Глава II. Секреты булата

Ушел в прошлое век восемнадцатый, принесший немало успехов русской горнозаводской промышленности, вызвавший к жизни новую отрасль науки - науку о металле. Наступившее столетие было чревато важными социальными и техническими преобразованиями. Быстро развивавшийся капитализм создавал новые производительные силы и производственные отношения, требовал новую, гораздо более высокую технику. С начала века энергия пара все шире использовалась в промышленности и на транспорте. Начал прокладывать себе дорогу новый, значительно более универсальный вид энергии - электричество. Важные перемены назревали также в области производства металлов. Росли мощности доменных печей, в которых все чаще использовался кокс, внедрялись горячее дутье и загрузочные механизмы. Большие задачи стояли также и перед сталеплавильным производством.

Для русской металлургии, как, впрочем, и для всей промышленности, обстоятельства складывались неблагоприятно. Уже в последнюю четверть XVIII в. благодаря растущему применению машин, и прежде всего парового двигателя, промышленность Англии быстро набирает темпы. "Английская металлургия,- пишет акад. С. Г. Струмилин,- с 1770 г. по 1800 г., всего до 30 лет, скачкообразно расширяет свою продукцию в пять раз, в то время как в России она не достигает за этот период даже удвоения"¹. Правда, к началу XIX в. Россия еще сохраняет первое место в мире по производству чугуна и железа, техническая оснащенность уральских заводов, размеры доменных печей и их производительность еще не имеют себе равных в Европе. Но мануфактурный строй русской промышленности, основанный на малопроизводительном подневольном труде крепостных, уже не в состоянии конкурировать с зарубежными фабриками, на которых ручной труд все более заменяется машинами и механизмами.

¹ (Струмилин С. Г. История черной металлургии в СССР. М., 1954, т. 1, с. 205)

В знаменитой работе "Развитие капитализма в России" В. И. Ленин пишет, что в XVIII в. "крепостное право служило основой высшего процветания Урала и господства его не только в России, но отчасти и в Европе... Но то же самое крепостное право, которое помогло Уралу подняться так высоко в эпоху зачаточного развития европейского капитализма, послужило причиной упадка Урала в эпоху расцвета капитализма"². В первом десятилетии XIX в. Англия обгоняет Россию в производстве чугуна и стали. Некоторое время спустя Россия по выплавке черных металлов оказывается позади Франции, США и ряда других стран. "Рыночная конъюнктура для русского железа в корне изменилась, вывоз его в Англию стал резко падать, и если еще в 1793 г. Англия ввезла 2235 тыс. пуд. русского железа, то к 1827 г. этот ввоз упал до 601 тыс. пуд., а в 1836 г.- до 243 тыс. пуд., сократившись в девять с лишним раз по сравнению с 1793 г."³.

² (Ленин В. И. Полн. собр. соч., т. 3, с. 485)

³ (Струмилин С. Г. История черной металлургии в СССР. М., 1954, т. 1, с. 229. БСЭ. 2-е изд., т. 47, с. 153)

Сокращение иностранного рынка сбыта не могло не ухудшить и без того тяжелого положения русской металлургии. Ассигнования со стороны правительства и частных заводчиков на ее развитие резко снизились. В результате этого в течение нескольких десятилетий производство чугуна и стали в России фактически находилось на одном и том же уровне - 12 - 16 млн. пудов в год. И если в 30-х годах XVIII в. на долю России приходилось около ⁴/₃ мирового производства чугуна, то спустя 150 лет, в 1885 г., доля России в мировой выплавке чугуна составляла всего 2,7%⁴. Правда, в последние десятилетия XIX в., после падения крепостного права, Россия уверенно вступила на путь капиталистического развития. Ее промышленность, металлургия в том числе, начала преодолевать отставание от других стран капитала. К этому времени относится строительство большой группы металлургических заводов и угольных шахт в бассейне Дона и других южных районах России.

⁴ (БСЭ. 2-е изд., т. 47, с. 153)

Может показаться, что в условиях XIX в., крайне невыгодных для прогресса отечественной промышленности, и наука должна была бы развиваться замедленными темпами. Однако, к счастью, так не случилось. Россия всегда была богата талантливыми людьми, а больших затрат на создание институтов, крупных лабораторий, оснащенных сложными и дорогими приборами, тогда еще не требовалось. Благодаря усилиям ученых русская наука и в эти годы была на уровне мировых достижений, а во многих областях прочно удерживала первенство. Всем известен огромный вклад, который внесли в то время в сокровищницу знаний замечательные русские ученые: В. В. Петров, Н. И. Лобачевский, Д. И. Менделеев, Н. Н. Зинин, А. М. Бутлеров, М. В. Остроградский, II. Л. Чебышев, А. Г. Столетов, И. М. Сеченов и многие, многие другие.

Уверенно продолжала развиваться в XIX в. и наука о металле. Семена, посеянные М. В. Ломоносовым, давали обильные всходы. Десятки талантливых ученых и практиков развивали его идеи. В России складывалась серьезная научная школа металлургии, которая к концу XIX в. заняла ведущее положение в мировой науке о металлах. Уже на рубеже XVIII-XIX вв. теоретическая и практическая металлургия пополнилась серьезными исследованиями русских ученых и инженеров. В цветной металлургии в это время выдвинулась целая плеяда ученых и инженеров, осуществивших важные работы по исследованию свойств и методов получения ряда благородных металлов, прежде всего платины. Всемирную известность приобрели труды русского ученого и общественного деятеля А. А. Мусина-Пушкина (1760-1805). Еще в 1797 г. он открыл новые способы получения амальгамы платины, а затем разработал совершенные методы ее ковки и очистки от железа. Работы Мусина-Пушкина были продолжены Архиповым, Варвинским, Любарским, Соболевским и др. Следует особо остановиться на деятельности одного из наиболее крупных химиков и металлургов начала XIX в. Петра Григорьевича Соболевского (1782-1841).

П. Г. Соболевский родился в Петербурге в семье известного врача и ботаника Г. Ф. Соболевского. Еще в детстве он в совершенстве изучил французский и немецкий языки, увлекался книгами по физике и химии, которые находил в обширной библиотеке своего отца. В 1798 г. Соболевский окончил сухопутный кадетский корпус, получив офицерский чин, но уже через шесть лет вышел в отставку и поступил переводчиком в так называемую Коммерц-коллегию, а потом в Комиссию составления законов, возглавляемую известным государственным деятелем александровской России М. М. Сперанским⁵. Еще на военной службе Соболевский находил время для научных занятий - посещал лекции известных профессоров, следил за техническими новинками, отечественной и иностранной литературой.

⁵ (См.: Плоткин С. Я. Петр Григорьевич Соболевский. М., 1966, с. 9)

В 1815 г. Соболевский покидает столицу. Он направляется в Пожву, на один из старейших заводов Урала. Здесь работали крупнейшие по тому времени доменные печи, изготовлялись сложные металлорежущие станки, паровые машины и даже хирургические инструменты⁶. П. Г. Соболевскому было поручено техническое руководство всем этим сложным производственным предприятием. Он разрабатывает новые механизмы, совершенствует методику химических анализов, но главное внимание уделяет металлургическому производству, особенно переработке чугуна в сталь. Одним из первых он применяет на отечественных заводах пудлинговый процесс взамен малопроизводительного и дорогого кричного способа переработки чугуна. Для этого он конструирует на Пожевском заводе специальную пламенно-отражательную (пудлинговую) печь, на которой осваивает новый для русской металлургии технологический процесс. До Соболевского пудлинговые печи строились только на английских металлургических заводах. В 1830-х годах отражательные печи для пудлингования, сконструированные П. Г. Соболевским, стали использоваться и на других заводах Урала.

⁶ (См. там же, с. 18)

В 1817 г. Соболевский переходит на Камско-Воткинский железоделательный завод, где занимает должность механика. Этот завод славился мастерством своих рабочих и отличался большим разнообразием выпускаемой продукции. Здесь каталось листовое и котельное железо, производились якоря для кораблей и многие другие изделия. Перед Соболевским открываются возможности для большой экспериментальной и исследовательской работы. Он создает химическую лабораторию, чертежную мастерскую, организует полноценную техническую библиотеку. В течение короткого времени ему удается многое сделать для усовершенствования заводского оборудования и технологии. Уже в конце 1819 г. он назначается управителем Камско-Воткинского завода.

Боткинский завод располагал опытными кадрами техников и мастеров. В его цехах трудился замечательный металлург Семен Иванович Бадаев (1778-1847). Еще будучи крепостным, он в 1808 г. разработал новые способы производства стали, которая долгое время называлась "бадаевской". Значение работы Бадаева было столь велико, что правительство за большую сумму выкупило его у помещика и наградило медалью. В Воткинске же в 1811 - 1815 гг. Бадаев усовершенствовал свой способ производства стали. Его металл отличался однородностью, вязкостью, хорошей свариваемостью. Сталь Бадаева не уступала по качеству лучшим английским сортам. Она применялась для производства ответственных изделий: хирургических инструментов, монетных штампов и т. д.

П. Г. Соболевский поступил на Боткинский завод уже после ухода оттуда С. И. Бадаева. Однако он продолжал работы Бадаева, долгое время производил экспериментальные плавки в поисках оптимальных условий для получения стали различных сортов. Результаты этих опытов были опубликованы Соболевским в серии статей под общим названием "О способах выделывания стали при Боткинском казенном заводе", напечатанных в 1825 г. в "Журнале мануфактур и торговли". В этих статьях он рассматривает достоинства и недостатки бадаевской стали, подробно описывает технологию производства металла на Боткинском заводе, обращая большое внимание па вопрос о наиболее рациональном использовании различных сортов стали. "Автор подчеркивал, что умение использовать сталь сообразно свойствам ее не менее важно, чем приготовление металла. Соболевский настаивал на необходимости классифицировать сорта стали в соответствии с нуждами отдельных отраслей промышленности"⁷.

⁷ (Там же, с. 36-37)

П. Г. Соболевский живо интересовался всеми новыми идеями и методами, которые возникали в области металлургии, химии и машиностроения как в России, так и за рубежом. Естественно, что он был одним из первых ученых, обративших внимание на опыты использования горячего дутья в доменном производстве, начатые в 1829 г. англичанином Дж. Нильсоном на одном из шотландских заводов. Соболевский тщательно анализирует результаты опытов, производит необходимые расчеты и уже 5 декабря 1833 г. представляет собранию Академии наук, членом- корреспондентом которой он состоял, доклад, называвшийся "Записки об опытах, проведенных в различных местах, по ведению доменных печей на горячем дутье". В этой работе Соболевский активно выступает за быстрейшее использование нового открытия в промышленности, что, по его словам, "представляло бы державе новый источник богатства, которым до сих пор она еще не пользовалась".

Применение горячего дутья сулило доменному производству большие выгоды, прежде всего значительное сокращение расхода топлива и повышение производительности печей. Однако в своем докладе Академии наук П. Г. Соболевский справедливо отмечал, что горячее дутье является не единственным направлением в совершенствовании доменного процесса. Ощутимые результаты может дать, например, использование шихты с меньшим содержанием нерудных добавок, лучшее регулирование воздуходувных устройств и многое другое.

Соболевский не ограничился только "постановкой вопроса" о горячем дутье. В качестве члена Ученого комитета Корпуса горных инженеров он руководил опытными работами на ряде металлургических заводов, в частности на Александровском заводе в Петрозаводске. Эти опыты дали вполне удовлетворительные результаты, однако не способствовали быстрому и широкому внедрению горячего дутья на русских металлургических заводах. Слишком велика была техническая отсталость металлургии крепостной России, слишком большой косностью и невежеством отличались многие заводчики. В связи с этим повсеместный переход па горячее дутье был осуществлен в отечественной металлургии лишь через полстолетия.

В 1824 г. Соболевский возвращается в Петербург. По заданию Департамента горных и соляных дел он создает "первый русский научно-исследовательский институт металлургии, обогащения полезных ископаемых и галургии"⁸. Новая научная организация носила название Соединенной лаборатории Департамента горных и соляных дел, Горного кадетского корпуса и Главной горной аптеки. Одной из главных заслуг этой лаборатории явилась разработка методов очистки (аффинажа) платины и технологии ее обработки. Крайне высокая температура плавления платины (1770°) не позволяла в то время получать из нее литые изделия, например монеты (как известно, платину начали плавить только после 1860 г., использовав для этого кислородно-водородное пламя).

⁸ (Плаксин И. Н. Зарождение основ металлургии благородных металлов.- В кн.: Русские ученые в цветной металлургии. М., 1948, с. 98)

Многочисленные эксперименты натолкнули Соболевского и работавшего вместе с ним другого ученого - В. В. Любарского на создание металло-керамического метода получения изделий из платины. Для этого губчатую платину стали прессовать в металлической форме, а потом спекать при высокой температуре и опять обрабатывать под прессом, получая плотный ковкий металл, пригодный для изготовления тиглей, проволоки, медалей и т. д.

Таким образом, Соболевский заложил основы порошковой металлургии - широко применяющегося ныне метода производства сверхтвердых и тугоплавких материалов на основе вольфрама, молибдена, железа и других металлов. Методами порошковой металлургии получают сейчас также пористые вещества, идущие для производства подшипников и других деталей машин. Поры таких подшипников пропитываются маслом, поэтому дополнительная смазка не требуется. Материалы, создаваемые методами порошковой металлургии, широко применяются в тех случаях, когда от них требуется исключительная твердость, жаростойкость, хорошая сопротивляемость коррозии и т. д. Порошковая металлургия позволяет получать изделия из металлов, которые в обычных условиях не могут быть сплавлены, например вольфрам и медь, вольфрам и серебро.

Русские ученые первой половины XIX в. внесли существенный вклад и в другие отрасли металлургического производства. В области металлургии золота успешно трудился видный ученый и инженер Петр Романович Багратион, племянник героя Отечественной войны 1812 г. П. И. Багратиона. Обрабатывая золотосодержащие руды раствором цианистых щелочей, П. Р. Багратион в 1847 г. открыл новый способ получения благородпых металлов методом цианирования. Цианистый процесс является основой современной металлургии золота.

Ломоносовские традиции в науке о металле продолжал известный русский минералог и химик В. M. Севергин (1765-1826). Вышедшая в 1801 г. его книга "Пробирное искусство" много лет являлась хорошим учебным пособием по аналитической химии, по которому обучались инженеры горнодобывающей, химической и металлургической промышленности.

Чрезвычайно перспективными явились работы акад. В. В. Петрова (1761 - 1834), открывшего в 1802 г. явление электрической дуги и доказавшего возможность применения электрического тока для плавления металлов, а также для восстановления их из окислов. В дальнейшем эти работы легли в основу электрохимии и электрометаллургии.

Для развития теории металлургических процессов многое сделал русский акад. Г. И. Гесс (1802-1850). Им установлены важнейшие законы термохимии, в частности весьма важный для объяснения металлургических процессов (закон Гесса), согласно которому тепловой эффект химических реакций не зависит от промежуточных стадий, а определяется лишь начальным и конечным состояниями системы.

Разумеется, наука о металлах развивалась в нашей стране не изолированно от мировой научной мысли. Дальтон и Берцелиус, Гей-Люссак и Митчерлих, Мюшетт и многие другие внесли своими трудами серьезный вклад в развитие теоретической и практической металлургии. Большое значение для создания теории металлургических процессов имели классические работы о теплоте Сади Карно, Джоуля, Р. Майера и других зарубежных ученых XIX в. Ведь металлургия, по ходячему выражению, представляет собой химию высоких температур. Поэтому основы современной металлургии опираются на законы химии, термодинамики, учение о теплоте. Во всех этих областях науки в XIX в. были сделаны выдающиеся открытия, которые постепенно использовались в промышленности.

Уже к середине прошлого столетия перед металлургами во всей широте встал вопрос об изучении явлений, которые протекают в металлах и сплавах во время их тепловой и механической обработки. Без этого нельзя было двигать вперед науку о металлах, призванную обеспечивать высокое качество изделий из чугуна, стали и цветных металлов. А развивающееся машиностроение как раз и выдвигало все более высокие требования. Нужно было серьезно заняться изучением структуры металлов и зависимости их свойств от химического состава и различных способов теплового воздействия. И в этом важном вопросе русской металлургической научной школе принадлежало решающее слово. Настоящую революцию в области получения самого важного металла современности - качественной стали - произвел великий русский металлург Павел Петрович Аносов.

Более трех десятилетий работал Аносов на металлургических заводах Урала. Своими трудами он далеко продвинул теорию и практику металлургического производства. Разведывая новые месторождения полезных ископаемых, разрабатывая и внедряя новые процессы и механизмы в золотодобывающую промышленность и производство стали, Аносов явился подлинным новатором горнозаводского дела. Все его работы строились на строго научных принципах. Он не шел проторенными путями. Его всесторонние знания, тщательно продуманные и блестяще проведенные эксперименты позволили ему делать глубокие обобщения, которые освещались им в научно-технических журналах и быстро становились достоянием широкого круга инженеров. Более 140 лет назад талантливый металлург впервые применил микроскоп для исследования внутреннего строения стали. Этим было положено начало микроскопическому анализу металлов, нашедшему сейчас повсеместное применение в науке и промышленности. Открытия П. П. Аносова явились научной основой для развития отечественной металлургии высококачественных (легированных) сталей.

Павел Петрович Аносов (1797-1851)

Павел Петрович Аносов родился в Петербурге в 1797 г. В то время его отец работал секретарем Берг-коллегии. В 1806 г. семья Аносовых переезжает на Урал, где отец будущего металлурга получает должность советника Пермского горного управления. Вскоре тяжелое горе обрушивается на семью Аносова: почти одновременно умирают родители - и детей берет на воспитание их дед (со стороны матери) Л. Ф. Сабакин, служивший механиком на Камских заводах. Это был талантливый человек и опытный техник, заслуженно пользовавшийся известностью на Урале. Он дважды побывал в Англии, изучая там машины и механизмы, установленные на фабриках и заводах, в частности главную техническую новинку того времени - паровую машину Уатта, с изобретателем которой он был знаком лично. Сабакин сооружал плотины и строил водяные колеса, проектировал металлорежущие станки и оборудование для металлургического производства. Дом Сабакина охотно посещали инженеры и мастеровые, среди которых было немало его учеников. Таким образом, П. П. Аносов с детства находился среди людей, влюбленных в металл и машину, умевших добывать руду, выплавлять из нее металл и превращать его в детали станков и механизмов. Призвание Аносова определилось рано: он решил стать специалистом горнозаводского дела, как его дед, отец и их друзья.

В 1810 г. Аносов был зачислен в Петербургский горный кадетский корпус, замечательную школу русских рудознатцев и металлургов. Юноша увлекся интересной наукой. Он проявил большие способности и усердие и за отличные успехи неоднократно награждался похвальными грамотами и медалями.

Прошло семь лет. Аносов с отличием оканчивает кадетский корпус и направляется на заводы Златоустовского горного округа, объединявшего ряд чугуноплавильных и железоделательных предприятий, а также рудников Южного Урала. Главным в округе был Златоустовский завод с состоящей при нем оружейной фабрикой - одно из старейших предприятий России.

Свою трудовую жизнь Аносов начал со скромной должности техника для разных поручений. Однако это дало ему возможность подробно ознакомиться с работой обширного и хорошо оснащенного предприятия. Это был крупнейший тогда завод-комбинат. На его территории находились доменные печи и кричные цеха, в которых чугун переделывался в железо. В других цехах были установлены ковочные молоты, плющильные (прокатные) и резные станы, нагревательные печи. Завод имел собственную сырьевую базу - рудники, где добывалась железная руда, и лесные угодья, где из древесины выжигался уголь - топливо для металлургических агрегатов завода. Все механические устройства - воздуходувные меха, молоты и станки - приводились в действие водяными колесами у плотины на р. Ай.

Молодой специалист внимательно изучает организацию производства, технологические процессы, устройство оборудования. Спустя два года, тщательно обработав собранные материалы, Аносов пишет свой первый научный труд "Систематическое описание горного и заводского производства Златоустовского завода". Уже здесь молодой исследователь показал не только свой широкий научный кругозор, но и умение глубоко анализировать фактический материал. Он не ограничился простым пересказом всего того, что видел, но критически оценил недостатки производства и предложил мероприятия по их устранению.

На заводе быстро растет авторитет талантливого инженера. Осенью 1819 г. Апосов назначается смотрителем отделения украшенного оружия оружейной фабрики, а шесть лет спустя - управителем этой фабрики. В эти годы развертывается многогранная научная и инженерно- техническая деятельность П. П. Аносова. Он осуществляет большие работы по изысканию в районе Златоуста месторождений железных руд, золота и различных минералов и одновременно занимается совершенствованием процессов получения и обработки металлов и производства оружия.

В 1825 г. происходит знаменательное для развивающейся отечественной науки и техники событие - начинает издаваться "Горный журнал". Его постоянным автором на многие годы становится П. П. Аносов. В 1826 г. он публикует свою первую статью "Геогностические наблюдения над Уральскими горами, лежащими в округе Златоустовских заводов".

Аносов исследует обширный район площадью более 20 тыс. км². Он описал строение гор и характер составляющих их пород. Ученый стремился не только открыть новые рудные месторождения, но и установить общие закономерности размещения полезных ископаемых в Уральских горах, научно обосновать принципы их поисков.

Уже в первом абзаце упомянутой статьи Аносов очень точно определяет цели своих геологических исследований. "Уральские горы,- пишет он,- питающие сотни тысяч народа и составляющие один из немаловажных источников богатства России, давно уже заслуживали подробнейшего исследования. Давно уже надлежало привести в известность состав их, определить взаимное отношение горнокаменных пород, постепенный их переход и образ соединения между собою, дабы тем удобнее достигнуть до главнейшей цели - открытия частных месторождений полезных минералов.

Правильность, замечаемая повсюду в образовании Уральских гор, предполагает, кажется, возможность к определению рудоносных мест: мощная рука Природы вложила их в череп Земного Шара по известным направлениям и в некотором порядке... Наблюдения, руководимые наукой, несомненно, повели бы нас к открытию новых правил, могущих служить нитью при отыскивании рудоносных мест; правил, присвоенных, так сказать, каждому кряжу гор и коих одна теория дать не в состоянии"⁹.

⁹ (Аносов П. П. Собр. соч. М., 1954, с. 61)

Статья Аносова явилась выдающимся вкладом в геологическую науку. Проведенные им исследования "значительно расширили познания о геологическом строении Южного Урала, о его полезных ископаемых, способствовали расширению горнозаводского производства и были настолько обстоятельны, что сохранили свое практическое значение и поныне"¹⁰. В этой и в ряде других работ по геологии Южного Урала, которые также публиковались в "Горном журнале", Аносов сообщает об открытых им новых рудных месторождениях и дает подробное описание геологического строения Златоустовского округа. Это помогло значительно расширить сырьевую базу металлургии Урала.

¹⁰ (Прокошкин Д. А., Самарин А. М., Сорокин Ю. Н. Павел Петрович Аносов.- В кн.: Аносов П. П. Собр. соч., с. 6)

Многое сделал Аносов для развития золотодобывающей промышленности. Стремясь облегчить тяжелый труд рабочих золотых приисков, он создает оригинальную золотопромывательную установку, приводимую в действие паровой машиной. Новый агрегат позволил резко увеличить количество промываемого песка, доведя его до 18 тыс. пудов в сутки, снизить потери золота и сократить расходы на его извлечение.

Великий русский металлург уделял особое внимание местным сырьевым ресурсам. Именно для этого он разведывал рудные месторождения, разрабатывал способы обогащения и переплавки местных руд. Для этого он изыскивал пути использования уральского корунда для шлифования и полировки стальных клинков на Златоустовской оружейной фабрике, заменив им дорогостоящий наждак, привозимый из-за рубежа.

Так же по-новаторски решил ученый задачу обеспечения сталеплавильного производства отечественными тиглями - массивными сосудами из огнеупорной глины, способными выдерживать температуру выше точки плавления стали. Среди специалистов существовало мнение, что такие тигли могли делать только за границей, где для этого имелись специальные материалы. Импортные "глиняные горшки" стоили непомерно дорого. За каждый тигель приходилось платить 25 руб. золотом.

Аносов ставит перед собой задачу создания дешевых и доброкачественных тиглей из отечественных материалов. Знание химии и большой опыт геологических исследований помогли ему в решении этой задачи. Все необходимое для производства тиглей оказалось здесь же, под руками. Местная огнеупорная глина, смешанная с мелко истолченным древесным углем, явилась прекрасным пластичным материалом, из которого легко было вылепить сосуды любой формы. Высушенные и обожженные, они успешно выдерживали высокую температуру, при которой выплавлялась сталь и другие металлы. Тигли Аносова по качеству не уступали немецким, а обходились всего по 40-50 коп. за штуку.

Наличие добротных и дешевых тиглей позволило Аносову и его помощникам широко развернуть опыты по выплавке высококачественной литой стали и ее последующей обработке. До Аносова эти важные процессы почти не имели строгого научного обоснования. Даже на крупных заводах качество металла зависело не от точно установленной технологии производства, а от умения и опытности мастеров. В те годы никто не отдавал себе отчета в том, какие внутренние изменения происходят в металле при его затвердевании, при нагревании перед ковкой, во время ковки или закалки. Многолетний опыт металлургов был единственной гарантией высокого качества выплавляемой стали, П. П. Аносов решил поставить все важнейшие процессы получения и обработки металлов на научную основу. Он задался целью превратить металлургию стали из ремесла и искусства отдельных мастеров в точную науку, что дало бы возможность сознательно управлять металлургическими процессами и совершенствовать их.

В 1827 г. в "Горном журнале" печатается статья Аносова "Описание нового способа закалки стали в сгущенном воздухе". Она привлекает внимание специалистов. Проходит еще 10 лет напряженной работы, и Аносов опубликовывает новый замечательный труд "О приготовлении литой стали". Выдающийся русский инженер детально исследовал сложные и малоизученные процессы получения доброкачественного металла. Одновременно он разрабатывает новые способы получения литой стали.

Железо, используемое в промышленности и быту, отличается от стали тем, что содержит значительно меньше углерода. Если говорить точно, в практике никогда не употреблялось чистое железо. Железом обычно называли мягкую сталь, содержавшую мало углерода и других химических элементов. До Аносова при получении стали на всех металлургических заводах мира куски железа предварительно цементировали, т. е. их поверхностные слои насыщали углеродом, лишь после этого их сплавляли в огнеупорных сосудах - тиглях. Такой двойной процесс был дорогим и длительным.

Аносов предложил новый метод получения стали, очень важный для дальнейшего развития металлургии. Он объединил процессы науглероживания и плавления металла. Одновременно ученый сделал и другое замечательное открытие, также имеющее огромное значение для теории и практики металлургии. Великий русский металлург практически доказал, что для науглероживания железа вовсе не обязательно непосредственное соприкосновение металла и угля. Печные газы, содержащие большое количество углерода, оказывается, могут нисколько не хуже, а даже лучше науглеродить поверхность железного изделия. Так более 100 лет назад в нашей стране впервые была применена газовая цементация металла - процесс, нашедший сейчас самое широкое применение на металлургических и особенно машиностроительных заводах.

В 30-х годах прошлого столетия Аносов осуществил целую серию блестяще задуманных и прекрасно исполненных экспериментов получения стали путем сплавления железа, чугуна и различных добавок-флюсов. Эти труды П. П. Аносова легли в основу повсеместно применяемых ныне способов выплавки стали. Он первым, на три десятилетия раньше Пьера Мартена, положил начало методу получения стали путем переплавки чугуна и окисления его примесей. Большое значение для развития науки о металле и практики производства высококачественных сталей имели работы Аносова по выплавке так называемой булатной стали, из которой можно отковывать чудесные сабли, острые, как бритва, и гибкие, как тонкая ветка ивы.

Титульный лист книги П. П. Аносова 'О булатах' (1841)

Много столетий назад в Индии процветало искусство изготовления из стали мечей и кинжалов особой твердости с тонким узором. С течением времени рецепты приготовления такой булатной стали были забыты. Непроницаемая завеса времени, казалось, навсегда скрыла от нас мастерство древних и средневековых металлургов. Разгадать секрет производства булатов, объяснить чудесные свойства старинных узорчатых дамасских клинков пыталось не одно поколение ученых XVIII и XIX вв. Безуспешно занимался этой проблемой и знаменитый английский физик Фарадей.

Аносову первому удалось открыть тайну булата. Добиваясь, как он сам говорил, "достижения совершенства в стали", ученый в течение более чем десяти лет осуществил тысячи экспериментов, исследуя влияние на сталь кремния, марганца, хрома, углерода, алюминия, титана, алмаза, золота, платины, а также многих других добавок.

Многочисленные опыты Аносова увенчались полным успехом. Он получил сталь не уступающую по качеству прославленной дамасской. Это был замечательный металл, сочетающий изумительную твердость, невиданную ранее упругость и вместе с тем вязкость внутренних слоев, предохраняющую изделие от поломок. Россия стала второй родиной булатной стали. Прославленные златоустовские мастера вскоре научились отковывать из нее прекрасные сабли и кинжалы, которыми можно было рубить кость и многие металлы; они могли сгибаться в кольцо и вновь разгибаться в безукоризненно прямую линию.

Открытие П. П. Аносова не было похоже па рецепты средневековых мастеров, созданные в результате многовековой практики. Он научно обосновал влияние химического состава, структуры сплава и характера его обработки на свойства металла. Его выводы легли в основу учения о качественных сталях.

Результаты упомянутых опытов были обобщены ученым в классическом труде "О булатах", вышедшем в 1841 г. На титульном листе книги подзаголовок-аппотация - "Описание опытов, предпринятых для получения булатов: понятие, приобретенное из сих опытов; о различии булатов от стали и открытие самих способов приготовления их". В том же году в Златоусте было отпечатано приложение к книге, содержащее краткое описание большого количества опытов по выплавке литой стали и булата, произведенных в 1828-1839 гг.

Выдающийся труд русского инженера вошел в золотой фонд мировой литературы по металлургии. Сразу же он был переведен на немецкий, французский, а потом и на другие языки. Даже теперь ссылки на эту книгу можно часто встретить в различных изданиях, посвященных производству качественных сталей.

Однако вернемся к булатной стали, совершенные способы приготовления которой были открыты П. П. Аносовым. Еще исследования старинных дамасских клинков позволили ученым узнать химический состав и познакомиться со структурой этой стали. Оставались непонятными лишь происхождение тонких узоров на поверхности булатного клинка и влияние их на свойства металла.

Некоторые ученые полагали, что узоры на булате появляются в результате сварки двух полос металла - твердой стали и мягкого железа. Немецкие инженеры получили такой слоистый, сваренный металл. Часто он имел очень красивые узоры на поверхности, но его механические качества не шли ни в какое сравнение с булатом.

Были исследователи, которые совершенно обоснованно считали, что узоры на булатной стали являются следствием кристаллического строения металла. Однако они не смогли установить зависимость свойств металлов от узоров на его поверхности. Эта важная задача была успешно решена П. П. Аносовым. Своими опытами он доказал, что узоры на металле отражают его кристаллическое строение, которое зависит от многих причин, прежде всего от химического состава металла, способа выплавки, условий затвердевания и характера последующей механической обработки. Аносов первым показал влияние так называемой макроструктуры металла на его механические качества.

Исследуя литой и кованый металл, Аносов выделил несколько типов макроструктур. Иногда кристаллы металла представляли вытянутые прямые или волнистые полосы. В других случаях узоры покрывали поверхность сплошной сеткой или имели коленчатую форму. Ученый доказал, что при сетчатом или коленчатом расположении узоров обеспечиваются наиболее высокие механические качества стальных изделий. Это его положение является очень важным для современной металлообработки.

Широко распространенные сейчас процессы обработки металла давлением - прокатка, штамповка, ковка - как раз и направлены на то, чтобы деформировать кристаллы, вытянуть их в тонкие волокна и изогнуть по конфигурации изделия.

Однако не всегда узоры на булате выявляются сами собою. Чтобы сделать их более четкими, необходимо протравить поверхность металла какой-нибудь кислотой. Аносов разрабатывает подробную методику травления металлов для выявления их макроструктуры. Он исследует действие на металл лимонного сока, соляной, серной и других кислот и приходит к выводу, что их действие па железо, углерод и другие элементы, входящие в состав стали, неодинаково. Используя метод Аносова, современные исследователи широко применяют травление для изучения макроструктуры металлических сплавов.

В книге "О булатах" П. П. Аносов неоднократно упоминает о том, что еще в 1831 г. он применял микроскоп для исследования внутреннего строения стальных сплавов. Он пишет: "...узоры ее (булатной стали.- А. Ф.) столь мелки, что без помощи микроскопа с трудом распознаваемы быть могут". И в других местах: "...узоры едва приметны в микроскоп", "мелкие узоры едва видны в микроскоп" и т. д. Труды Аносова с бесспорной очевидностью доказывают, что именно он, а не англичанин Сорби, который занялся микроисследованиями более чем через 20 лет после русского металлурга, положил начало микроскопическому анализу металлов, ставшему сейчас одним из главнейших методов их наиболее полного изучения.

По инициативе Аносова в нашей стране еще в 40-х годах прошлого столетия были предприняты успешные попытки производства литых стальных орудий. Эти работы Аносова в последующие годы были повторены и развиты выдающимся русским инженером П. М. Обуховым.

В 1847 г. Аносов покидает Златоустовский завод, которому он отдал 30 лет своей жизни. Его привлекает новый промышленный район страны - Алтай. Ученый назначается начальником Алтайских заводов и переезжает в Сибирь. С присущей ему энергией он начинает большую работу по реконструкции заводов и налаживанию более четкой их работы. Преждевременная смерть прервала эту плодотворную деятельность замечательного металлурга. Он умер в Омске 25 мая 1851 г., куда выезжал по делам службы.

П. П. Аносов жил в эпоху крепостничества. На заводах Урала, как и на других русских предприятиях того времени, применялся рабский труд многих тысяч крепостных людей. Кроме того, страна была буквально наводнена иностранными "специалистами", прибывшими сюда в поисках легкого обогащения. Все это не способствовало тому, чтобы личность инженера, тем более руководителя предприятия, была в почете у рабочих. Однако глубокий демократизм Аносова, его неиссякаемая энергия, забота о подчиненных неизменно привлекали к нему симпатии и мастеров и рабочих. Все его начинания неизменно поддерживались преданными помощниками из среды рабочих, особенно их наиболее опытной части - талантливых русских мастеров-умельцев. Нужно прямо сказать, что без такого тесного творческого содружества с коллективом Аносову не удалось бы решить и десятой части тех задач, которые он перед собой поставил.

П. П. Аносов был пламенным патриотом своей Родины. Он верил в творческие силы русских рабочих и инженеров. "Россия,- писал он,- богатая железными рудами различного свойства, не бедна и искусными руками; ей недоставало только совершенства в общеупотребительном материале - в стали"¹¹. И чтобы побыстрее достигнуть этого совершенства, ученый неустанно творчески развивал теорию и практику металлургии. Он положил начало науке о качественной стали, указал пути промышленного получения этого поистине благородного металла.

¹¹ (Аносов П.П. Собр. соч., с. 121)

Аносов мечтал о том времени, когда качественная сталь станет важнейшим материалом в хозяйстве страны. Он надеялся, что "скоро паши воины вооружатся булатными мечами, наши земледельцы будут обрабатывать землю булатными орудиями, наши ремесленники выделывать свои изделия булатными инструментами"¹².

¹² (Там же, с. 151)

Выдающиеся труды великого металлурга были высоко оценены его современниками. Ученый совет Казанского университета в 1844 г. избрал Аносова своим членом- корреспондентом. Через два года он стал почетным членом Харьковского университета. По печатным работам Аносова училось несколько поколений будущих разведчиков земных недр, специалистов но выплавке и обработке металлов.

Десятки учеников и многие сотни последователей Аносова продолжали и развивали начатое им дело производства качественных сталей, обогащали увлекательную науку о металле. Имена ближайших последователей Аносова - П. М. Обухова, А. С. Лаврова, Н. В. Калакуцкого, А. А. Ржешотарского и, наконец, Д. К. Чернова широко известны в нашей стране и далеко за ее пределами.

https://strojmet.ru/tovar/125