Страница 54 из 83
Разрушение ураганом прошло бы по всей земле, и гибель человечества сделалась бы неминуемой.
Впрочем — человек не дожил бы до этого момента, ибо, лишившись трех граммов железа в своем теле и в крови, он бы прекратил свое существование раньше, чем развернулись бы нарисованные события…» — так писал академик Ферсман.
Если верна гипотеза о существовании железного ядра Земли, то исчезновение железа означало бы гибель нашей планеты.
Понятно, что ничего подобного случиться не может, и вся эта картина нарисована А. Е. Ферсманом лишь для того, чтобы подчеркнуть великую роль железа в нашей жизни.
Но этот же вопрос мы можем поставить и на вполне реальную основу. По существу, сознательная деятельность человека ведет к тому, что сконцентрированное в рудных месторождениях и извлекаемое для нужд промышленности железо непрерывно рассеивается по лицу нашей планеты и безвозвратно теряется. Становится понятной тревога ученых о том, что будет, когда истощатся богатые месторождения железа. А их ведь не так уж много на нашей планете. Это обстоятельство и позволяет нам — на сей раз уже вполне серьезно — поставить вопрос, давший название нашей главе о металлах сегодняшнего и завтрашнего дня.
Но это еще не все. До сих пор речь шла о количестве железа. Однако нельзя забывать и о более важной, качественной стороне вопроса. Ведь когда мы говорили, например, о сплавах железа, мы то и дело подчеркивали: этот сплав — прочнее обычной углеродной стали, этот — более жаростойкий, а этот — легкий и не боится коррозии. Все это вместе означает, что по свойствам своим они лучше железа или обычной углеродистой стали.
Значит, поиски новых металлов, идущих на смену железу, связаны со все новыми и новыми требованиями, которые техника предъявляет к качеству используемых ею материалов. Требования эти становятся настолько жесткими, что легированные стали часто уже не могут их удовлетворить.
Для быстрорежущих станков нужны резцы более твердые и жаростойкие, чем лучшие сорта сталей. Для химической промышленности нужны материалы, лучше противостоящие химической коррозии, чем нержавеющие стали… Если мы вспомним, что нержавеющая сталь получалась при добавлении к железу легирующих металлов — таких, как хром и никель, а быстрорежущая — вольфрама, то естественно будет попробовать обратиться именно к этим металлам, чтобы получить материалы лучшие, чем сплавы на основе железа.
Элементы, окружающие железо в периодической системе: кобальт, никель, хром, молибден, вольфрам, ванадий, — вошли в промышленность в основном благодаря железу. Мы уже видели, насколько благотворно влияют даже небольшие добавки этих элементов на качество стали. Вот только один пример: еще в 1907 году получение жаростойкого сплава, содержащего, кроме железа, хром и молибден, позволило увеличить скорость резания металла с 5 до 40 метров в минуту. Скачок производительности в восемь раз не мог не дать «путевку в жизнь» легирующим элементам. Без ванадия не было бы автомобиля, без хрома — нержавеющих сталей. Но самостоятельную, независимую от железа «специальность» эти металлы получили позже.
В 1957 году были достигнуты скорости резания уже в 1500—2000 метров в минуту. Быстрорежущая сталь на основе железа не выдерживала таких скоростей: при работе резец нагревался, его прочность резко снижалась. Были найдены новые сплавы — теперь уже без железа. Таков победит, содержащий карбид вольфрама и кобальт. В наше время уже выплавляются стали, содержащие до 90 процентов молибдена или вольфрама, а сплав, состоящий из кобальта, никеля, хрома и молибдена, противостоит всем кислотам, кроме фтористоводородной.
Нельзя забывать, что каждый из легирующих элементов сам по себе более тугоплавок, чем железо, а у вольфрама нет равных среди металлов: поверхность Солнца имеет температуру всего вдвое большую, чем нужно для того, чтобы расплавить этот металл. Вольфрам прекрасно куется и вытягивается.
Понятно теперь, почему ему была открыта широкая дорога в те отрасли промышленности, где железо уже не смогло бы «работать», например, в электротехнику и радиотехнику.
Эти отрасли потребовали новых материалов. Тонкая вольфрамовая проволочка (0,01–0,5 миллиметра) сияет в миллиардах электрических лампочек, в кенотронах радиоаппаратуры также «работает» вольфрам, из этого металла сделаны контакты большого числа ответственных приборов…
В наше время все названные металлы стали обычными материалами техники. Однако самостоятельно они применяются несравненно меньше, чем в сплавах с железом. Почему же? Да потому, что руд их меньше, содержание металлов в них невысоко, обработка сложнее, чем для железа. Кроме того, чтобы в полной мере использовать полезные свойства каждого металла, нужна очень тщательная очистка их. Например, долгое время хром считали самым твердым, но хрупким металлом. Когда же удалось получить очень чистые образцы его, оказалось, что он достаточно пластичен и ковок. Но такая очистка непомерно удорожает металл. Бесспорно, что по многим своим качествам рассмотренные металлы явно превосходят железо. Однако ни один из них не может равняться с железом по количеству запасов его в природе. А есть ли у железа вообще достойные соперники в этом отношении?
Алюминий не напрасно называют «крылатым металлом», ведь до 80 процентов веса самолета составляют именно алюминий и его сплавы. Современная авиация — один из главных, хотя и далеко не единственный, потребитель алюминия.
Путь этого металла в просторы воздушного океана был нелегким. Сейчас, когда любая хозяйка ставит на огонь алюминиевую кастрюлю, трудно поверить, что всего лет 70 назад английские ученые в знак глубокого уважения к Д. И. Менделееву преподнесли ему драгоценную алюминиевую вазу, отделанную золотом. Кто бы мог в те времена подумать, что полет первых аэропланов, сделанных из фанеры и парусины, спустя два десятилетия вызовет к жизни целую отрасль современной промышленности, производящую алюминий и другие металлы и легкие сплавы. Многое тогда было трудно угадать… И все-таки наиболее дальновидные ученые, в том числе Менделеев, предсказывали алюминию великое будущее.
Вспомните героев народных сказок… Многие из них совершали сказочные подвиги, побеждали чудовищ, ходили «за тридевять земель, в тридесятое царство», чтобы в конце концов обрести каким-либо чудесным образом «злато-серебро да драгоценные каменья». Таковы мечты, порожденные тяжелой жизнью в вековой нищете и горе.
И совсем иные мечты возникали у тех, кто видел будущее счастье людей в революционном преобразовании их жизни. Вспомните Чернышевского… На Всемирной выставке 1855 года алюминий демонстрировался под названием «серебро из глины» в качестве материала ювелирных украшений, а спустя всего несколько лет русский революционер-демократ, заключенный в Петропавловскую крепость, писал о нем как о металле социализма: «Рано или поздно алюминий заменит собой дерево, а может быть, и камень… Везде алюминий и алюминий!» Нужно ли говорить, насколько прав оказался Чернышевский!
С глины начинается история алюминия в технике. Алюминий — составная часть около 250 различных минералов. Земная кора содержит огромные количества алюмосиликатов, однако из таких соединений извлечь алюминий чрезвычайно трудно. Природа сама «пошла навстречу» человеку: в результате выветривания алюмосиликаты разрушаются, давая залежи глин, содержащих 15–20 процентов алюминия и могущих быть сырьем для получения алюминия. Недаром имя, полученное нашим металлом при его «рождении», было «глиний», и лишь затем он получил свое общепринятое название (от латинского наименования квасцов — «alumen»).
Еще выше содержание алюминия в его главном промышленном минерале — боксите. Боксит представляет собой водную окись алюминия Al2O3·xH2O, к которой примешаны окислы железа и кремнезем. Итак, алюминий в природе более распространен, чем железо. Почему же его использование в технике «опоздало» по сравнению с железом на целые тысячелетия? Все дело в трудности выделения алюминия из его руды.