Манфред Лэеккерт - Железо

На весенней 1889 года сессии Iron and Steel Institute инженер Джон Райли из Глазго сделал сообщение, о созданной им никелевой стали. Ровно десять лет прошло с того дня, когда с этой же трибуны Сидни Джилькрист Томас обнародовал свой способ продувки чугуна. Джон Райли присутствовал при этом и тоже выступал с сообщением, в котором говорилось о способе продувки чугуна, сходном с томасовским. Заявки на аналогичные методы поступали и от других изобретателей. В споре за приоритет изобретатели боролись прежде всего за финансовые интересы, а не за славу. В качестве третейского судьи для решения спора пригласили авторитетного голландского физика сэра Уильяма Томсона, жившего в Глазго. По его решению Джону Райли отчислялось 12,5 процента из прибыли, которую приносил томасовский процесс внутри страны, и 15 процентов от прибыли, получаемой за ее пределами. Эти проценты сделали его богатым человеком, а слава тогда пришла к Томасу.

Джон Райли не был выдающимся оратором, но сумел так представить результаты своих исследований, что специалисты живо заинтересовались его данными. Он привел характеристики прочности, которые вызвали удивление, смешанное с недоверием. Двухпроцентная никелевая сталь была почти в четыре раза прочнее обычного сварочного железа при вязкости, значительно превышавшей вязкость хромистых сталей. При увеличении содержания никеля в стали ее свойства становились еще лучше. Более всего от этого соревнования в создании качественных сталей выиграла военная промышленность, в частности промышленность, поставлявшая броневые плиты. Джон Райли прокатывал на заводе фирмы «Блочер Стил» броневые плиты из никелевой стали для английского военно-морского флота.

Во Франции, России, Германии, где также началось широкое производство и применение никелевых сталей, из них изготавливали конструкции и детали машин, испытывающие высокие и сверхвысокие по тем временам нагрузки. Для подшипников применяли хромистую и хромоникелевую сталь.

Сталь превратилась в тысячеликий материал. Однако изделия из нее имели один существенный недостаток: их рано или поздно съедала ржавчина. Особенно быстро ржавчина разрушала сталь в морской атмосфере, поэтому корабли постоянно требовали окраски для защиты от коррозии. Обычно не успевали закончить окраску, как ее надо было начинать сначала. Кисть у матроса стала одним из основных рабочих инструментов. На суше ситуация была немногим лучше, особенно в промышленных районах, где «красный дьявол» бесследно уничтожал громадные ценности. Почему же сталь не сопротивляется коррозии так, как благородные металлы? Этот вопрос стал вызовом науке, которая в это время делала свои первые шаги в области специальных сталей.

Многим казались невероятными рассказы путешественников, возвращавшихся из Индии, о гигантских железных колоннах, которые не ржавели в течение тысячелетий (так думали тогда). Считали, что индийские металлурги в древности владели секретом изготовления нержавеющей стали. Английские ученые занялись исследованием железных колонн в Дар и Дели. Но никаких особенностей им обнаружить не удалось. Кутубова колонна на алтаре мечети Кувватуль-Ислам в городе-крепости Лал-Кот, находящейся примерно в 20 километрах южнее старого Дели, стала известна всему миру. Вновь и вновь высказывалось мнение, что таинственные железные колонны имеют божественное происхождение. Некоторые даже утверждали, что колонны представляют собой памятники, сооруженные представителями внеземной цивилизации в память об их посещении Земли.

Действительно, делийская колонна имеет надпись, которая гласит, что она была поставлена во время царствования Самандрагупты, который жил с 330 по 380 год. Как бы то ни было, если судить по этой надписи, возраст колонны составляет уже полторы тысячи лет, а такого возраста достигали немногие изделия из железа. Так что же это, чудо или тайна? И да, и нет! Чудо — потому что весящую шесть тысяч килограммов колонну индийские кузнецы отковали из отдельных криц, пользуясь лишь ручными молотами (что почти доказано). Высочайшее достижение мастеров древности! Чудо, но не сверхъестественное, а это подтверждается хотя бы тем фактом, что мелкие куски такой нержавеющей колонны, привезенные в Лондон для исследований, очень быстро начали коррелировать. Существуют вполне реальные опасения, что выхлопные газы многочисленных автомобилей постепенно разрушат кутубову колонну, если не принять решительных мер защиты. В настоящее время проезд автомобилей вблизи колонны запрещен. То, что железная колонна в Дели сохранилась до нашего времени, представляет стечение благоприятных обстоятельств. Сталь сравнительно чистая, то есть содержит сравнительно мало шлаковых включений; содержание углерода, хотя и колеблется, но невысоко. В окружающей колонну атмосфере мало агрессивных примесей. Поверхность колонны покрыта защитным слоем жира, так как в прежние времена верующие стремились взобраться на колонну, а тела их были смазаны маслом. Подобный защитный слой можно видеть на старых железных ручках водозаборных колонок. Уходящая на шесть с половиной метров вверх железная колонна (на один метр она уходит в землю), как и дамасская сталь, является убедительным доказательством высочайшего мастерства кузнецов древней Индии. Они заслуживают уважения, даже если и не создали нержавеющей стали. В конкурентной борьбе крупных сталеплавильных концернов наука постепенно занимала все более прочное положение. Вскоре уже никто не удивлялся, если фирмы создавали собственные исследовательские лаборатории и даже целые институты. Миновали времена, когда владелец завода определял технический прогресс, а это было особенно характерно для черной металлургии, начиная с Бенджамина Ханстмена и кончая Робертом Аботом Гадфильдом. Химический анализ исходных материалов, то есть руд, топлива и добавок, а также готовых изделий стал обычным делом на металлургических заводах. Затем были введены испытания физических и механических свойств материалов, а также анализ микроструктуры, что способствовало значительному улучшению качества продукции и одновременно стало основой современной науки о металлах.

1 января 1909 года первым ассистентом в химико-физической научно-исследовательской лаборатории фирмы Фридрих Круп был назначен Эдуард Маурер. Свою докторскую шляпу он получил менее месяца назад в Высшей технической школе в Аахене. Молодой человек прожил целый год в Париже, работая у знаменитого Ле Шателье в Сорбонне, которому металлургия железа обязана значительными открытиями. Вполне очевидно, что парижский период жизни был во многом поучительным для Эдуарда Маурера, и он его хорошо использовал. Свою новую должность в лаборатории молодой человек занял, будучи отлично подготовленным.

В 1912 году Маурер и его непосредственный руководитель профессор Штраус добились большого успеха.

Уже в течение нескольких лет они изучали стали, легированные хромом и никелем. Их интересовало влияние на свойства различных режимов термической обработку Опытная сталь, обозначенная «2А», после определенной термической обработки приобретала свойства, невида— ные до сих пор. При нагреве выше 1000 градусов Цельсия и закалки в воде сталь становилась нержавеющей и в определенной степени кислотостойкой. Эта сталь и марганцовистая сталь Гадфильда оказались близкими родственниками. Сталь V2A, как ее и сегодня называют (семь десятилетий спустя после изобретения), представляет собой аустенитную сталь с таким же расположением атомов в кристаллической решетке железа, как и у марганцовистой стали. В состав ее входит 18 процентов хрома и 8 процентов никеля. За ней последовали другие легированные стали, обладающие все более неожиданными свойствами. Сталеплавильщики превратились в волшебников, путем легирования получая нержавеющие и кислотостойкие, жаропрочные и окалиностойкие, хладостойкие и другие стали. Казалось, все возможно, и когда химической промышленности потребовалась сталь, устойчивая в условиях воздействия высоких температур и повышенных давлений водорода, металлурги создали ее, как сегодня создают стали для ядерной техники.

В 1925 году Эдуард Маурер принял кафедру металловедения во Фрайбергской академии. После войны он был назначен директором Научно-исследовательского института черной металлургии в Берлин-Хеннигсдорфе и использовал все свои знания, опыт и авторитет для создания черной металлургии Германской Демократической Республики.

Прогресс в металлургии чугуна и стали продолжался. Были внедрены новые способы получения стали. И хотя еще Бессемер предлагал использовать чистый кислород для окисления примесей чугуна, понадобилось много лет, чтобы технически осуществить процесс вдувания кислорода в конвертор сверху, получивший название ЛД-процесс. Это произошло на сталеплавильных заводах в Линце и Донавице в 1949 году. Вскоре ЛД-процесс широко вошел в практику сталеварения, и сегодня значительную долю стали получают продувкой чугуна кислородом, а не воздухом. Вакуумная плавка при помощи электронного или плазменного луча, а также изобретенный в, СССР электрошлаковый переплав позволили значительно улучшить качество стали. В настоящее время идет дальнейшая разработка способов выплавки и обработки стали. Металлурги не отказались от идеи прямого получения стали из руды, минуя процесс выплавки чугуна, как делали это когда-то, но с той разницей, что сегодня для этого используются совершенно иные технические средства. Проблема непрерывного получения стали, над решением которой работают во всех промышленно развитых странах, подтверждает мысль о том, что развитие черной металлургии продолжается.