В плотных слоях атмосферы и в вечной мерзлоте

Сталь, которую получают из чугуна, содержит значительно меньше углерода (до 2%). Она мягче, податливее, ее легче обрабатывать. Металлурги научились легировать сталь, т.е. "сдабривать" ее различными добавками и придавать ей разнообразные свойства, изменяя в каждом конкретном случае условия ведения технологического процесса.

Производство стали

Металл, полученный в результате введения в его состав дополнительных элементов, называют легированным. Так, если к стали добавить немного титана, легкого и прочного металла, а затем хром и никель, то мы получим сталь твердую, эластичную и корозионно-устойчивую. Эту легированную сталь (ее называют нержавеющей) используют для изготовления химической аппаратуры, художественных поделок, предметов домашнего обихода.

Никель придает стали антикоррозионные свойства. Металл, в котором в определенном соотношении содержится никель и хром, хорошо сопротивляется действию морской воды. Его применяют в судостроении. Добавки никеля в сочетании с другими металлами увеличивают прочность и вязкость стали.

Хром повышает антикоррозионные и прочностные свойства металла, вольфрам - прочность стали при высоких температурах. С его помощью получают быстрорежущие стали, используемые в станках-автоматах, работающих с повышенной скоростью.

Кобальт используют для производства жароупорных кислотоустойчивых сталей. Сталь, содержащую кобальт, применяют для изготовления постоянных магнитов.

Марганец является составной частью железной руды, а следовательно, чугуна и стали. Но иногда умышленно повышают его содержание в стали, делая ее тем самым более твердой, износостойкой. Эти свойства широко используют в технике.

Под действием добавок молибдена, особенно в сочетании с хромом или вольфрамом, возрастают вязкость, твердость и химическая устойчивость стали.

Ванадий придает стали упругость, повышенные прочность на истирание и сопротивление разрыву. В частности, из сталей, содержащих ванадий, производят различные детали автомобилей.

Очень разнообразно влияние циркония на свойства стали. Он повышает ее прочность и твердость, коррозионную стойкость и свариваемость. Такую сталь используют в судостроении при создании крупных морских судов. При добавке циркония сталь приобретает жидкотекучесть, что позволяет ее использовать для тонкостенных отливок. Кстати, "вредный" фосфор тоже применяют для повышения жидкотекучести стали.

Много еще примеров можно привести, многое можно рассказать о том, как металлурги получают металлы со все новыми и новыми свойствами, но в чем же заключается "варка" стали, в чем сущность процесса сталеварения?

Раскрытая тайна

Начало производству легированной стали положил известный русский металлург Павел Петрович Аносов. Это ему удалось проникнуть в тайну кузнецов Древнего Востока - раскрыть секрет изготовления булатной стали.

Над тайной этого ремесла безуспешно трудились многие ученые разных стран. Булатом занимался даже знаменитый английский физик Фа радей. Какие только рецепты не предлагались, чего только не добавляли к железу - драгоценные камни, золото, серебро - все шло в ход, но безрезультатно. Не обошлось и без шарлатанства. Отчаявшись получить настоящий булат, некоторые лжеученые кислотой вытравляли на клинках узор, характерный для булата.

Аносов Павел Петрович

Из рода в род, из поколения в поколение передавали восточные умельцы свою технологию производства клинков с необычными свойствами и необыкновенным узором. Но рецепт содержался в строжайшем секрете, за раскрытие его грозило страшное наказание.

Колыбелью русского булата было одно из старейших железоделательных предприятий Урала - Златоустовский металлургический завод. И сегодня он - один из ведущих заводов качественной металлургии. Именно здесь группой советских ученых в середине XX столетия был восстановлен рецепт получения булата, утраченный после смерти Аносова.

В середине XIX века на этом заводе много лет подряд трудился воспитанник петербургского Горного института П.П. Аносов. Не ощупью, а используя возможные в то время средства для научного исследования, кропотливо работал он над воссозданием булатной стали.

При анализе влияния многих элементов на свойства стали ученый установил; что различные добавки оказывают неодинаковое воздействие на нее: хром повышает ее твердость и улучшает полируемость, титан тоже повышает твердость, а серебро - коррозионную устойчивость и т.д. До открытия Аносова ученые считали, что чем меньше в металле примесей, тем он лучше. П.П. Аносов выявил и объяснил роль каждого добавляемого элемента в этом процессе и стал основоположником металлургии легированных сталей.

Для изучения свойств металла он применил микроскоп, что дало в руки ученых еще один метод исследования - микроструктурный анализ. Уже в 1831 году Аносов писал о том, что пользуется микроскопом, а в 1833 году сообщил о получении клинка из настоящего булата.

Оказалось, что булатная сталь состоит из железа и углерода, вернее из железа и его карбида. Это не легированный, а очень чистый углеродистый металл, подвергнутый специальной обработке, которая и придает ему уникальные свойства: повышенные твердость и упругость, затачиваемость и другие.

В своих последующих работах П.П. Аносов исследовал процесс взаимодействия металла со шлаком, влияние состава шлака на его активность, внес большой вклад в научное обоснование термической обработки металла: закалки, отжига, отпуска - нагрева до определенной температуры, выдержки в нагревательной печи или охлаждения с определенной скоростью на воздухе, в воде или масле.

Многие работы русского ученого-металлурга и сейчас служат руководством для исследователей и практиков в их конкретной деятельности.