Калильные жидкости. — Скорость охлаждения накаленной стали (см. Закаливание) зависит от величины и формы предмета, от темп. нагрева, от количества охлаждающей жидкости и, наконец, — от свойства жидкости, т. е. от ее теплоемкости, теплопроводности и температуры ее кипения; кроме того, еще зависит от способа погружения данного предмета в жидкость и от более или менее спокойного состояния частиц жидкости. Закаливающей средой могут быть всевозможные жидкости или тела, обладающие способностью быстро отнимать теплоту, как, например, чистая вода или вода с примесью разных солей, щелочей и кислот; разного рода жиры: масло, сало, воск, глицерин, стеарин; кроме того, ртуть и даже разные металлы в расплавленном виде, как, напр., олово, свинец, цинк и сплавы этих металлов, наконец, и самый воздух. Как по своей дешевизне и удобству употребления, так и по энергической способности отнимать теплоту, вода считается самою употребительною жидкостью для закалки. Но вследствие ее низкой температуры кипения выделяющийся пар мешает непосредственному прикосновению воды к металлу и, окружая его оболочкой дурного проводника, замедляет дальнейшую отдачу теплоты. Если принять меры для удаления образующегося пара, то напротив — быстрое его образование, сопряженное с поглощением теплоты, способствует ускорению охлаждения. Способы для удаления собирающегося пара на поверхности закаливаемого предмета следующие: во-первых, медленное погружение предмета в охлаждающую жидкость, при чем пар выделяется свободно. Во-вторых, закалка в струе воды: этот способ действует очень сильно вследствие постоянно свежего притока холодной воды и быстрого удаления образующегося пара. В-третьих, посредством спрыскивания, т. е. раздробления падающей воды на мелкие струи в виде дождя. В-четвертых, помощью пульверизации, т. е. сильного спрыскивания пылью воды. Водяная пыль, падая с большой силой на раскаленную поверхность, очень энергично испаряется, пар устраняется быстро, и охлаждаемая поверхность принимает очень равномерную закалку. Последние два способа применяются для закалки больших предметов, как, напр., стальных броневых плит. Для получения более сильной поверхностной закалки прибавляют к воде поваренную соль, известь, поташ и др. соли калия или подкисляют ее различными кислотами, увеличивающими теплопроводность охлаждающей жидкости. Для сравнения закаливающей способности чистой воды с другими растворами приводим следующие результаты:
| Время охлаждения |
Предел упругости в атмосфере |
Сопротивление разрыву в атмосфере |
Удлинение в процентах | |
|---|---|---|---|---|
| Чистая вода | 15 сек. | 11600 | 15300 | 5,0 |
| Вода с 5% извести | » | 12600 | 15100 | 5,9 |
| Вода с 5% повар. соли | » | 12000 | 14900 | 6,5 |
| Вода с 5% циан. калия | » | 12000 | 14800 | 7,3 |
| Вода с 5% поташа | » | 11900 | 15000 | 6,0 |
Для уменьшения закаливающего действия воды прибавляют разные вещества, уменьшающие ее теплопроводность. К ним принадлежат: мыло, декстрин, аравийская камедь, спирт и проч. Для сравнения приводим несколько опытов.
| Время охлаждения |
Предел упругости в атмосфере |
Сопротивление разрыву в атмосфере |
Удлинение в процентах | |
|---|---|---|---|---|
| Чистая вода | 15 сек. | 11600 | 15300 | 5,0 |
| Вода с 5% мыла | » | 4200 | 7000 | 12,3 |
| Вода с 45% спирта | » | 9600 | 11200 | 2,6 |
| Пиво | » | 3600 | 6400 | 13,9 |
| Молоко | » | 3700 | 6300 | 16,3 |
Кроме того, температура воды имеет тоже влияние на степень закалки.
| Время охлаждения |
Предел упругости |
Сопротивление разрыву |
Удлинение | |
|---|---|---|---|---|
| Вода при 0° | 15 сек. | 12000 | 14700 | 4,7 |
| Вода при 50° | » | 11200 | 13000 | 2,7 |
| Вода при 75° | » | 6200 | 8400 | 4,5 |
| Вода при 100° | » | 3100 | 5400 | 24,8 |
| Вода при 100° | 60 сек. | 3700 | 6200 | 12,5 |
| Брусок отожженный | » | 3300 | 5200 | 26,0 |
Для более нужной закалки и для предметов сложной формы во избежание коробления и трещин, равно как и в тех случаях, где можно опасаться взрыва от погружения раскаленных предметов больших размеров в воду, употребляется конопляное и льняное масло. Все орудийные принадлежности, как, напр., стволы, трубы, скрепляемые оболочками и кольцами, закаливаются в масле. Для специальных случаев употребляются разного рода жиры. Таблица показывает их относительное влияние на закалку.
| Время охлаждения |
Предел упругости |
Сопротивление разрыву |
Удлинение, в проц. | |
|---|---|---|---|---|
| Чистая вода | 15 сек. | 12400 | 16762 | 5,9 |
| Сало | » | 11300 | 14882 | 5,0 |
| Льняное масло | » | 10900 | 14882 | 5,7 |
| Минеральное масло | » | 8300 | 10800 | 6,0 |
| Керосин | » | 5300 | 8000 | 6,5 |
| Глицерин | » | 5200 | 7800 | 8,5 |
| Смола | » | 4200 | 6900 | 13,5 |
Что касается расплавленных металлов, то и они, наподобие вышеупомянутых жидкостей, могут сообщать закалку. Erolimek для обозначения относительной способности металлов отнимать теплоту советует брать произведение из разности температур нагретого предмета и охлаждающей жидкости на коэффициент теплопроводности жидкости. Из этого оказывается, что наиболее энергичным отнятием теплоты отличается ванна из расплавленного олова. Однако на основании опытов оказывается, что хотя олово, свинец, цинк обладают свойством быстро отнимать теплоту, но это отнятие совершается только в начале погружения; дальнейшее же охлаждение совершается гораздо медленнее, чем при охлаждении в воде и окончательно вода закаливает сильнее. Самую большую степень закалки можно достигнуть, охлаждая нагретую сталь в ртути. Но вследствие ее дороговизны и выделяющихся зловредных паров этот способ закалки практикуется очень редко. Металлические ванны имеют то неудобство, что они очень дороги и что трудно удержать металл при одной температуре. Однако, несмотря на это, металлические ванны все более и более входят в употребление Благодаря их большой теплопроводности и отсутствию образования пара отнятие теплоты совершается очень равномерно, и вследствие этого молекулярные превращения и сжатие частиц внутри охлаждаемого предмета совершаются боле правильно, что влияет на уменьшение вредных напряжений. Поэтому в тех случаях, где сложность формы предмета затрудняет закалку в воде, металлическая ванна может принести большую услугу. На некоторых заводах свинцовые ванны с успехом применяются для закалки даже очень крупных предметов, как, например, больших броневых плит.