75.
Сегодня производится 11 размеров чугунных фитингов, каждому из которых соответствует конкретный диаметр трубной (дюймовой) резьбы: 1/4 дюйма, 3/8 дюйма, 1/2 дюйма, 3/4 дюйма, 1 дюйма, 1 1/4 дюйма, 1 1/2 дюйма, 2 дюйма, 2 1/2 дюйма, а также большие диаметры чугунных резьбовых фитингов – 3 дюйма и 4 дюйма.
С каждым годом при монтаже трубопроводов все чаще используют стальные, медные, латунные фитинги.
Если взять крепежи из стали, то они по своим характеристикам очень похожи на изделия из чугуна. Правда, у них есть одно существенное преимущество: изделия более пластичны и не такие хрупкие. Хотя, стальные конструкции более чувствительны к коррозии, что значительно уменьшает срок эксплуатации. Цена стальных фитингов и чугунных примерно одинаковая.
Неплохой вариант – медные крепежи. Они отличаются прочностью, надежностью. Хотя, как свидетельствуют многочисленные отзывы, использование таких деталей при прокладке линий, обходится для хозяев значительно дороже, чем монтаж с использованием конструкций из черных металлов. Несмотря на это, такие изделия все чаще используются в бытовых системах. Но они пока не могут конкурировать с чугунными конструкциями при монтаже промышленных трубопроводов.
Более дешевым вариантом является латунь. Отдельные качества таких изделий выше, чем медных. Их преимущественно используют в бытовых целях, поскольку для монтажа систем промышленного характера, такие приспособления обойдутся очень дорого, в сравнении с чугунными аналогами.
Во время сборки трубопроводных деталей нельзя забывать об обеспечении герметичности соединений. Для этого используют натуральные волокна, или Фум-ленты. Некоторые специалисты, поверх слоя изоляции наносят масляную краску или какие-либо синтетические герметики.
При сборке трубопроводов надо оценивать свои силы не прилагать больших усилий при закручивании гаек, излишнее усилие может привести к тому, что, в корпусе могут появится трещины.
Читайте также: