Ему 3000 лет? Нет, миллионы

Железо - самый популярный и один из самых распространенных элементов. Ученые считают, что довольно большую часть земного шара составляет железо. Советский ученый-минералог академик А.Е. Ферсман писал: "Железо не только основа всего мира, самый главный металл окружающей нас природы, оно основа культуры и промышленности, оно орудие войны и мирного труда. И трудно во всей таблице Менделеева найти другой такой элемент, который был бы так связан с прошлыми, настоящими и будущими судьбами человечества". Человек его знает уже три тысячи лет. В своей таблице великий русский химик Д.И. Менделеев отвел ему клеточку с номером 26. По внешнему виду чистое железо похоже на благородную платину: серебристо-белого цвета, пластичное, хорошо сопротивляется воздействию кислот. Его плотность при нормальных условиях составляет 7,87 граммов на кубический сантиметр, температура плавления 1539°С, температура кипения около 3000°С. Валентность железа меняется от 2 до 4, поэтому так разнообразны его соединения, встречающиеся в природе.

В нашем организме содержится 3-4 грамма железа - очень важного элемента для жизнедеятельности человека. Большая часть его находится в крови, в красном пигменте эритроцитов - гемоглобине. Основная роль железа сводится к связыванию молекулярного кислорода и передаче его клеткам. Содержится железо и в таких органах, как печень и селезенка.

При нарушении "железного баланса" человек испытывает недомогание. Это явление было подмечено еще в далекую старину, когда железом врачевали многие болезни: прописывали внутрь железные опилки с сахаром, настаивали на железе виноградные вина и прописывали их в качестве лекарств, магнитные свойства этого элемента использовали для лечения зубной и головной боли.

Известный металлург средневековья Георг Агрикола еще в XVI веке рекомендовал использовать в медицинских целях магнитное масло, магнитные соли и эссенцию.

Железо необходимо не только человеку, но и другим живым существам. Без него не могут обойтись и растения. И хотя железа в почве довольно много (от 1 до 5 процентов), растворимых соединений, необходимых растениям, часто не хватает.

В нашем организме содержится 3-4 грамма железа

Но в современном производстве применяется не чистое железо, а его сплавы, в основном сплавы с углеродом - чугуны и стали. Сталями называют сплавы, в которых содержание углерода не превышает 2 процентов, а чугунами - сплавы, в которых углерода больше - от 2 до 6,5 процентов. Вообще же, как правило, в состав и чугунов, и сталей входит до 15-20 различных элементов, каждый из которых каким-то образом влияет на свойства многокомпонентного сплава. У сплавов эти свойства проявляются значительно резче, чем у чистых металлов. Сплавляя металлы один с другим, вводя дополнительные элементы, металлурги получают новые, удивительные материалы, ничего общего не имеющие со свойствами металлов-предков. Удачно подобранные добавки придают металлу силу и выносливость, устойчивость против ржавления, воздействия высоких температур, активных газов и кислот.

"Выведению" новых сплавов люди издавна уделяют много внимания. Свидетелей этому немало. Так, на дне морском были найдены металлические амфоры. Трудно представить себе, сколько веков они там пролежали. Но сохранились! А индийская железная колонна, над секретом стойкости которой до сих пор бьются ученые многих стран! Значит, уже в те далекие времена люди заботились о сохранении металла, что-то в него добавляли. Человек с любовью относится к металлу. Металл - его помощник.

Но металлы "устают", "стареют", "болеют", их поражает ржавчина на воздухе и в воде. У металлов есть друзья и враги. Некоторые примеси помогают металлам избавиться от "недугов", другие усугубляют их или даже являются первопричиной "заболевания". Попал в металл лишний фосфор, и металл становится хрупким при низких температурах. Не убрали вовремя из него достаточное количество серы, нагрели под обработку, и металл начал разрушаться. Какой-то пузырек газа остался в металле и до поры до времени он его не беспокоит. Но вот условия изменились, и этот крохотный пузырек может стать причиной огромной катастрофы. Распознать дефекты металла, установить правильный диагноз его заболевания, а главное возвратить ему работоспособность - нелегко. Этим занимаются технологи и металловеды - лекари металла.

Металлы 'устают', 'стареют', 'болеют', их поражает ржавчина на воздухе и в воде

Сплавам, как и людям, прописывают различные лекарства и процедуры. Сплавы нагревают до высокой температуры и быстро охлаждают. Или, наоборот, нагревают и на много часов оставляют остывать вместе с печью, в которой их нагревали. Одним металлам необходимы воздушные ванны, другим масляные, третьим водные процедуры. Все это влияет на "здоровье" металла, делает его выносливым, прочным в различных условиях. Из закаленного, специально подобранного металла можно изготовить обшивку космического корабля и луноход, спокойно шагающий по далекому спутнику земли, и аппаратуру для зоны вечной мерзлоты. Не страшны такому металлу ни мороз, ни жара. Он готов к любым перегрузкам, к любым неожиданностям.

Но все это не так просто. Многое приходится заводским работникам и ученым исследовать, пробовать, испытывать, подбирать технологию получения металла и режимы его последующей холодной и термической обработки прежде, чем послать металл в виде уже готового механизма или детали на ответственное задание для работы в конкретных условиях. Длинен и тернист этот путь от кусочка руды до готового изделия. Называют его металлургическим циклом. В полный металлургический цикл входят такие операции, как добыча сырья, подготовка его к плавке, выплавка чугуна в доменных печах, производство стали в различных сталеплавильных агрегатах, прокатное производство - получение готовых изделий. Описанию этого цикла и посвящена наша книга.