Цемента́ція залі́за — процес обробки зварного (ковкого) заліза, що полягає у насиченні його поверхні або всього його об'єму вуглецем і одержанні в такий спосіб відповідно шару сталі на поверхні залізного предмета або перетворенні заліза на сталь в усьому його об'ємі. Цементація заліза є найстародавнішим способом одержання сталі. Процес цементації заліза відомий з найдавніших часів, термін «цементація» виник у 19 ст. і пов'язаний з поняттям «цементит». На відміну від цементації сталі, яку близько нагадує цей процес, цементація заліза застосовувалася саме до зварного заліза, а не до сталі. Першочергова мета цементації заліза — надання твердості металу. Твердості власне цементацією надано бути не може, її надає подальше гартування. Цементація робить залізо здатним до прийняття гартування. Цементація дозволяла підвищити вміст вуглецю у зварному залізі до 0,3 % і, навіть, до 1,6 % (у вихідному залізі його було зазвичай 0,02—0,08 %, інколи більше). У наш час процес цементації заліза застарів, оскільки зварне залізо тепер (з 2-ї половини 20 століття) не виробляється. Одержана в такий спосіб сталь називалася цементо́вою сталлю або кри́цею. Цементова сталь має на своїй поверхні характерні пухирці, бульбочки.
Цементації піддавали готові вироби або залізні заготовки (у вигляді штаб, брусків, прутків). З 18 ст. цементацію заліза використовували також для перетворення залізних заготовок на сталь з подальшою переплавкою цих заготовок і одержанням чистої сталі (заготовки містили включення шлаку, кінцевий продукт — чиста сталь).
Процес цементації заліза з метою одержання сталі в окремих країнах у промислових масштабах зберігався ще на початку 20-го століття, коли вже існували й були поширені набагато продуктивніші процеси масового виробництва сталі. У Швеції у 1899 році було вироблено 974 т цементової сталі.
Історія
Зварне залізо, одержуване сиродутним способом або кричною переробкою (з 14 століття), часто було занадто м'яким металом для виготовлення деяких категорій виробів. При цьому ще стародавні металурги помітили, що метал стає твердішим після тривалого контакту з гарячим вугіллям. Цементацію у стародавні часи провадили у невеличких об'ємах (кілька кілограмів металу за 1 раз), пізніше, у 17—18 століттях, були розроблені методи продуктивнішого проведення процесу цементації заліза з одержанням до 10—20 т цементової сталі (криці) за 1 процес.
Цементація заліза була відома кельтам (I тисячоліття до н. е.), які одержували сталь головним чином навуглецюванням сиродутного заліза у полум'ї деревного вугілля. Одержану цементову сталь кельти використовували для виготовлення так званих «наварних» виробів, у яких на м'яку залізну основу методом пічного або ковальського зварювання наварювалося сталеве лезо. Так виготовляли мечі, зброю і інструменти.
На території України одержання сталі методом цементації залізних напівфабрикатів було відоме ще у зарубинецькій культурі (початок н. е.). У черняхівській культурі (3—5 ст. н. е.) цей процес був ще більш поширений і виконувався досконаліше. Як припускається, цементацію провадили нагріванням напівфабрикатів у тиглях у суміші з товченим деревним вугіллям. Була цементація відома й у Київській Русі. Цементація була трудомісткою і складною, тому сталь йшла тільки на окремі види виробів, де була потрібна якість, найчастіше шляхом її наварювання здебільшого лише на леза або інші робочі частини інструментів. Якщо у Київській Русі сталь використовували у 8—10 разів рідше, ніж залізо, то в додержавний період цей розрив був ще більший.
У літературі процес цементації описаний у трактаті, опублікованому в Празі в 1574 році. Процес винайшов Йоганн Нуссбаум з Магдебурга, який розпочав роботу в Нюрнберзі (з партнерами) у 1601 році. В Англії процес запатентували в 1614 році. На той час поняття «винахід» міг полягати лише у впровадженні нового способу виробництва (галузі) чи продукту або навіть простої монополії. Процес цементації заліза у 1722 році описав Рене Реомюр у своїй книзі «Мистецтво перетворення зварного заліза на сталь». Реомюр висунув теорію навуглецювання заліза, що дала перше наукове пояснення відмінностей у властивостях ковкого (зварного) заліза і сталі. У часи Реомюра вуглець ще не був ідентифікований як хімічний елемент і Реомюр його називав «сірчано-солевою матерією» або «горючою складовою деревного вугілля». Реомюр відзначав, що додаючи «сірчано-солеву матерію» у м'яке залізо, можна одержати сталь.
З 18 ст. цементову сталь виробляти як сировину для переплавки у тиглях і одержання високоякісної , що на відміну від цементової сталі була чистішою від домішок — не мала включати шлаку. У Швеції протягом майже 2 століть — з 18 ст. до 1-ї половини 20 ст. — виготовляли цементову сталь для експорту в Англію (особливо у Шеффілд), де її переплавляли і одержували тигельну сталь. У 1899 році в Швеції в 6 печах, які тоді діяли, було вироблено 974 тонни цементової сталі.
Процес цементації
У різні історичні епохи процес цементації провадився в різних нагрівальних агрегатах і в різних масштабах, відповідно до рівня розвитку техніки. Якщо в стародавні часи цементацію за 1 процес проводили лише у невеличких об'ємах (кілька кілограмів металу) і у невеличких горнах або на відкритому вогнищі, то у 18—19 століттях у разі потреби для цього процесу використовувалися великі цементувальні печі, в яких за 1 раз піддавали цементації 10—20 т металу. Однак сутність процесу від цього не мінялася. Використовували зазвичай деревно-вугільний порошок. Інколи — невелику кількість кухарської солі.
Процес цементації полягає у насичені заліза вуглецем. Залізо поглинає вуглець з вугілля і перетворюється на сталь. Цементація може бути поверхнева і наскрізна. Глибина цементації, тобто товщина шару заліза, що насичується вуглецем, залежить від тривалості перебування його у контакті з вугіллям й відтак її можна регулювати за бажанням. Цементація заліза (заготовки чи готового виробу) розповсюджується лише на певний шар, що примикає до його поверхні, не проникаючи далеко в глиб його. Процесом цементації залізним виробам надається здатність утворювати поверхневий гарт, тобто тверду зовнішню корку, що надає залізу властивості загартованої сталі. Не тільки немає потреби, але й небезпечно надавати залізній машинній частині занадто глибоку цементацію, а відтак, і занадто глибокий гарт, бо цим зменшується товщина в'язкого ядра цієї частини, а тому збільшується її крихкість. Якщо треба отримати метал, що відрізняється всуціль найбільшою твердістю, хоч би й на шкоду в'язкості, то цементацію продовжують довше, і у результаті виходить вже не остальоване тільки на поверхні залізо, а вся його маса перетворюється на справжню сталь. Матеріалом для виготовлення подібної сталі слугують залізні штиби товщиною 10—20 мм, завширшки 60—100 мм і завдовжки 3—4 м. Якщо нагрівання короткочасне, навуглецювання відбувається лише на поверхні заліза, але за тривалого нагрівання вуглець проникає поступово по всьому залізу.
Цементація поверхнева
Цементації піддавали готовий виріб, бо в цьому разі він добре протистоїть тисним і стиральним зусиллям і в той же час не має властивостей крихкості й ламкості, якими відзначаються вироби, що складаються з суціль загартованої сталі. Завдяки таким властивостям оцементованих залізних частин їх широко використовували у машинобудуванні, саме в ролі таких машинних частин, що мали витримувати сильне тертя на поверхні й водночас зазнавати ударів і струсів.
У 19 столітті для цементації невеликих виробів, їх (1 або кілька виробів відразу) поміщали у залізний ящик впереміш з вугіллям, герметично закривали, обмазували ящик вогнетривкою глиною і нагрівали на відкритому горні (наприклад, ковальському). Нагрівання ящиків краще проводити не на відкритому вогні, а у особливій замкнутій жаровій печі.
Для перешкоджання залізу цементуватися у тих частинах поверхні, що не потребують твердості, варто лише ізолювати ці частини поверхні предмету, що цементується, від контакту з вугіллям і послабити їхнє нагрівання. Те і інше досягається обмазуванням товстим шаром глини. Для рівномірності ходу процесу віддають перевагу використанню ящиків не дуже великих (у великих жар не досягає центральних шарів засипу, якщо його дуже посилити — пережарюються шари, що прилягають до стінок). Ящики закатують у піч (на роликах) у холодну або у вже розігріту піч, зачиняють дверцята і дають великий жар. Якщо піч була холодною, вся операція триває 24 години, якщо розігріта, то — 12—15 годин. Дістають з ящиків оцементовані вироби що розжарені до червоного кольору, кидають у казан з холодною водою, де вони гартуються. При цементації великих предметів операцію доводиться іноді проводити протягом 48 годин і більше.
Окрім того, можна обмежити цементуючий процес лише певними, бажаними частинами поверхні. У цьому разі, по-перше, можна не витрачати надаремно час і матеріал на здійснення цементації залізних частин, що можуть слугувати у природному їхньому виді, по-друге — не позбавляти надаремно машинну частину її в'язкості — властивості, що необхідна з погляду міцності.
Цементація наскрізна
Матеріалом для виготовлення осталеного не тільки з поверхні, а в усій масі заліза, тобто цементової сталі, використовувалися залізні штаби товщиною 10—20 мм, завширшки 60—100 мм і довжиною 2,5—4,5 м. Процес цементації провадився у великій полум'яній цементувальній печі. від поверхні заліза до його центру.
Залізо у формі штаб поміщали у деревно-вугільний порошок у закритій ємкості — ящику (кориті) — з вогнетривкого каменю і нагрівали до білого жару. За тривалого нагрівання вуглець проникає поступово по всьому залізу. В печі 2 ящики (корита), кожний з яких вміщає до 10 т заліза. Інколи було до 3—4 ящиків. Ящики робилися 8—15 футів (2,5—4,5 м) в довжину і 2,5—3 фути (0,76—0,91 м) завширшки й 3 фути (0,9 м) заввишки. У ящики першим клали шар деревного вугілля грубого помолу, на його поверхню — перший шар штаб зварного заліза так, щоб між ними був простір 1/2—3/4 дюйма (1,27—1,9 см), поверх цього шару заліза насипався шар деревного вугілля товщиною 1 дюйм (близько 2,5 см), на нього клався 2-й шар заліза. Цей процес повторювався поки ящики не наповнювалися до рівня, коли до країв залишалося 5—6 дюймів (10—12 см). Порошок готували з подрібненого деревного вугілля з берези, його змочували невеликою кількістю підсоленої води. На верхній шар заліза насипалася зволожена суміш старого порошку від вугілля і вугілля зі сміттям та вогнетривкою глиною до самого верху. Це робилося для того, щоб ускладнити можливе займання вугілля при нагріванні. Процес провадиться без доступу кисню у ящики, вони мають бути герметичними.
Конструкція печі забезпечувала рівномірне нагрівання ящиків. У паливні запалювалося вугілля, полум'я охоплювало корита знизу через полуменеві прогони і з боків й, в такий спосіб, гарячі продукти горіння нагрівали ящики. Стінки печі мають отвори для проходу робітників для розкладування штаб. Під час роботи ці отвори щільно закриваються. Спочатку підтримується слабкий вогонь, який поступово посилюється, поки внутрішня поверхня стінок печі не розжариться до білого жару (це досягається приблизно на 7 добу). Розігріті ящики витримували у цьому жару від 6 до 10 днів або поки вуглець не проникне достатньо глибоко у метал. Ящики нагрівались до температури 950—1000 °C і витримувалися за цієї температури поки вуглець з деревного вугілля не проникне до середини бруска або поки не буде абсорбована потрібна кількість вуглецю. Час цементації залежить від властивостей самого заліза і єдиного часу для проведення процесу немає. Тому у ящики через спеціальні отвори перед початком цементації клали пробні штаби з того самого заліза, що цементувалося. Перш ніж припинити процес, через бічний отвір виймається 1 з штаб, гартується і ламається, і по ній візуально визначається чи достатньо далеко пройшла карбонізація — по пухирцях на поверхні і по зламу. Товщина білого шару біля поверхні зламу показує на яку глибину проник гарт. Якщо достатньо, то припиняють нагрівати піч і дають їй остигнути самій по собі. Штаби відбраковуються і сортуються на кілька класів. Весь процес, включаючи завантаження, нагрівання і остигання, займає зазвичай до 1 місяця.
Кількість вуглецю, який поглинає залізо, залежить від температури. Чим вона вище, тим більше зв'язаним з вуглецем стає залізо, тоді як час нагрівання, навпаки, в основному сприяє лише рівномірному розподілу вуглецю.
Для виробництва цементової сталі відбирали зварне залізо якомога кращої якості. Одержані сталеві штаби надалі використовувалися 2 шляхами — або для виготовлення певних предметів куванням, або як напівпродукт для подальшої переплавки у тиглях і одержання . Переплавка дозволяла позбутися шлаку, який залишався у штабі цементової сталі — при розплавленні у тиглі сталь і шлак розділялися.
Література
- Brännstål. // Nordisk familjebok / Uggleupplagan. 4. Brant — Cesti. 1905. 421—422. (швед.)
- Blister steel. // Alexander Humboldt Sexton. An Elementary Text-book of Metallurgy. C. Griffin, limited, 1895. pp. 124—125. (англ.)
- The cementation process. // H. M. Boylston. An Introduction to the Metallurgy of Iron and Steel. J. Wiley, 1928. P. 205—207. (англ.)
Посилання
- The cementation process. // H. M. Boylston. An Introduction to the Metallurgy of Iron and Steel. J. Wiley, 1928. P. 205—207. (англ.)
- В. Кнаббе, Δ. Цементация // Энциклопедический словарь : в 86 т. (82 т. и 4 доп.). — СПб. : Ф. А. Брокгауз, И. А. Ефрон, 1890—1907. — С. 933-935. (рос.)
- Brännstål. // Nordisk familjebok / Uggleupplagan. 4. Brant — Cesti. 1905. 421—422. (швед.)
- Brännstål. // Bonniers konversations lexikon. Vol. II. Stockholm. 1923. S. 707. (швед.)
- Brännstål. // Sveriges land och folk: historisk-statistisk handbok. Norstedt, 1901. S. 683—684. (швед.)
- Давня історія України (в трьох томах). Том 3: Слов'яно-Руська доба. — К.: Інститут археології НАН України, 2000. — С. 117—124, 418—425. (т. 3)
- K. C. Barraclough, Steel before Bessemer: I Blister Steel: the birth of an industry (The Metals Society, London, 1984), 48—52. (англ.)
- L'art de convertir le fer forgé en Acier, et l'art d'adoueir le fer fondu, ou de faire dea Ouvrages de fer fondu aussi finir que de fer forgé. Par Monsieur de Réaumur, de l'Académie Royale des Sciences. A Paris, 1722.
- William F. Durfee. The Development of American Industries Since Columbus. VIII. The Manufacture of Steel. // Popular Science Monthly. Volume 39, October 1891. Pp. 732—734. (англ.)
- Blister steel. // Alexander Humboldt Sexton. An Elementary Text-book of Metallurgy. C. Griffin, limited, 1895. pp. 124—125. (англ.)
Вікіпедія, Українська, Україна, книга, книги, бібліотека, стаття, читати, завантажити, безкоштовно, безкоштовно завантажити, mp3, відео, mp4, 3gp, jpg, jpeg, gif, png, малюнок, музика, пісня, фільм, книга, гра, ігри, мобільний, телефон, android, ios, apple, мобільний телефон, samsung, iphone, xiomi, xiaomi, redmi, honor, oppo, nokia, sonya, mi, ПК, web, Інтернет
Ne slid plutati z Cementaciya stali Cementa ciya zali za proces obrobki zvarnogo kovkogo zaliza sho polyagaye u nasichenni jogo poverhni abo vsogo jogo ob yemu vuglecem i oderzhanni v takij sposib vidpovidno sharu stali na poverhni zaliznogo predmeta abo peretvorenni zaliza na stal v usomu jogo ob yemi Cementaciya zaliza ye najstarodavnishim sposobom oderzhannya stali Proces cementaciyi zaliza vidomij z najdavnishih chasiv termin cementaciya vinik u 19 st i pov yazanij z ponyattyam cementit Na vidminu vid cementaciyi stali yaku blizko nagaduye cej proces cementaciya zaliza zastosovuvalasya same do zvarnogo zaliza a ne do stali Pershochergova meta cementaciyi zaliza nadannya tverdosti metalu Tverdosti vlasne cementaciyeyu nadano buti ne mozhe yiyi nadaye podalshe gartuvannya Cementaciya robit zalizo zdatnim do prijnyattya gartuvannya Cementaciya dozvolyala pidvishiti vmist vuglecyu u zvarnomu zalizi do 0 3 i navit do 1 6 u vihidnomu zalizi jogo bulo zazvichaj 0 02 0 08 inkoli bilshe U nash chas proces cementaciyi zaliza zastariv oskilki zvarne zalizo teper z 2 yi polovini 20 stolittya ne viroblyayetsya Oderzhana v takij sposib stal nazivalasya cemento voyu stallyu abo kri ceyu Cementova stal maye na svoyij poverhni harakterni puhirci bulbochki Brusok cementovoyi stali produkt cementaciyi zaliza Na poverhni stali vidno harakterni dlya neyi puhirci Eksponat Muzeyu tehniki Shveciya Cementaciyi piddavali gotovi virobi abo zalizni zagotovki u viglyadi shtab bruskiv prutkiv Z 18 st cementaciyu zaliza vikoristovuvali takozh dlya peretvorennya zaliznih zagotovok na stal z podalshoyu pereplavkoyu cih zagotovok i oderzhannyam chistoyi stali zagotovki mistili vklyuchennya shlaku kincevij produkt chista stal Proces cementaciyi zaliza z metoyu oderzhannya stali v okremih krayinah u promislovih masshtabah zberigavsya she na pochatku 20 go stolittya koli vzhe isnuvali j buli poshireni nabagato produktivnishi procesi masovogo virobnictva stali U Shveciyi u 1899 roci bulo virobleno 974 t cementovoyi stali IstoriyaCementuvalni pechi zavodu Norfolk u Shefildi Angliya 1917 rik Cementuvalna pich 1720 roku budivnictva Selo Rolannds Gil Angliya Vvazhayetsya najstarishoyu cementuvalnoyu pichchyu z chisla tih sho zbereglisya Zvarne zalizo oderzhuvane sirodutnim sposobom abo krichnoyu pererobkoyu z 14 stolittya chasto bulo zanadto m yakim metalom dlya vigotovlennya deyakih kategorij virobiv Pri comu she starodavni metalurgi pomitili sho metal staye tverdishim pislya trivalogo kontaktu z garyachim vugillyam Cementaciyu u starodavni chasi provadili u nevelichkih ob yemah kilka kilogramiv metalu za 1 raz piznishe u 17 18 stolittyah buli rozrobleni metodi produktivnishogo provedennya procesu cementaciyi zaliza z oderzhannyam do 10 20 t cementovoyi stali krici za 1 proces Cementaciya zaliza bula vidoma keltam I tisyacholittya do n e yaki oderzhuvali stal golovnim chinom navuglecyuvannyam sirodutnogo zaliza u polum yi derevnogo vugillya Oderzhanu cementovu stal kelti vikoristovuvali dlya vigotovlennya tak zvanih navarnih virobiv u yakih na m yaku zaliznu osnovu metodom pichnogo abo kovalskogo zvaryuvannya navaryuvalosya staleve lezo Tak vigotovlyali mechi zbroyu i instrumenti Na teritoriyi Ukrayini oderzhannya stali metodom cementaciyi zaliznih napivfabrikativ bulo vidome she u zarubineckij kulturi pochatok n e U chernyahivskij kulturi 3 5 st n e cej proces buv she bilsh poshirenij i vikonuvavsya doskonalishe Yak pripuskayetsya cementaciyu provadili nagrivannyam napivfabrikativ u tiglyah u sumishi z tovchenim derevnim vugillyam Bula cementaciya vidoma j u Kiyivskij Rusi Cementaciya bula trudomistkoyu i skladnoyu tomu stal jshla tilki na okremi vidi virobiv de bula potribna yakist najchastishe shlyahom yiyi navaryuvannya zdebilshogo lishe na leza abo inshi robochi chastini instrumentiv Yaksho u Kiyivskij Rusi stal vikoristovuvali u 8 10 raziv ridshe nizh zalizo to v doderzhavnij period cej rozriv buv she bilshij U literaturi proces cementaciyi opisanij u traktati opublikovanomu v Prazi v 1574 roci Proces vinajshov Jogann Nussbaum z Magdeburga yakij rozpochav robotu v Nyurnberzi z partnerami u 1601 roci V Angliyi proces zapatentuvali v 1614 roci Na toj chas ponyattya vinahid mig polyagati lishe u vprovadzhenni novogo sposobu virobnictva galuzi chi produktu abo navit prostoyi monopoliyi Proces cementaciyi zaliza u 1722 roci opisav Rene Reomyur u svoyij knizi Mistectvo peretvorennya zvarnogo zaliza na stal Reomyur visunuv teoriyu navuglecyuvannya zaliza sho dala pershe naukove poyasnennya vidminnostej u vlastivostyah kovkogo zvarnogo zaliza i stali U chasi Reomyura vuglec she ne buv identifikovanij yak himichnij element i Reomyur jogo nazivav sirchano solevoyu materiyeyu abo goryuchoyu skladovoyu derevnogo vugillya Reomyur vidznachav sho dodayuchi sirchano solevu materiyu u m yake zalizo mozhna oderzhati stal Z 18 st cementovu stal viroblyati yak sirovinu dlya pereplavki u tiglyah i oderzhannya visokoyakisnoyi sho na vidminu vid cementovoyi stali bula chistishoyu vid domishok ne mala vklyuchati shlaku U Shveciyi protyagom majzhe 2 stolit z 18 st do 1 yi polovini 20 st vigotovlyali cementovu stal dlya eksportu v Angliyu osoblivo u Sheffild de yiyi pereplavlyali i oderzhuvali tigelnu stal U 1899 roci v Shveciyi v 6 pechah yaki todi diyali bulo virobleno 974 tonni cementovoyi stali Proces cementaciyiU rizni istorichni epohi proces cementaciyi provadivsya v riznih nagrivalnih agregatah i v riznih masshtabah vidpovidno do rivnya rozvitku tehniki Yaksho v starodavni chasi cementaciyu za 1 proces provodili lishe u nevelichkih ob yemah kilka kilogramiv metalu i u nevelichkih gornah abo na vidkritomu vognishi to u 18 19 stolittyah u razi potrebi dlya cogo procesu vikoristovuvalisya veliki cementuvalni pechi v yakih za 1 raz piddavali cementaciyi 10 20 t metalu Odnak sutnist procesu vid cogo ne minyalasya Vikoristovuvali zazvichaj derevno vugilnij poroshok Inkoli neveliku kilkist kuharskoyi soli Proces cementaciyi polyagaye u nasicheni zaliza vuglecem Zalizo poglinaye vuglec z vugillya i peretvoryuyetsya na stal Cementaciya mozhe buti poverhneva i naskrizna Glibina cementaciyi tobto tovshina sharu zaliza sho nasichuyetsya vuglecem zalezhit vid trivalosti perebuvannya jogo u kontakti z vugillyam j vidtak yiyi mozhna regulyuvati za bazhannyam Cementaciya zaliza zagotovki chi gotovogo virobu rozpovsyudzhuyetsya lishe na pevnij shar sho primikaye do jogo poverhni ne pronikayuchi daleko v glib jogo Procesom cementaciyi zaliznim virobam nadayetsya zdatnist utvoryuvati poverhnevij gart tobto tverdu zovnishnyu korku sho nadaye zalizu vlastivosti zagartovanoyi stali Ne tilki nemaye potrebi ale j nebezpechno nadavati zaliznij mashinnij chastini zanadto gliboku cementaciyu a vidtak i zanadto glibokij gart bo cim zmenshuyetsya tovshina v yazkogo yadra ciyeyi chastini a tomu zbilshuyetsya yiyi krihkist Yaksho treba otrimati metal sho vidriznyayetsya vsucil najbilshoyu tverdistyu hoch bi j na shkodu v yazkosti to cementaciyu prodovzhuyut dovshe i u rezultati vihodit vzhe ne ostalovane tilki na poverhni zalizo a vsya jogo masa peretvoryuyetsya na spravzhnyu stal Materialom dlya vigotovlennya podibnoyi stali sluguyut zalizni shtibi tovshinoyu 10 20 mm zavshirshki 60 100 mm i zavdovzhki 3 4 m Yaksho nagrivannya korotkochasne navuglecyuvannya vidbuvayetsya lishe na poverhni zaliza ale za trivalogo nagrivannya vuglec pronikaye postupovo po vsomu zalizu Cementaciya poverhneva Cementaciyi piddavali gotovij virib bo v comu razi vin dobre protistoyit tisnim i stiralnim zusillyam i v toj zhe chas ne maye vlastivostej krihkosti j lamkosti yakimi vidznachayutsya virobi sho skladayutsya z sucil zagartovanoyi stali Zavdyaki takim vlastivostyam ocementovanih zaliznih chastin yih shiroko vikoristovuvali u mashinobuduvanni same v roli takih mashinnih chastin sho mali vitrimuvati silne tertya na poverhni j vodnochas zaznavati udariv i strusiv U 19 stolitti dlya cementaciyi nevelikih virobiv yih 1 abo kilka virobiv vidrazu pomishali u zaliznij yashik vperemish z vugillyam germetichno zakrivali obmazuvali yashik vognetrivkoyu glinoyu i nagrivali na vidkritomu gorni napriklad kovalskomu Nagrivannya yashikiv krashe provoditi ne na vidkritomu vogni a u osoblivij zamknutij zharovij pechi Dlya pereshkodzhannya zalizu cementuvatisya u tih chastinah poverhni sho ne potrebuyut tverdosti varto lishe izolyuvati ci chastini poverhni predmetu sho cementuyetsya vid kontaktu z vugillyam i poslabiti yihnye nagrivannya Te i inshe dosyagayetsya obmazuvannyam tovstim sharom glini Dlya rivnomirnosti hodu procesu viddayut perevagu vikoristannyu yashikiv ne duzhe velikih u velikih zhar ne dosyagaye centralnih shariv zasipu yaksho jogo duzhe posiliti perezharyuyutsya shari sho prilyagayut do stinok Yashiki zakatuyut u pich na rolikah u holodnu abo u vzhe rozigritu pich zachinyayut dvercyata i dayut velikij zhar Yaksho pich bula holodnoyu vsya operaciya trivaye 24 godini yaksho rozigrita to 12 15 godin Distayut z yashikiv ocementovani virobi sho rozzhareni do chervonogo koloru kidayut u kazan z holodnoyu vodoyu de voni gartuyutsya Pri cementaciyi velikih predmetiv operaciyu dovoditsya inodi provoditi protyagom 48 godin i bilshe Okrim togo mozhna obmezhiti cementuyuchij proces lishe pevnimi bazhanimi chastinami poverhni U comu razi po pershe mozhna ne vitrachati nadaremno chas i material na zdijsnennya cementaciyi zaliznih chastin sho mozhut sluguvati u prirodnomu yihnomu vidi po druge ne pozbavlyati nadaremno mashinnu chastinu yiyi v yazkosti vlastivosti sho neobhidna z poglyadu micnosti Cementaciya naskrizna Budova vnutrishnoyi sklepinevoyi kameri anglijskoyi cementuvalnoyi pechi v yakij vlasne vidbuvayetsya proces cementaciyi Vertikalnij vgori i gorizontalnij peretin Cementuvalna pich pid chas roboti Vertikalnij peretin Materialom dlya vigotovlennya ostalenogo ne tilki z poverhni a v usij masi zaliza tobto cementovoyi stali vikoristovuvalisya zalizni shtabi tovshinoyu 10 20 mm zavshirshki 60 100 mm i dovzhinoyu 2 5 4 5 m Proces cementaciyi provadivsya u velikij polum yanij cementuvalnij pechi vid poverhni zaliza do jogo centru Zalizo u formi shtab pomishali u derevno vugilnij poroshok u zakritij yemkosti yashiku koriti z vognetrivkogo kamenyu i nagrivali do bilogo zharu Za trivalogo nagrivannya vuglec pronikaye postupovo po vsomu zalizu V pechi 2 yashiki korita kozhnij z yakih vmishaye do 10 t zaliza Inkoli bulo do 3 4 yashikiv Yashiki robilisya 8 15 futiv 2 5 4 5 m v dovzhinu i 2 5 3 futi 0 76 0 91 m zavshirshki j 3 futi 0 9 m zavvishki U yashiki pershim klali shar derevnogo vugillya grubogo pomolu na jogo poverhnyu pershij shar shtab zvarnogo zaliza tak shob mizh nimi buv prostir 1 2 3 4 dyujma 1 27 1 9 sm poverh cogo sharu zaliza nasipavsya shar derevnogo vugillya tovshinoyu 1 dyujm blizko 2 5 sm na nogo klavsya 2 j shar zaliza Cej proces povtoryuvavsya poki yashiki ne napovnyuvalisya do rivnya koli do krayiv zalishalosya 5 6 dyujmiv 10 12 sm Poroshok gotuvali z podribnenogo derevnogo vugillya z berezi jogo zmochuvali nevelikoyu kilkistyu pidsolenoyi vodi Na verhnij shar zaliza nasipalasya zvolozhena sumish starogo poroshku vid vugillya i vugillya zi smittyam ta vognetrivkoyu glinoyu do samogo verhu Ce robilosya dlya togo shob uskladniti mozhlive zajmannya vugillya pri nagrivanni Proces provaditsya bez dostupu kisnyu u yashiki voni mayut buti germetichnimi Konstrukciya pechi zabezpechuvala rivnomirne nagrivannya yashikiv U palivni zapalyuvalosya vugillya polum ya ohoplyuvalo korita znizu cherez polumenevi progoni i z bokiv j v takij sposib garyachi produkti gorinnya nagrivali yashiki Stinki pechi mayut otvori dlya prohodu robitnikiv dlya rozkladuvannya shtab Pid chas roboti ci otvori shilno zakrivayutsya Spochatku pidtrimuyetsya slabkij vogon yakij postupovo posilyuyetsya poki vnutrishnya poverhnya stinok pechi ne rozzharitsya do bilogo zharu ce dosyagayetsya priblizno na 7 dobu Rozigriti yashiki vitrimuvali u comu zharu vid 6 do 10 dniv abo poki vuglec ne pronikne dostatno gliboko u metal Yashiki nagrivalis do temperaturi 950 1000 C i vitrimuvalisya za ciyeyi temperaturi poki vuglec z derevnogo vugillya ne pronikne do seredini bruska abo poki ne bude absorbovana potribna kilkist vuglecyu Chas cementaciyi zalezhit vid vlastivostej samogo zaliza i yedinogo chasu dlya provedennya procesu nemaye Tomu u yashiki cherez specialni otvori pered pochatkom cementaciyi klali probni shtabi z togo samogo zaliza sho cementuvalosya Persh nizh pripiniti proces cherez bichnij otvir vijmayetsya 1 z shtab gartuyetsya i lamayetsya i po nij vizualno viznachayetsya chi dostatno daleko projshla karbonizaciya po puhircyah na poverhni i po zlamu Tovshina bilogo sharu bilya poverhni zlamu pokazuye na yaku glibinu pronik gart Yaksho dostatno to pripinyayut nagrivati pich i dayut yij ostignuti samij po sobi Shtabi vidbrakovuyutsya i sortuyutsya na kilka klasiv Ves proces vklyuchayuchi zavantazhennya nagrivannya i ostigannya zajmaye zazvichaj do 1 misyacya Kilkist vuglecyu yakij poglinaye zalizo zalezhit vid temperaturi Chim vona vishe tim bilshe zv yazanim z vuglecem staye zalizo todi yak chas nagrivannya navpaki v osnovnomu spriyaye lishe rivnomirnomu rozpodilu vuglecyu Dlya virobnictva cementovoyi stali vidbirali zvarne zalizo yakomoga krashoyi yakosti Oderzhani stalevi shtabi nadali vikoristovuvalisya 2 shlyahami abo dlya vigotovlennya pevnih predmetiv kuvannyam abo yak napivprodukt dlya podalshoyi pereplavki u tiglyah i oderzhannya Pereplavka dozvolyala pozbutisya shlaku yakij zalishavsya u shtabi cementovoyi stali pri rozplavlenni u tigli stal i shlak rozdilyalisya LiteraturaBrannstal Nordisk familjebok Uggleupplagan 4 Brant Cesti 1905 421 422 shved Blister steel Alexander Humboldt Sexton An Elementary Text book of Metallurgy C Griffin limited 1895 pp 124 125 angl The cementation process H M Boylston An Introduction to the Metallurgy of Iron and Steel J Wiley 1928 P 205 207 angl PosilannyaThe cementation process H M Boylston An Introduction to the Metallurgy of Iron and Steel J Wiley 1928 P 205 207 angl V Knabbe D Cementaciya Enciklopedicheskij slovar v 86 t 82 t i 4 dop SPb F A Brokgauz I A Efron 1890 1907 S 933 935 ros Brannstal Nordisk familjebok Uggleupplagan 4 Brant Cesti 1905 421 422 shved Brannstal Bonniers konversations lexikon Vol II Stockholm 1923 S 707 shved Brannstal Sveriges land och folk historisk statistisk handbok Norstedt 1901 S 683 684 shved Davnya istoriya Ukrayini v troh tomah Tom 3 Slov yano Ruska doba K Institut arheologiyi NAN Ukrayini 2000 S 117 124 418 425 ISBN 966 02 1396 4 t 3 K C Barraclough Steel before Bessemer I Blister Steel the birth of an industry The Metals Society London 1984 48 52 angl L art de convertir le fer forge en Acier et l art d adoueir le fer fondu ou de faire dea Ouvrages de fer fondu aussi finir que de fer forge Par Monsieur de Reaumur de l Academie Royale des Sciences A Paris 1722 William F Durfee The Development of American Industries Since Columbus VIII The Manufacture of Steel Popular Science Monthly Volume 39 October 1891 Pp 732 734 angl Blister steel Alexander Humboldt Sexton An Elementary Text book of Metallurgy C Griffin limited 1895 pp 124 125 angl