Воронение. Практическое руководство по химическому окрашиванию железного металла

IV. ХИМИЧЕСКОЕ ОКРАШИВАНИЕ ЖЕЛЕЗА ПОМОЩЬЮ НАГРЕВА. ЦВЕТА ПОБЕЖАЛОСТИ

Железо и железные сплавы при нагревании покрываются тонкой пленкой железных окислов самых разнообразных цветных оттенков; это — так называемые «цвета побежалости».

Явление цветов побежалости основано на том, что на омываемой воздухом поверхности металла образуется просвечивающая пленка окислов, которая по мере последовательного наращивания принимает в последовательности спектральной шкалы цветов так называемые «цвета тонких пленок». Это — так называемое явление оптической интерференции, примером которого служат известные из физики «Ньютоновы кольца».

Обычно определенные цвета побежалости относят неопределенным же температурам нагрева. Часто приводятся даже цифры температур, соответствующих всей гамме этих цветов. Примерно, эта зависимость цвета от температуры нагрева представляется в виде такой таблицы:

Строгого совпадения во всех встречаемых таблицах (и в обозначении цветов и в фиксировании температур) искать не приходится. Ведь качественная оценка цвета — дело чисто субъективное. Главное же, существенное влияние на расцветку вещи оказывает продолжительность нагрева. И действительно более или менее продолжительной обработкой можно вызвать посинение железа при температуре более низкой, чем считающаяся необходимой для вызова даже соломенно-желтой окраски. Точно так же соломенно-желтый налет на железо-стальные изделия можно навести, выдержав последние необходимое число минут при температуре, на несколько десятков градусов более низкой, чем 220°.

С другой стороны, можно поставить нагреваемые предметы в условия, при которых желательные цветовые тона получались бы при сравнительно более высоком нагреве.

Для практической работы лучше предпочесть более низкие степени нагрева с более продолжительной выдержкой, так как пленки в таком случае получаются более прочными. Однако практически же для каждого цветового нюанса существует температурный предел, ниже которого он не получается.

Цвета побежалости можно вызывать как на закаленной, так и незакаленной стали и на ковком железе и чугуне столь же хорошо, как и на сталях. При этом состав сплава и структура поверхностной пленки оказывают заметное влияние. Закаленный металл принимает нюансировку медленней, чем мягкий. Значительно сказывается загрязненность поверхности металла. Наконец имеет значение и чисто механическое состояние поверхности металла, степень ее гладкости или шероховатости и т. п.

Цвета побежалости, особенно желтых и темно-синих тонов, находят обширное применение при производстве мелких железных я стальных изделий: пуговиц, кнопок, планшеток, пружин, разных инструментов и т. д. Выбор цвета окраски инструмента (или вообще закаливаемого изделия) сопряжен с его назначением, формой рабочей части (острое или тупое лезвие), родом материала, по которому будет работать инструмент, и т. п.

Процесс появления и смены цветов побежалости совершается довольно быстро и потому при воронении металла по этому способу требуется высокая степень опытности; предмет нельзя недодержать или передержать. В заводских условиях для массового производства применяют специальные нагревные печи, дающие совершенно равномерный и надлежаще растянутый во времени нагрев. При любительской же работе такими печами воспользоваться нельзя, и приходится прибегать к таким простым средствам как горно (раскаленные древесные угли), примус или паяльная лампа, кухонная плита, песчаная баня и тому подобное.

На раскаленных угольях или на примусе или паяльной лампе, плите и т. п. воронить изделия нагревом можно лишь при незначительности размеров последних; для более же крупных вещей крайне затруднительно добиться равномерности окраски. Как только изделие приняло необходимый цветовой нюанс его снимают с горна щипцами и, поводя по воздуху, охлаждают.

Более крупные и ответственные изделия предпочтительно нагревать на песчаной бане (см. «Работы в лаборатории химика-любителя»). Можно класть предметы непосредственно на песок бани. Но более правильно погружать их в песок так, чтобы виднелась только небольшая часть поверхности для возможности наблюдения за сменой цветов. В этом случае будет достигнута максимально возможная для любительской работы равномерность окраски Песчаная баня должна быть накалена еще до погружения воронимых изделий в песок.

В случае стальных закаленных изделий (инструменты) окраску в цвета побежалости соединяют с отпуском. Обычно для этого пользуются, помимо песчаных бань, масляными банями (см. «Работы в лаборатории химика-любителя»), или же ваннами из расплавленного металла (обычно сплав олова со свинцом), точка плавления которого как раз соответствует температуре отпуска (одновременно температуре появления требуемого цвета побежалости).

Обычно для стальных инструментов, от которых прежде всего требуется высокая твердость (таковы инструменты для обработки железа, стали и твердого камня, бритвенные лезвия, хирургические инструменты, грабштихели, штампы, волочильные очки и т. п.), придерживаются отпуска на побежалость до желта; до пурпурно-красных тонов отпускают обычно деревообрабатывающие инструменты; лиловый до черно-синего цветов сообщают изделиям, от которых требуется упругость (часовые пружины, пилы, ножи, вилы и т. д.).