Нпк “Изучение «якутского металла», полученного сыродутным методом”

VIII Республиканская научно - практическая конференция «Шаг в будущую профессию» посвященной 100 - летию со дня рождения Р.А.Кулаковского

Секция:Металлообработка.

Исследовательская работа

"Изучение «якутского металла», полученного сыродутным методом"

Автор: Винокуров Александр Степанович.

Студент ГБОУ Профессионального лицея №7

Республика Саха (Якутия), г. Якутск

Курс «Изготовитель художественных изделий из металла»

2 год обучения

Руководители:Готовцев Роман Ильич

Мастер п/о.

ГБОУ Профессионального лицея №7

Республика Саха (Якутия), г. Якутск

с.т. 89246611986

Куприянов Михаил Дмитриевич

Преподаватель спецдисциплин, мастер п/о.

ГБОУ Профессионального лицея №7

Республика Саха (Якутия), г. Якутск

с.т. 89644267603

2014 г.

Оглавление

1.Введение…………………………………………………………….….…..3

2. История железоделательного производства якутов…………….….……4

3. Практическая часть………………………………………………………..5

4. Заключение…………………………………………………………….…..7

5. Список использованной литературы……………………………………..8

6. Приложения………………………………………………………….…….9

Введение

Актуальность: В наше времяоткрывается широкая перспектива интенсивноговключения сырьевых ресурсовдляразвития современных технологий по обработке металловивозрождениютрадиционных ремесел. В связи с этим постепенностали возрождать древний сыродутный способ получения железа. Для получения железа сыродутным способом от мастератребуется большоеумение, сноровка, знаниеи определенныепроизводственныенавыки. Каждый кузнецстарается вложитьв выплавкевесь свой опыт, внести что-нибудьновое. Способы получения железа неизменно следуют старымтехнологиям,ноимеют свои особенности, которые пока неизучены.

Внастоящее время историко-этнографическое изучение железоделательного производстваякутов приобретаетне только научную, нои социально-экономическуюзначимость. На базе технологических знаний,навыков и умений старыхплавильщиков возможно усовершенствованиепроизводства, согласнотребованиям нового времени. Для выхода на Российский и международный уровень нужно изучить не только историю, но и качество конечного материала.

Объект исследования: Изучение металла, полученного сыродутным методом.

Предмет исследования: Исследованиекорпуса хомуса изготовленного из металла полученного сыродутным методом из руды местности «Мегино- Алдан»

Цель:Определение химического состава корпуса хомуса изготовленного из металла, полученного сыродутным методом из местного сырья.

Гипотеза: Изучение материала полученного сыродутным методом способствует не только улучшение качества изготавливаемого изделия, но и сохранению и развитиюкультурыжелезоделательного производства.

Задачи:

1.Изготовить изделие изметалла, полученногосыродутным методом.

2.Изучить и провести лабораторный анализ железа полученного изделия.

Новизна:Проведениеспектральногоанализа железа.

История железоделательного производства якутов

(К. Д. Уткин- докторфилософскихнаук,кандидатисторическихнаук, профессор), рассказал что,нашипредки былизнакомысметаллом еще до н. э.. Примерно (1500-1000г.г.) дон. э.

Еще доЕгипта, до Кавказа даже до Индии на Алтае появились первые железоделательные производства. Среди множества евразийских племен были и наши предки якуты.

Якуты когда прибыли на среднюю Лену они сразу начали заниматься металлургическим производством.

Древние якуты определяли по цвету горящего угля, как идет термический процесс. Температура внутри печи составляло около 1300-1500 градусов С.

Семь разных продуктов получали и каждый сорт называли по разному. Самую лучшую сталь называли «сурэх- тимир», что в переводе означает сердце металла.

Из рассказа Лазаря Афанасьева (публицист, краевед, основатель «Учения

Айыы»).

Ремесленные, особенно кузнечные профессии ценились выше шаманских. Умение изменять природный материал, обрабатывать камень, выплавлять железо считалось особым дарованием.

(К. Д. Уткин). После присоединения Якутии к России народное ремесло постепенно пришло в упадок. Искусству якутских мастеров пришлось столкнуться с производственной мощью Тулы и Урала. В отличии от русских, якуты не спешили объединяться и делиться своими секретами, развитие их практически остановилась.

Через 200 лет после воеводы Пушкина в XIXВ. мастерство якутских кузнецов не производило впечатления на пришлых людей.

Секреты искусства якутских мастеров передавались из поколения в поколение. Но если отец думает, что сын не сможет продолжить это ремесло, то он свои секреты не передавал. Вот такие были строгие законы.

Из рассказа Михаила Кривошапкина (кузнец из села 1Хомустах Намского улуса).

Железо выкованное из местной руды очень трудно поддается, требует труда и сноровки и самое главное это выплавка и дальнейшая обработка. Для этого требуется вложить в это дело всю душу и заниматься постоянно. Издревле известно, что «Якутский металл» по качеству не уступает «привозным» металлам, где то даже лучше.

Практическая часть

Семинары по возрождению якутского кузнечного дела под руководством нашего мастера производственного обучения Готовцева Романа Ильичапроводились три раза в этом году. Весной, летом и осенью. Особенно удачным был осенний семинар. Проводился семинар в Усть- Алдане, где были приглашены мастера и ученики из разных улусов.

Руда была доставлена из местности «Мегино- Алдан». При выплавке было израсходовано 27кг.руды, 10 мешков древесного угля и3кг флюса.Плавильная печь небольшая1,2 м. высотой, диаметром примерно 0,5м. С 6:30часов утрадержали внутри печи 1300-1500 градусов С, в 7:00загрузили первую партию руды. Призагрузке 1 кг руды заполняютпечь углем полностью, а сверху загружается заранее приготовленная, измельченная до однородной фракции и перемешанная руда с флюсом. Ивсе это горит около 20-25 минут. Когда все возгорается,в плавильную печь заново загружается уголь ируда. И так последовательно продолжается в течении 6 часов. Работа очень трудоемкая, грязная и не смотря на холодный осенний день очень жаркая.

В 13:40 произошло самое главное, долгожданное событие,выход из печи крицы.

В итоге был получен небывалый результатвыхода крицы с небольшой плавильной печи - 8кг, 700 гр.

В последующем после дальнейшей обработки, был изготовлен хомус и отправлен на определение химического состава металла.

Анализ произведенный ФГБУН Институтом физико - технических проблем Севера им. В.П.Ларионова СО РАН, Лаборатория разрушающих и других видов испытаний на оптико - эмиссионном спектрометре «FOUNDRY-MASTERUVR», дал следующие результаты:

Углерод C - 0,98

Кремний Si - 0,05

МарганецMn - 0,02

ХромCr - 0,006

НикельNi - 0,02

ФосфорP - 0,02

СераS - < 0,003

МедьCu - 0,003

АлюминийAl - 0,01

Железа Fe - ост.

Эти данные показывают, что мы получили металл относящийся к высокоуглеродистым сталям с пониженным содержанием марганца и кремния.

Для сравнения:см. таблицу в приложении.

Углеродистая качественная сталь по (ГОСТ 1050 - 88) выпускается с массовым содержанием углерода до C - 0,60. Из них делают ответственные детали машин и механизмов, поковки, штамповки, калиброванные прутки, серебрянку - светлые круглые прутки точных размеров со специальной отделкой поверхности.

Высокоуглеродистая сталь - сталь с содержанием углерода свыше 0,6% (до 2%).

Назначение и изготовление

Их основное назначение - это получение канатной проволоки. При изготовлении применяют патентирование, быстро охлаждают до получения мелкозернистой структуры Ф+П (феррит + перлит) и тут же подвергают холодной деформации - волочению. Сочетание ультрамелкой структуры и наклепа позволяет получить в проволоке механическое напряжение = 3000 - 5000 МПа. Из-за малой вязкости конструкционные детали из этой стали не делают. Для изготовления подшипников используют легированные хромом (от 0,35 до 1,70 % (масс.)Cr) стали марок ШХ4, ШХ15, ШХ15СГ, ШХ20СГ, содержащие 0,95-1,05 % (масс.) углерода (ГОСТ 801-78. Сталь подшипниковая.).Из высокоуглеродистой стали изготавливают стальную дробь ДСЛ (литая), ДСК (колотая) и ДСР (рубленая) для дробеструйной обработки поверхностей - абразивной очистки или упрочнения (ГОСТ 11964-81.Дробь чугунная и стальная техническая.).Для изготовления пружин применяют проволоку из сталей КТ-2 (0,86-0,91 % (масс.) C) и 3К-7 (0,68-0,76 % (масс.) C).

Сварка

Стали, содержащие свыше 0,6% углерода, свариваются значительно хуже, чем среднеуглеродистые, в которых углерода содержится от 0,25 до 0,6%. Высокоуглеродистые стали очень склонны к закалке и образованию трещин в переходной зоне и зоне термического влияния. Поэтому при их сварке применяется наконечник с меньшей тепловой мощностью, равной 75 л/час на 1 мм толщины металла. Пламя должно быть восстановительным или с небольшим избытком ацетилена. При окислительном пламени происходит усиленное выгорание углерода и шов получается пористым. Предупреждение появления закаленных зон и трещин осуществляется предварительным и сопутствующим подогревом до 200 - 250°. Присадочным материалом служит проволока Св-15, содержащая углерода от 0,11 до 0,18%, или Св-15Г по ГОСТ 2246-54. Предпочитается левый способ сварки. После сварки необходима нормализация. Получить наплавленный металл с высокими механическими свойствами при сварке этих сталей можно также, применяя присадочную проволоку с нормальным содержанием углерода, но легированную хромом (0,5 - 1%), никелем (2 - 4%) и марганцем (0,5 - 0,8%). При сварке металла толщиной менее 3 мм предварительный подогрев не производится.

Заключение:

Современные мастера изготовители художественных изделий из металла стремятся создать изделия из местного сырья, которые могли бы конкурировать не только в Российском, но и в международном рынке.Не каждому удается провести анализ полученного материала. Наши институты работают с предприятиями заказчиками. Отдельные мастера могут заказать анализ, если могут оплатить работу дорогостоящих лабораторных испытаний.

По результатам спектрального анализа корпуса хомуса (изготовленного из металла полученного сыродутным методом из руды местности «Мегино- Алдан») народного мастера Р. И. Готовцева, является доказательствомотом, что из местногосырья,можно изготовить изделие,качествоматериала которого, не уступает заводским.

Список использованной литературы.

1. Антонов Н.К. «О якутских металлургических терминах»

2. Антонов Н.К. «Кузнецы и их ремесло в олонхоНюргунБоотур Стремительный»

3. Боло С.Н. «Прошлое якутов до прихода русских на Лену»

4. Гоголев З.В. «Якутия на рубеже XIX - XXвв»

5. Иванов В.Ф. «Историко - этнографическое изучение Якутии XVII - XVIIIвв»

6. Ксенофонтов Г.В. «Ураангхайсахалар»

7. Константинов И.В. «Ранний железный век Якутии»

8. Лямин И.В. «Художественная обработка металлов»

9. Маак Р.К. «Вилюйский округ Якутской области»

10. Миддендорф А.Ф. «Путешествие на север и восток Сибири»

11. Никифоров В.М. «Технология металлов»

12. Окладников А.П. «Прошлое Якутии до присоединения к русскому государству»

13. Пекарский Э.К. «Словарь якутского языка»

14. Сарычев Г.А. «Результаты раскопки кургана около г. Якутска»

15. Серошевский В.Л. «Якуты»

16. Струминский М.Я. «Кустарный способ добычи руды и выплавки из нее железа якутами»

17. Уткин К.Д. «Черная металлургия якутов второй половины XIX - начала XXвв»

18. Уткин К.Д. «Мастера хомуса - носители металлургической культуры якутов»

19. Уткин К.Д. «У порога размышлений»

Шмаков В.Г. «Кузница в современном хозяйстве»

Приложения.

Сравнительная таблица характеристик ножей из высокоуглеродистой и нержавеющей стали

Высокоуглеродистая сталь

Нержавеющая сталь

Сталь

°

Очень твердая и острая.

x

Более мягкая, чем высокоуглеродистая сталь, ее качества не столь же хороши как у высокоуглеродистой стали.

Сохранение остроты

°

Чрезвычайно долго держит заточку в течении продолжительного времени без необходимости подточки.

x

Достаточно быстро требует повторной заточки, по сравнению с ножами из высокоуглеродистой стали.

Сопротивление ржавчине

x

Без надлежащей заботы могут ржаветь.

°

Нержавеющая сталь не ржавеет.

Легкость заточки

°

Легко поддерживать ножи в достаточной остроте даже для новичка.

x

Сложнее добиться остроты и нуждается в более частой заточке.

Крица полученная из руды местности«Мегино- Алдан»

Изготовление хомуса

В лаборатории ФГБУН Института физико - технических проблем Севера им. В.П.Ларионова СО РАН.