Илья Мельников - Художественная обработка металла. Коррозия и термическая обработка

Одним из широко известных способов защиты художественных изделий являются сусальное золочение и серебрение, представляющее способ покрытия изделий драгоценными металлами.

Этот вид защиты заключается в том, что на поверхность изделия наклеиваются тончайшие листочки золота, серебра или двойника – двухслойного листочка из серебра и золота, а также потали – из серебра и меди.

В глубокой древности на Руси этим способом широко пользовались для золочения крыш, шпилей, церковных глав, крестов и других элементов архитектуры, выполненных из металлов, а также для золочения дерева и других неметаллических материалов.

Чтобы получить тончайшие листочки, золото или серебро расковывали между специальными прокладками, которые приготовляли из оболочки говяжьих внутренностей. Такие прокладки позволяли получать гладкие и очень тонкие листочки золота и серебра. Выделывание из золота тончайших листочков для золочения называли золотобойным мастерством, известно оно было с глубокой древности.

В изготовляемых "блокнотиках" или "книжечках" насчитывается 60 тончайших золотых листочков размером 6х12 см, между которыми проложена папиросная бумага, чтобы они не слипались между собой. Вес такой книжечки примерно 1,5 г. Золото можно довести до толщины, меньше 0,0001 мм и листок площадью в один квадратный дециметр будет весить всего 13 миллиграммов. Такое золото становится прозрачным и пропускает зеленые лучи, но для золочения оно применяется редко, так как становится непрочным. Обычно для получения желтого сусального золота применяется золото, лигатуренное медью от 930 до 990 пробы, но иногда для получения цветного зеленого золота, чтобы разнообразить оттенки позолоты, применяют 750 пробу, лигатуренную серебром.

Золочение может быть матовым морданным и блестящим полиментарным. Для того, чтобы получить матовую позолоту применяют специальный морданный лак, состоящий из старой натуральной олифы, мелко размолотого сурика и камеди (вишевого клея), который иногда разводят скипидаром. На подготовленное изделие наносят морданный лак, дают ему слегка просохнуть и на отлип кладут сусальное золото. Листочки берут при помощи специальной кисточки, слегка смазанной коровьим маслом. Золото пристает к кисточке, однако и к лаку липнет сильнее.

Чтобы получить блестящее золото, применяют полимент, состоящий из жирной, тщательно очищенной глины, пчелиного воска, мыла, сала, а иногда и яичного белка. Вся эта смесь варится и тщательно перемешивается.

Готовый полимент наносят ровным тонким слоем на изделие, подлежащее золочению, просушивают и тщательно шлифуют. Затем изделие смачивают и быстро накладывают золото.

В давние времена железные изделия перед золочением специально подготавливали, многократно покрывая поверхность железным суриком или охрой, разведенной на масле. Таким образом, между железной основой и золотым покрытием оказывался слой краски, исключающий возможность непосредственного контакта между золотом и железом, а значит, и невозможность возникновения гальванопары. Сусальное золочение по железу является очень прочным.

Термическая обработка означает воздействие на металлы, которое изменяет их строение и свойства.

При механической обработке в металлах и сплавах возникают внутренние напряжения. Например, при обработке стали давлением, с повышением степени деформации внутреннее строение ее кристаллической решетки изменяется и кристаллы принимают неестественное напряженное состояние. Этот процесс продолжается до тех пор, пока все кристаллы не вытянутся в виде волокон в направлении действия силы давления. Происходит это при холодной обработке металла. В результате изменяются его различные свойства – твердость и прочность повышаются, а удлинением понижаются. Если продолжать обработку, могут произойти трещины, разрывы. Чтобы вернуть стали первоначальные свойства, необходимо вывести структуры из напряженного состояния и придать им вновь устойчивое положение, иными словами, нужна рекристаллизация. Для этого необходима тепловая или термическая обработка металла.

При термической (тепловой) обработке необходимо нагревание металла до определенной температуры, выдержка при этой температуре и затем охлаждение с нужной скоростью. Различают несколько видов термической обработки: отжиг, нормализацию, закалку, отпуск, химико-термическую обработку.

Отжигом называется вид термической обработки, при котором изделия нагревают до определенной температуры, выдерживают определенное время при этой температуре и затем медленно охлаждают, достигая устойчивой равновесной структуры стали.

Основное назначение отжига – получение равновесной структуры, поэтому при отжиге, как правило, детали охлаждают медленно. К примеру, углеродистые стали – со скоростью примерно 200°С, а легированных – 30-100°С/ч.

Отжиг улучшает обрабатываемость, повышает пластичность, уменьшает остаточные напряжения и т.д. Производят его в электрических печах. Обрабатываемый металл нагревают при температурах 650 – 720°С 2 – 3 часа, а затем охлаждают вместе с печью.

В случае нагрева изделия в кузнечном горне, самой хорошей средой охлаждения является сухая, просеянная зола, которую подогревают в горне и закапывают в нее охлаждаемое изделие. Для этой цели используют еще нагретый чистый песок.

В производстве художественных изделий отжиг применяют при ковке, штамповке, дифовке, чеканке.

Во время отжига нужно следить, чтобы не произошло пережога, который вызывает окисление и оплавление границ зерен, резкое падение крепости и пластичности. Иногда изделие совершенно рассыпается.

Структура металла при пережоге не поддается исправлению, изделие подлежит переплавке.

Нормализацией называется вид термической обработки, применяемой в основном для стальных изделий. Изделия нагревают и затем охлаждают на спокойном воздухе.

В зависимости от количества углерода, содержащегося в стали, нормализация вызывает различные измения ее свойств.

Для малоуглеродистых сталей нормализация заменяет отжиг, так как при этом структура получается почти такой же, как и после отжига, однако процесс протекает быстрее и поэтому он более экономичен.

Нормализацию производят для повышения механических свойств стали, а также для улучшения обрабатываемости резанием.

Для высокоуглеродистых, легированных сталей нормализация является по существу закалкой.

Закалкой называют вид термической обработки, при которой изделию придают высокую твердость, упругость и прочность. Однако при закалке с повышением твердости сталь становится более хрупкой. Процесс закалки заключается в нагреве изделия до высокой температуры (740 – 850°С), выдержке и быстром охлаждении до 400 – 450°С с разной скоростью в разных средах – масле, воде, соляных и иных растворах. Как правило, скорость охлаждения должна быть не меньше 150°С в секунду, т.е. охлаждение должно произойти за очень короткий интервал времени – 2 – 3 секунды. Охлаждение ниже 300°С может произойти при любой температуре, так как полученная при закалке структура достаточно устойчива и скорость дальнейшего охлаждения на нее не оказывает влияния.