Страница 32 из 92
Жизнь металла
Во второй половине века были найдены новые высокопроизводительные методы производства стали (бессемеровский способ в 1855 году и несколько позднее - мартеновский). Русские металлурги продолжали начатые П. П. Аносовым поиски способов получения однородной, чистой стали. Большого успеха на этом поприще добился Павел Матвеевич Обухов.
Открылись возможности широкого применения стали в технике и в военном деле. По настоянию Обухова в Златоусте построили сталепушечную фабрику. До того времени пушки лили из бронзы или чугуна. Первые пушки, отлитые из стали, оказались превосходными. На состоявшихся в 1861 году испытаниях они показали отличные качества; одна из пушек выдержала более четырех тысяч выстрелов. Это было небывалым успехом.
После этого П. М. Обухов переехал в Петербург; в его распоряжение был предоставлен вновь выстроенный большой сталепушечный завод. При производстве пушек на Петербургском заводе столкнулись с явлением, которое поставило всех в тупик Химический состав металла был одинаковым. Все пушки изготовлялись по одному технологическому процессу. Однако же одни выдерживали по тысяче выстрелов, а другие после первых выстрелов разрывались.
Долго бились над загадкой. На завод пригласили молодого ученого Д. К. Чернова. Больше года он потратил на изучение этого вопроса. Результаты своих исследований Чернов изложил в обстоятельном докладе, который занял три заседания Русского технического общества.
Первое заседание общества состоялось 20 апреля 1868 года. Зал был переполнен. По всему Петербургу распространились слухи о блестящем открытии, сделанном Черновым, о каких-то чудесных точках, доказывающих, что металл «живет» своей особенной жизнью.
На трибуну поднялся молодой человек (Чернову тогда еще не было и тридцати лет), высокий, с русой бородкой. Он начал свой доклад спокойным голосом, но уже через несколько минут полностью завладел вниманием всех присутствовавших, ибо говорил он о вещах необыкновенных, которые в то время никак не укладывались в сознании людей.
Чернов доказывал, что металл живет своей особенной жизнью.
- Взятый из тигля кусок литой стали, - говорил Чернов, - если она охлаждалась весьма медленно, представляет кристаллическую массу. Если вы нагреете этот кусок до светло-красного каления и оставите охлаждаться, не подвергая никакой механической обработке, то после излома вы увидите, что структура его изменилась. Для того чтобы яснее представить закон изменения структуры стали от ее нагревания, я начерчу прямую линию, на которой, как на термометрической шкале, отмечу несколько особенных точек...
Таким образом, Чернов впервые в мире установил, что при нагреве и охлаждении внутреннее строение стали изменяется, переходя из одного структурного состояния в другое.
Открытие это буквально поразило металлургов всего мира. В течение тысячелетий металлурги всех стран разными способами закаливали или отпускали сталь, то есть делали ее тверже или мягче, но никто не отдавал себе отчета в том, что же происходит с металлом. Чернов раскрыл эту тайну. Он показал механику перехода железа из одного кристаллического состояния в другое. Можно наверняка сказать, что, если бы мы этого не знали, технический прогресс задержался бы надолго. Если бы мы не знали о внутренних, так называемых аллотропических, превращениях стали, мы не могли бы понять, почему резец легко может справиться с прутком стали до его нагрева и почему он не может даже поцарапать кольцо, отштампованное из этого самого прутка.
Во времена Чернова рентгеновские лучи еще не были известны, их открыли более четверти века спустя; Чернов даже не имел пирометра, то есть прибора для измерения высоких температур. И все же он заметил, что внутри стали происходят какие-то очень важные явления, и добрался до их сути.
«Тепловую лестницу», по которой мы путешествовали, удалось построить уже позднее, когда для изучения металла, измерения «кирпичей» (кристаллов), из которых сложен каждый пруток, каждая полоска металла, были получены надежные средства - рентген и высокочувствительный микроскоп.
Д. К. Чернов открыл и пути перестройки металла. Они положены в основу всех тех термических способов обработки стали, какие применяются при изготовлении подшипников.
Прав был инженер Борис Васильевич Груздев, когда утверждал, что главное - суметь надлежащим образом приложить науку к практическим задачам. Все дело заключалось лишь в том, чтобы применить великие открытия Чернова и дальнейшие открытия, сделанные в металловедении, в практике, в данном случае в производстве подшипников.
Для того чтобы обточить обыкновенное кольцо, его подвергают отжигу, то есть размягчают. После обточки кольцо надо сделать твердым - его закаляют.
В технике, так же как и в природе, явления нельзя рассматривать разрозненно. Нагревая и охлаждая стальное кольцо, можно получить ту или иную структуру стали. А как все это сказывается на размере кольца или шарика, на его геометрической форме?
Вернемся к нашей «тепловой лестнице».