Cплавы на основе кобальта; применяются главным образом для изготовления деталей, работающих при высоких температурах, например лопаток турбореактивных двигателей. Так называемые литейные К. с. - сплавы системы Со - Cr - С - Х, где X - W, Mo, Nb, Ni, имеют хорошие литейные свойства; в связи с тем, что упрочнение таких К. с. создаётся в основном карбидными фазами, они содержат 0,2-1,0% С. Добавка В улучшает литейные характеристики сплавов, но может ухудшить их свариваемость. К. с. имеют достаточно хорошее сопротивление термической усталости. Средний коэффициент термического расширения невысок (15,9-16,5)·10^-6 1/°C в интервале температур 20-870 °С. Наиболее жаропрочные К. с. сохраняют работоспособность при температуре до 1100 °С, предел длительной прочности s¹¹⁰⁰₁₀₀»70Мн/м² (7 кгс/мм²). К. с. системы Со - Cr - Ni - Mn, содержащие до 50% Со (деформируемые К. с.), имеют высокое сопротивление термической усталости и удовлетворительно обрабатываются давлением. К. с. стеллиты (30% Cr, а также W, Si и С) применяют для наплавки на инструменты и детали машин (без последующей термической обработки) в целях повышения их сопротивления износу. В качестве основного или легирующего элемента кобальт входит в состав магнитных материалов.

Сплав на основе железа, содержит 18% Со и 29% Ni. Характеризуется низким коэффициентом теплового расширения [(4,5-5,2)Ч10^-6 1/°C - в интервале 20-400 °C], близким к коэффициенту теплового расширения стекла. Температура плавления К. 1450 °C, удельное электрическое сопротивление 0,5мком×м, температура Кюри 420 °С. Во влажной среде сплав подвержен коррозии, требует защитных покрытий. При впайке в стекло К. образует прочное вакуумно-плотное сцепление, что используется в электровакуумной технике при изготовлении корпусов и токовыводов различных ламп, приборов.

Один из способов обработки металлов давлением, при котором инструмент оказывает многократное прерывистое воздействие на заготовку, в результате чего она, деформируясь, постепенно приобретает заданную форму и размеры (см. Кузнечно-штамповочное производство).

С древности К. (меди, самородного железа) служила одним из основных способов обработки металла (холодная, а затем и горячая К. в Иране, Месопотамии, Египте в 4-3 тысячелетии до н. э.; холодная К. у индейцев Северной и Южной Америки до 16 в. н. э.). Древние металлурги Европы, Азии и Африки ковали сыродутное железо, медь, серебро и золото; кузнецы пользовались особым почётом у народов древности, а их искусство окружалось легендами. В средние века, в том числе в России кузнечное дело достигло высокого уровня; вручную отковывались ручное и огнестрельное оружие, инструменты, детали сельскохозяйственных орудий, дверей и сундуков, решетки, светильники, замки, часы и другие изделия всевозможных форм и размеров, часто с тончайшими деталями; кованые изделия украшались насечкой, просечным или рельефным узором, расплющенными в тончайший слой листами сусального золота и бронзовой потали. Традиции средневекового ремесла сохранились в народном искусстве до 19 в. (светцы, крюки, подсвечники и т.д.). В 15-19 вв. выполнены многие замечательные кованые фонари, ограды, решётки, ворота (Версаль, Петербург, Царское Село). Многие города специализировались в различных отраслях кузнечного ремесла: Герат, Мосул славились утварью, Дамаск, Милан, Аугсбург, Астрахань, Тула - оружием, Ноттингем, Золинген, Павлово на Оке - ножами и инструментами, Нюрнберг, Холмогоры - замками и т.д. В 19 в. ручная художественная К. была вытеснена штамповкой и литьём, интерес к ней возродился в 20 в. (работы Ф. Кюна в ГДР, И. С. Ефимова, В. П. Смирнова в СССР; оформление общественных интерьеров в Таллине, Каунасе и др.).

Основы теории К. были разработаны в России: П. П.Аносов в 1831 впервые применил микроскоп для изучения структуры металлов; Д. К. Чернов в 1868 научно обосновал режимы К.; большой вклад в теорию К. сделали сов. учёные Н. С. Курнаков, К. Ф. Грачев, С. И. Губкин, К. Ф. Неймайер и др.

К., как правило, производят при нагреве металла до так называемой ковочной температуры с целью повышения его пластичности и снижения сопротивления деформированию. Температурный интервал К. зависит от химического состава и структуры обрабатываемого металла, а также от вида операции или перехода. Для стали температурный интервал 800-1100 °С., для алюминиевых сплавов - 420-480 °С.

Различают К. в штампах и без применения штампов - так называемую свободную К. При К. в штампах металл ограничен со всех сторон стенками рабочей полости штампа и при деформации приобретает форму, соответствующую этой полости (см.Штамповка, Ротационная ковка). При свободной К. (ручной и машинной) металл не ограничен совсем или ограничен с одной стороны. При ручной К. кувалдой или молотом воздействуют непосредственно на металл или на инструмент. Машинную К. выполняют на специальном оборудовании - молотах с массой падающих частей от 1 до 5000 кг или гидравлических прессах, развивающих усилия 2-200 Мн (200-20000 тс), а также на ковочных машинах. Изготовляют поковки массой 100 т и более. Для манипулирования тяжёлыми заготовками при К. используют подъёмные краны грузоподъёмностью до 350 т, кантователи и специальные манипуляторы. Сводную К. применяют также для улучшения качества и структуры металла. При проковке металл упрочняется, завариваются так называемые несплошности и размельчаются крупные кристаллы, в результате чего структура становится мелкозернистой, приобретает волокнистое строение.

При К. используют набор кузнечного инструмента, с помощью которого заготовкам придают требуемую форму и размеры. Основные операции ковки: осадка, высадка, протяжка, обкатка, раскатка, прошивка и др.

К. является одним из экономичных способов получения заготовок деталей. В массовом и крупносерийном производствах преимущественное применение имеет К. в штампах, а в мелкосерийном и единичном - свободная К.

Лит.: Обработка металлов давлением, М., 1961; Ковка и объемная штамповка стали. Справочник, под ред. М. В. Сторожева, 2 изд., т. 1, М., 1967.

Л. А. Никольский

Cпособность металлов и сплавов подвергаться ковке и др. видам обработки давлением (прокатка, волочение, прессование, штамповка). К. характеризуется двумя показателями — пластичностью, т. е. способностью металла подвергаться без разрушения деформации под давлением, и его сопротивлением деформации.

Ковкими являются большинство чистых металлов, сталь, латунь, дуралюмин и некоторые др. медные, алюминиевые, магниевые, никелевые и пр. сплавы. У ковких металлов относительно высокая пластичность сочетается с низким сопротивлением деформации.
Критерий ковкости имеет вид . При К _Ψ < 0,01 сплав не куется, 0,01<К_Ψ< 0,3 – ковкость низкая, при 0,3<К_Ψ< 0,8 – ковкость удовлетворительная, при 0,8<К_Ψ< 2 – ковкость хорошая, при К_Ψ > 2 – ковкость отличная.

Сафонов Б.П.

Группа машин для обработки металлов давлением - ковкой и штампованием. Основные виды К.м.: горизонтально-, вертикально- и ротационно-ковочные машины, ковочные вальцы.

Горизонтально-ковочные машины(движение рабочего органа горизонтальное) предназначены для горячего безоблойного штампования заготовок из прутка. Рабочий орган жестко связан с кривошипным механизмом, движение вспомогательных органов осуществляется рычажно-кулачковым механизмом. В отличие от горизонтально-ковочных машин и др. кривошипных машин, приводной вал вертикально- и ротационно-ковочных машин не связан жестко с ползуном, на котором укреплен рабочий инструмент. Вертикально-ковочные машины (рабочий инструмент перемещается вертикально) предназначены для получения мелких поковок - заготовок ножей, крючков, зубил (с нагревом их один раз) и более крупных изделий - заготовок ходовых винтов, топоров и др. с неоднократным нагревом их в процессе обработки. На этих машинах осуществляют основные операции ковки: протяжку, обжимку, обкатку и др. - последовательно. Особенностью конструкции вертикально-ковочных машин является передача вращения от эксцентрикового вала ползуну через промежуточную деталь - мотыль. Ползун постоянно прижат к мотылю пружинами, усилие которых преодолевается при рабочем ходе и под действием которых ползун возвращается в исходное положение после завершения рабочего хода. Машины могут иметь до 6 ползунов и производить 800 ударов в минуту. Ротационно-ковочные машины (рабочий орган совершает вращение вместе с инструментом) предназначены для обжимки и вытяжки изделий, имеющих обычно форму тел вращения (см. Ротационная ковка). Промежуточной деталью, передающей движение от приводного вала ползуну, является цилиндрическая обойма, по наружной окружности которой расположены ролики, а внутри - шпиндель с радиальными пазами. Ползуны со штампами находятся в пазах шпинделя. Ротационные К. м. могут быть двух типов: с неподвижной обоймой и вращающимся шпинделем и с неподвижным шпинделем и вращающейся обоймой. Машины с 10 роликами при частоте вращения шпинделя или обоймы 500 об/мин могут производить до 2500 ударов в минуту (кривошипный пресс-автомат производит до 700 ходов в минуту). Ковочные вальцы занимают промежуточное положение между кузнечными машинами и прокатными станами и позволяют повысить производительность в 10 раз по сравнению со штамповочными кузнечными машинами.

Широко распространены горизонтально-ковочные машины, как наиболее производительные и универсальные, позволяющие изготовлять разнообразные поковки сложной конфигурации с высокой точностью размеров и чистотой поверхности.

Лит.: Дин И. М., Изготовление поковок на специальных машинах, М. - Л., 1958; Залесский В. И., Оборудование кузнечно-прессовых цехов, М., 1964.

В. П. Линц

От лат. cohaesus — связанный, сцепленный.

Сцепление молекул (атомов, ионов) физического тела под действием сил притяжения. Это силы межмолекулярного взаимодействия, водородной связи и (или) химической связи. Они определяют совокупность физических и физико-химических свойств вещества: агрегатное состояние, летучесть, растворимость, механические свойства и т.д. Интенсивность межмолекулярного и межатомного взаимодействия (а, следовательно, силы К.) резко убывает с расстоянием. Наиболее сильна К. в твердых телах и жидкостях, т. е. в конденсированных фазах, где расстояние между молекулами (атомами, ионами) малы — порядка нескольких . В газах средние расстояния между молекулами велики по сравнению с их размерами, и поэтому К. в них незначительна. Мерой интенсивности межмолекулярного взаимодействия служит плотность энергии когезии. Она эквивалентна работе удаления взаимно притягивающихся молекул или атомов на бесконечно большое расстояние друг от друга, что практически соответствует испарению или сублимации вещества.

От франц. coquille, буквально - раковина, скорлупа.

Металлическая литейная форма для получения отливок, преимущественно из цветных сплавов, а также чугуна и стали, к которым предъявляют определенные технологические требования (см. Литьё в кокиль). К. изготовляют из чугуна и стали, иногда из др. сплавов. Такие формы выдерживают до разрушения от 100 до 10 000 заливок в зависимости от массы заливаемого сплава и его свойств. Экономически целесообразно применять К. в серийном и массовом производстве. К. могут быть без разъёма, с одним или несколькими разъёмами в горизонтальной и вертикальной плоскостях (см. рис. 1) и с комбинированной плоскостью разъёма в зависимости от конфигурации отливки. Внешнюю поверхность отливки образуют гнёзда К., внутреннюю полость - песчаные и металлические литейные стержни. Для заполнения К. расплавом в плоскости разъёма или в песчаном стержне имеются каналы литниковой системы. Операции открывания и закрывания частей К. обычно механизированы - выполняются на специальных кокильных машинах. Для увеличения стойкости К. и уменьшения скорости охлаждения отливки на поверхность его рабочей части наносят специальные покрытия и краски. К., покрытые тонким слоем (до 0,5 мм) облицовочной смеси из мелкого песка, связующих материалов и воды, служат для получения отливок простой конфигурации с высокой поверхностной плотностью и герметичностью. Футерованные К., у которых покрыты формовочной смесью только специально подготовленные углубления, служат для изготовления крупных отливок из чугуна и стали массой несколько т.

Рис. 1 Кокиль с разъёмом в вертикальной плоскости: 1 и 2 - половины кокиля; 3 - гнёзда; 4 - литниковая система.

Лит.: Кокильное литье, М., 1967; Петриченко А. М., Теория и технология кокильного литья, [К., 1967].

Н. П. Дубинин

Машина литейного производства, позволяющая механизировать процесс получения отливок в кокилях. На К. м. механизированы операции открывания и закрывания частей кокиля, простановки и удаления стержней и выталкивания отливок из кокиля.

Типы К. м.: однопозиционные и многопозиционные.

Однопозиционные К. м. могут быть универсальные, на них кокили можно заменять и получать различные отливки. К однопозиционным К. м. относятся механизированные кокили, служащие для получения только одной отливки.

Части кокиля укрепляются на плитах, передвигающихся по направляющим. Устанавливают кокили размером от 250 x 320 мм до 800 x 1000 мм. Привод машин — пневматический или гидравлический.

Многопозиционные карусельные К. м. обычно состоят из группы однопозиционных машин, которые устанавливаются на вращающемся столе. При повороте стола последовательно совершаются следующие операции: закрывание кокилей, простановка стержней, заливка расплава. После затвердевания и выбивки отливки кокили продуваются и покрываются облицовкой для следующего цикла. Конвейерные К. м. имеют транспортное устройство, по которому передвигаются тележки с однопозиционными К. м. или кокили. На конвейере производится заливка кокилей сплавом и выбивка отливок.

К. м. входят в автоматизированные линии. Например, на автоматизированной линии в кокилях отливают станины электродвигателей (завод «Динамо», Москва, 1972). В состав линии входят индукционные электрические печи, заливочная машина, две карусельные К. м., два агрегата для термической обработки отливок и транспортирующие устройства. Производительность линии 8000 т отливок в год, линию обслуживают 6 человек.

Рис. 1 Однопозиционная универсальная кокильная машина (верхняя часть кокиля откинута): 1 — станина; 2 — подвижные плиты; 3 — стойки; 4 — направляющие; 5 — гидравлический цилиндр; 6 — боковые части кокиля; 7 — нижняя плита кокиля

Рис. 2 Многопозиционная карусельная кокильная машина: 1 — однопозиционная машина; 2 — вращающийся стол

Лит.: Дубинин Н. П., Механизация и автоматизация литья в металлические формы, М., 1959; Механизация и технология производства кокильного литья, К., 1969.

Н. П. Дубинин

От нем. Koks, от англ. соке.

Искусственное твёрдое топливо повышенной прочности; получается при нагревании до высоких температур (950-1050 °С) без доступа воздуха природных топлив или продуктов их переработки (см. Коксование). В зависимости от вида сырья различают каменноугольный, электродный пековый и нефтяной К. Основное количество К. производится из каменного угля.

Каменноугольный К. применяют главным образом в доменном процессе для выплавки чугуна (доменный К.). К. здесь служит одновременно топливом и восстановителем железной руды. В значительно меньших количествах К. используется в литейном производстве (литейный К.), для агломерации руд, в химической промышленности, цветной металлургии и др.

Производство каменноугольного К. возникло в 18 в., когда понадобилось заменить становившийся всё более дефицитным древесный уголь для доменных печей. Первая промышленная плавка на К. была выполнена в Великобритании в 1735. К 1970 мировое производство К. превысило 300 млн. т в год. В СССР, занимающем по производству К. 1-е место в мире, в 1972 было произведено 79,75 млн. т.

Каменноугольный К. представляет собой удлинённые куски серого цвета. Истинная относительная плотность К. 1,80-1,95 г/м³, кажущаяся, с учётом пор, 0,8-1,0, пористость в среднем около 50%. Насыпная масса К. 400-500 кг/м³. Теплота сгорания К. около 29 Мдж/кг (около 7000 ккал/кг), а его горючей массы около 33 Мдж/кг (около 8000 ккал/кг).

Содержание углерода в горючей массе К. выше 96%, выход летучих веществ 0,8-1,0%. Содержание влаги в К. при сухом тушении не превышает 0,5%, а при мокром - обычно 2-4%. Содержание серы в доменном К. из донецких углей составляет 1,5-1,9%, из кузнецких - 0,4-0,5%; для литейного К. оно не должно превышать 1,2%. Содержание фосфора в К. при выплавке, например, бессемеровского чугуна не должно превышать 0,015%. Зольность доменного К. должна быть не выше 9-10,5%. При увеличении количества этих составных частей К. ухудшается качество металла, повышается расход К. и шихты и резко снижается производительность доменной печи.

Электродный пековый и нефтяной К. имеют по сравнению с каменноугольным очень низкую зольность, как правило, не выше 0,3% (до 0,8% у нефтяного К.) Электродный пековый К. получают коксованием в камерных динасовых печах высокоплавкого каменноугольного пека. Нефтяной К. образуется также при крекинге и пиролизе продуктов перегонки нефти. Электродный пековый и нефтяной К. - основное сырьё для производства электродов.

Лит.: Справочник коксохимика, т. 2, М., 1965; Гофтман М. В., Прикладная химия твердого топлива, М., 1963.

Д. Д. Зыков

Промышленный метод переработки природных топлив (главным образом каменного угля) путём нагревания до 950-1050 °С без доступа воздуха. Основной продукт К. - кокс.

К. возникло в 18 в., когда истребление лесов для получения древесного угля, первоначально шедшего на выплавку чугуна, стало угрожающим и потребовалось заменить этот уголь минеральным топливом. В 1735 в Великобритании была проведена первая доменная плавка на коксе. Кокс выжигался в кучах, подобно тому как до этого выжигался древесный уголь. В конце 18 в. было освоено К. в полузакрытых, а с 1830 - в закрытых камерах, причём выделяющиеся летучие продукты сжигались. С 70-х гг. 19 в. начинают использовать летучие продукты; совершенствуются методы обогрева печей для К. К началу 20 в. процесс К. оформился в современном виде, и в дальнейшем происходило лишь его совершенствование.

К. углей протекает в несколько стадий. При нагревании до 250 °С из угля испаряется влага и выделяются продукты разложения - СО и СО₂. Затем (300 °С) выделяется небольшое количество лёгкой смолы и образующейся при расщеплении кислородных соединений, входящих в состав угля, т. н. пирогенетической влаги. Приблизительно при 350 °С уголь размягчается, переходя в тестообразное, пластическое состояние. В расплаве происходит интенсивное разложение угля с выделением так называемых первичных продуктов (первичного газа и первичного дегтя), имеющих сложный состав. Тяжелые углеродистые остатки от разложения угля спекаются при температуре около 500 °С, образуется твёрдый пористый продукт - полукокс . При дальнейшем нагревании полукокс теряет остаточные летучие вещества, главным образом водород, и претерпевает усадку, вызывающую его растрескивание. Выше 700 °С полукокс полностью превращается в кокс. Первичные же продукты разложения, соприкасаясь с раскалёнными стенками и сводом печи, а также с коксом, подвергаются пиролизу и превращаются во вторичные продукты. В составе газа преобладающим становится Н₂ (50% по объёму) и СН₄ (25% по объёму), органические продукты ароматизируются. Вторичные продукты улавливаются и используются как ценное сырьё для химической промышленности.

В коксовой печи К. протекает послойно, причём температура слоев снижается от нагретых (выше 1000 °С) стенок печи к середине загрузки. Соответственно этому и состав слоев (начиная от стенок) меняется в последовательности кокс - полукокс - уголь в пластическом состоянии - сухой уголь - сырой уголь. К. считается законченным, когда все увеличивающиеся по толщине слои кокса сойдутся в середине печи. К концу К. вследствие усадки образовавшийся «коксовый пирог» оказывается разделенным пополам швом-разрывом, идущим параллельно стенкам камеры, а каждая половина «пирога» - расчленённой на более или менее крупные куски трещинами, проходящими перпендикулярно стенке. К. длится 13-18 ч. Готовый кокс выдаётся из печи коксовыталкивателем и поступает в тушильный вагон, где раскалённый кокс охлаждают (тушат) водой или инертным газом («мокрым» или «сухим» способом).

Техника К. непрерывно совершенствуется: увеличивается размер камер печи и механизируется их обслуживание; вводится загрузка печей высушенной и подогретой (до 200 °С) шихтой. Разрабатываются и принципиально новые, непрерывные методы К., основанные на формовании в потоке брикетов из угля, переведённого в пластическое состояние, и последующей прокалке брикетов.

Лит.: Справочник коксохимика, т. 2, М., 1965; Тайц Е. М., Свойства каменных углей и процесс образования кокса, М., 1961; Сысков К. И., Королев Ю. Г., Коксохимическое производство, М., 1969.

Д. Д. Зыков