Выявление новых свойств металлических материалов
К сожалению, но это правда, мы плохо знаем и часто недостаточно эффективно используем тот металл, который в настоящее время извлекается из верхних слоев оболочки Земли и перерабатывается в технических целях. Между тем весь накопленный послевоенной физикой, химией и металловедением опыт показал, что для конструирования металлических материалов их чистота и совершенство строения имеют жизненно важное значение.

Что такое металлы?
Еще 200 лет назад М. В. Ломоносов дал определение: «Металлы суть тела светлые, которые ковать можно». Они имеют специфический блеск и высокую пластичность, кроме того, обладают и другими важными физическими и химическими свойствами: высокой электропроводностью, теплопроводностью, сверхпроводимостью при определенных условиях.

Кристаллическая материя
Как правило, примеси взаимодействуют с дефектами кристаллов, что наглядно видно на ямках травления. Перспективным методом для наблюдения дефектов кристаллической структуры на атомном уровне служит ионная микроскопия. Современные электронные микроскопы позволяют получать раздельное изображение двух точек, удаленных друг от друга на стомиллионные доли сантиметра. С помощью обычных электронных микроскопов с напряжением 50—100 тыс. вольт невозможно получать хорошее изображение, если «толщина»  объекта исследования превышает десятитысячные доли миллиметра.

Применение металов
Все металлы и сплавы делятся условно на черные и цветные. К первым относятся железо и его сплавы — стали и чугуны, ко вторым — все остальные. Многие из них жаропрочны и жаростойки в активных газовых средах, химически стойки в кислотах и щелочах, морской воде, иным свойственна высокая электропроводность и другие ценные качества. Возьмем, например, магнитные свойства металлов.

Развитие знаний
Многие полученные ранее данные о структуре и свойствах металлов и сплавов сейчас устарели, так как были определены на недостаточно чистых металлах. Многим металловедам теперь хорошо известно, что эксперименты на случайных, «грязных» образцах не только бесполезны, но даже вредны, поскольку могут привести к ложным выводам, одинаково вредным и для теоретических обобщений и для практических целей. Однако служба получения особо чистых бездефектных металлов, определения их констант и свойств, оценка влияния примесей и легирующих элементов, из-за перегрузки повседневными задачами, не находится пока на должном уровне. Здесь мало работает квалифицированных специалистов и организаций.

Главный металл
Из истории развития металлургии. Металлургия — получение металлов из их природных соединений (руд) — зародилась в глубокой древности. На протяжении сотен тысяч лет для изготовления орудий труда и оружия человек использовал камень. На смену камню пришел металл сначала в виде найденных самородков золота, меди, серебра, метеоритного железа, затем металл, который люди уже научились получать из руд. За 4—5 тысяч лет до н. э. начали разрабатывать медные руды и применять изделия из меди.

Термоядерные реакторы
На примере материалов, делящихся на ядерном уровне, полупроводниковых, сверхпроводниковых и др. известно, что физические свойства элементов часто резко ухудшаются, когда содержание определенных («вредных») примесей составляет одну миллионную, а иногда даже только миллиардную долю процента (т. е. тысячные доли грамма на тонну). Металловедам известно, как катастрофически влияют десятитысячные доли легкоплавких примесей на механические и технологические свойства металлов и сплавов при высоких температурах, как стотысячные доли процента примесей  бора, лития, кадмия, гадолиния делают «браком» уран для атомных реакторов.

Эволюция развития металлургии железа
Железо сыграло важнейшую роль в развитии человеческого общества. В его честь сочиняли стихи поэты и философы в Древнем Риме и Греции. Древнеримский ученый Плиний Старший (I век н. э.) придавал большое значение железу, которое может быть использовано человеком как для добра — земледелия, строительства, горного дела, так и для зла — войны, убийств, грабежа. Ф. Энгельс писал: «Человеку стало служить железо, последнее и важнейшее из всех видов сырья, сыгравших революционную роль в истории». В. И. Ленин называл железо «одним из главных продуктов современной промышленности, фундаментом цивилизации».

Монокристаллы
Обычный поликристаллический металл составлен из отдельных кристалликов — монокристаллов — как стена дома составлена из кирпичей. У физиков, химиков, металловедов, занимающихся исследованиями в области металлов и сплавов, всегда существовало стремление получить отдельные совершенные монокристаллы для изучения их строения и свойств. В отношении легкоплавких металлов и металлов средней тугоплавкости, таких, как, например, олово, цинк, алюминий и медь, эта задача была решена в первой половине нашего века.

Монокристаллы различных сплавов
В настоящее время получены монокристаллы многих сплавов двойных систем на всем интервале концентраций (твердые растворы),  многих металлических соединений. Полученные в последнее время в ИМЕТ плазменным путем монокристаллы вольфрама по своему весу и габаритам  (диаметр 50 мм, длина до 1 м, вес более 10 кг)  представляют интерес и как заготовки для производства полуфабрикатов из вольфрама, поскольку слитки поликристаллического вольфрама дуговой вакуумной плавки не выдерживают технологической переработки. В дальнейшем монокристаллы вольфрама предполагается делать непрерывным способом.

Применение монокристаллов
Монокристаллы тугоплавких металлов оказались устойчивыми при работе в плазме цезия и других щелочных металлов (у поликристаллических металлов цезий «пропотевает» через границы зерен), а также водорода, что очень важно для катодов преобразователей тепловой энергии в электрическую и многих деталей электровакуумных и газоразрядных приборов. Монокристаллы не выделяют газов при работе в вакууме, не изменяют свою форму и размеры при длительной работе (свыше десяти тысяч часов) при высоких температурах, облучении и термоциклических воздействиях.

Развитие металловедения
Учитывая все сказанное о монокристаллах в плане прогнозирования дальнейших путей развития металловедения, сам собой напрашивается вывод о том, что достигнутый к настоящему времени уровень производства и исследования монокристаллов позволяет и требует осуществлять измерения свойств и констант чистейших металлов в первую очередь на монокристаллах.

Изобретение процессов производства стали
В XIX веке, когда изобрели три новых процесса производства стали — бессемеровский (1856 г.), мартеновский (1864) и томасовский (1878 г.),— произошел огромный скачок в выплавке стали. Потребность в железе все возрастала в связи с развитием железнодорожного транспорта, строительства мостов и зданий. В качестве символа технических достижений XIX века в развитии железа по проекту А. Г. Эйфеля была построена знаменитая Эйфелева башня — уникальное произведение инженерной мысли, которая была «сдана в эксплуатацию» при открытии Парижской выставки в 1889 году.

Железоуглеродистые сплавы - основа конструкционных и инструментальных материалов
Железо — основа сталей и чугунов, главных конструкционных материалов машиностроения. При сравнительно небольших добавках углерода (до 2%) из железа получают сталь, а при большем содержании углерода — чугун. Кроме углерода, в железоуглеродистых сплавах всегда имеются примеси: полезные — марганец, кремний и вредные — сера, фосфор, кислород и другие.

Станины
Цилиндр молота устанавливается на станине и скрепляется с ней через подцилиндровую плиту при помощи болтов. Паровоздушный молот работает в очень тяжелых условиях и на станину действуют переменные по направлению и большие по величине усилия, поэтому станина должна быть очень прочной и жесткой.

Строение и свойства металлических материалов
Необходимо создание принципиально новых приборов и устройств, которые бы позволили получить новую информацию о строении и свойствах металлических материалов и, в частности, монокристаллов. При этом очень важно, чтобы определение структуры и свойств производилось одновременно и по возможности автоматически. Все более типичными становятся исследования, при которых данные измерений непосредственно передаются на электронно-вычислительную машину.

Содержание углерода стали. Термическая обработка
В зависимости от содержания углерода стали по назначению разделяются на конструкционные и инструментальные. Конструкционные стали содержат до 0,65% углерода. Из них изготавливают детали машин: валы, шестерни, шпиндели станков, шарикоподшипники, пружины и другие изделия машиностроения. Из инструментальных сталей (0,7—1,3% углерода), имеющих более высокую твердость, делают всевозможные инструменты: режущий (резцы, сверла, метчики, фрезы), мерительный (скобы, калибры, микрометры) и штамповый для штампов горячей и холодной обработки, пресс-форм литья под давлением, другой инструментальной оснастки для обработки металлов.

Гибка. Закручивание
Гибкой называется операция, при которой заготовке придается изогнутая форма по заданному контуру. В процессе гибки внешние волокна растягиваются, внутренние сжимаются. Поэтому при гибке с малыми радиусами закругления холодного металла на внешней поверхности могут образоваться трещины, а на внутренней складки (рис. 56). По этой же причине форма сечения заготовки в месте изгиба искажается, толщина заготовки становится меньше.

Парораспределение
Управление впуском  и выпуском пара в паровых молотах осуществляется при помощи парораспределительных устройств. Наиболее распространено в настоящее время парораспределение при помощи цилиндрического золотника.

Эволюция совершенствования качества стали
На протяжении многих веков металлургия железа была примитивной. Получение металла и изготовление из него предметов потребления было искусством, передаваемым из поколения в поколение. Но тем не менее имеется много примеров непревзойденного мастерства наших неграмотных предков. Технология производства ими великолепных изделий и в наши дни остается загадкой.

Комбинирование состава сталей по углероду
Многие детали машин (зубчатые колеса, валы, поршневые кольца и т. д.) подвергаются трению и одновременно действию ударных нагрузок. Такие детали должны иметь твердый износостойкий поверхностный слой и вязкую сердцевину, хорошо противостоящую разрушению от ударов. Этим требованиям может удовлетворять мягкая и вязкая сталь с твердой поверхностью, подвергающейся трению и истиранию. Для поверхностного упрочнения применяют поверхностную закалку с нагревом токами высокой частоты и различные виды химико-термической обработки.

Эксплуатация молотов
Правильная эксплуатация молотов увеличивает срок их службы и обеспечивает безотказность работы. Прежде, чем приступить к работе, необходимо тщательно осмотреть молот, чтобы убедиться в отсутствии неисправностей или трещин, проверить затяжку клиньев, которыми закреплены бойки или штампы, и удалить конденсационную воду из цилиндра, иначе при ходе поршня он поднимет эту воду под крышку, что может привести к аварии — разрыву прокладки или цилиндра молота.

Теория металлических сплавов
Металлическое состояние типично для большинства элементов. Из 104 известных элементов 76 представляют металлы, а большинство неметаллических элементов при плавлении, высоких давлениях и растворении в металлах также переходят в металлическое состояние.

Что такое булат?
Знакомство европейцев с булатом началось еще а эпоху римского владычества, около 2000 лет назад. Позднее слава булатного оружия распространялась купцами, приобретавшими его в Дамаске и развозившими по многим странам. С начала III века способ ковки дамасских мечей достигает и стран Западной Европы.

Приводные ковочные молоты
Приводные ковочные молоты можно разбить на две основные группы: механические приводные молоты и пневматические приводные молоты. Приводные молоты более экономичны, чем паровые, но менее универсальны и не приспособлены к нанесению одиночных ударов. Поэтому на приводных молотах с успехом могут выполняться операции протяжки, разгонки, выполнение других операций затруднено.

Фрикционные молоты с доской
Фрикционные молоты с доской применяются для горячей штамповки поковок, не требующих большого разнообразия в силе и частоте ударов. Подъем бабы производится за счет силы трения между роликами, вращающимися от мотора, и доской, закрепленной одним концом в бабе.

Квантовая физика
На фоне бурного развития отечественной металлургии, машиностроения, приборостроения, новой техники и непрерывно увеличивающихся требований к разработке металлических материалов с новыми невиданными до сих пор свойствами особенно заметно отставание теории металлических сплавов от запросов народного хозяйства. Ясно, что так, на одних только качественных представлениях, дело вести дальше нельзя, надо искать новые пути.

Назначение и принцип работы отдельных узлов пресса
Выталкиватели. Удаление поковок из штампа производится при  помощи верхнего и нижнего выталкивателей. Устройство верхнего выталкивателя: механизм выталкивателя состоит из двухплечего рычага, имеющего ось качания, закрепленную в кронштейне ползуна. Верхнее плечо рычага при подъеме ползуна вверх (при повороте шатуна) упирается в ролик, укрепленный в выступе шатуна. При этом рычаг поворачивается на оси, нажимая на выталкиватель, который выталкивает поковку из штампа.

Горизонтально-ковочные машины
Горизонтально-ковочные машины — одни из наиболее современных машин кузнечных цехов. Они применяются в серийном и массовом производствах для получения поковок высадкой из длинного пруткового материала   или из мерно нарезанных заготовок.

Выбор заготовки
Для экономии материала и сокращения числа кузнечных операций при выборе заготовки необходимо стремиться к тому, чтобы профиль и размеры заготовки в наибольшей степени приближались к форме и размерам готовой поковки.