Основным материалом, с которым приходится иметь дело кузнецу, является
сталь, которая хорошо поддается ковке. Сталью называется сплав железа с
углеродом и другими элементами. Содержание углерода в стали не превышает
1,7%.
В зависимости от наличия в стали различных элементов и количества их
изменяются ее общие свойства и условия изготовления поковок. Например,
от марки стали, из которой изготовляются поковки, всегда зависят: 1)
время и температура нагрева; 2) режим нагрева; 3) количество нагревов
(выносов) при изготовлении поковки; 4) мощность ковочного оборудования;
5) методы и приемы изготовления поковок; 6) условия охлаждения поковок;
7) режим термической обработки.
Стали обладают определенными свойствами, которые можно подразделить на
три группы: физические, механические и технологические.
К основным физическим свойствам сталей относятся удельный вес,
теплоемкость, температура плавления и теплопроводность. Из физических
свойств стали для кузнечного производства наиболее важное значение имеют
теплоемкость и теплопроводность.
Теплоемкостью называется количество тепла (в больших калориях),
необходимое для нагревания 1 кг массы вещества (металла) на один градус
(1°С). Теплоемкость стали изменяется в зависимости от содержания в стали
тех или иных элементов.
Удельный вес — это вес единицы объема тела (например, вес 1 м3 или 1 см3
стали). Удельный вес стали также изменяется в зависимости от состава
стали, но в небольших пределах. Для расчетов в кузнечном производстве
практический средний удельный вес стали можно принять равным 7,85 (вес 1
м3 стали будет равен 7,85 т).
Теплопроводность — это свойство передавать тепло от одной, более
нагретой частицы вещества к другой, менее нагретой, которая
непосредственно с ней соприкасается. Например, если металлический пруток
нагреть с одного конца, то тепло на другой, холодный, конец прутка будет
распространяться посредством теплопроводности. Примером теплопроводности
является также передача тепла с поверхности внутрь слитка при нагреве
его в печи.
Из механических свойств стали наиболее важными являются:
1) прочность — способность стали сопротивляться разрушению под действием
внешних сил; чем крепче сталь, тем большую нагрузку она выдерживает;
2) твердость — способность стали сопротивляться вдавливанию в нее
посторонних тел; твердость стали определяется ка специальных приборах
(Бринелля, Роквелла и др.) вдавливанием в испытываемый образец стали
твердого стального шарика или алмазного конуса: чем больше вдавливается
шарик или конус в образец и чем больше лунка, остающаяся на образце, тем
сталь мягче;
3) пластичность — способность стали изменять свою форму без разрушения
под действием внешних сил и сохранять ее после прекращения действия этих
сил;
4) вязкость — свойство стали изменять свою форму без разрушения при
значительных ударных нагрузках;
5) ковкость—способность стали обрабатываться давлением — ковкой,
прокаткой, волочением и т. д.;
6) упругость—способность стали изменять свою форму без разрушения под
действием внешних сил и восстанавливать ее после прекращения действия
этих сил.