Как изобрести всё. Создай цивилизацию с нуля

Чтобы снизить содержание углерода в чугуне до уровня стали, вам придется использовать «бессемеровский процесс», основы которого были открыты в Восточной Азии в XI веке н. э. Идея состояла в том, чтобы подавать холодный воздух на расплавленный металл, и более современная версия (запатентована в 1856 н. э. мужиком, как вы догадались, по фамилии Бессемер) – пропускать воздух через жидкий чугун с помощью мехов или воздушных насосов.

Таким образом в расплав попадает кислород, вступающий в реакцию с расплавленным углеродом, отчего получается диоксид углерода. Он либо сгорает, либо выходит в виде пузырей, оставляя позади более чистое железо, и в качестве бонуса эта реакция также производит тепло, а значит, нагревает расплавленный металл еще сильнее, позволяя процессу не замирать, даже если повышается точка плавления жидкого металла[151].

Очень трудно понять, когда нужно прекратить подачу воздуха для необходимого содержания углерода, так что не беспокойтесь, сожгите весь углерод, который сможете, получив чистое железо, а потом добавьте столько, сколько вам нужно.

Железо – шестой из самых распространенных элементов во вселенной и четвертый – в земной коре, но до того, как люди придумали домны и бессемеровский процесс, было невозможно превращать его в сталь дешево или эффективно. Но вы только что справились с этой задачей, и теперь один из самых распространенных на Земле металлов стал для вас одновременно и самым дешевым.

Прекрасно сделано!

Если в вашей цивилизации уже появились инженеры, то они определенно поблагодарят вас за это.

И последнее замечание по поводу стали: вы можете производить стальную проволоку высокого качества, используя высокую прочность на разрыв, которой характеризуется сталь, и технологию под названием «волочение». Все, что вам нужно сделать, – изготовить грубую проволоку из стали, а затем протянуть ее через отверстие в форме конуса, вот так (рис. 33).

Таким образом вы получите проволоку с одинаковой толщиной по всей длине, и весь «отжатый» материал никуда не денется, а только сделает вашу проволоку еще длиннее. Последовательно используя несколько отверстий с уменьшающимся диаметром, вы сможете изготовить проволоку куда более тонкую, чем вручную.

Храповик (приложение Н) можно использовать для продвижения стали вперед, и что особенно удобно, все это можно делать при комнатной температуре: просто требуется некоторое количество смазки. И вот этот момент неожиданно оказывается сложным. Вернувшись в XVII век н. э., мы обнаружим, что тогда использовали жир или растительное масло, но они работают только с мягкой сталью, а слишком сильное трение заставит вашу проволоку сломаться.

Рис. 33. Устройство для волочения проволоки, вид сбоку

В 1650 н. э. некто Иоганн Гердес «случайно» обнаружил, что если сталь достаточно долго продержать в моче, то на ней появляется слой мягкого материала (теперь мы называем этот процесс коррозией), и он уменьшает трение при изготовлении проволоки. Это процесс, названный «искусственное ржавление», использовался 150 лет, пока кто-то не заметил, что разбавленное пиво на самом деле ничуть не хуже мочи, и только около 1850 н. э. люди догадались проверить, нельзя ли обойтись водой.

Можно. Она справляется замечательно.

Действуйте лучше, чем мы, не замачивайте сталь в моче без особой на то причины.

10.10.3. Сварка

Когда я сообщил отцу, что собираюсь стать актером, он сказал: «Отлично, но на всякий случай выучись на сварщика».

Вы (также Робин Уильямс)

Что это

Способ сплавлять два куска металла так надежно, что шов будет крепче самих кусков металла.

До того как была изобретена

Любой кусок металла приходилось плавить целиком, поскольку, как только его создавали, единственным способом присоединить его к другому куску оставались шурупы и болты, которые намного слабее хорошей сварки.

Изобретена

4000 до н. э. (кузнечная сварка);

1881 н. э. (дуговая сварка);

1903 н. э. (газовая сварка).

Предпосылки

Металл, горн, электричество (для дуговой сварки), ацетилен (для газовой сварки).

Как изобрести

Кузнечная сварка очень проста: нагрейте в горне два куска металла, которые вы хотите соединить, до температуры от 50 до 90 % от их точки плавления, чтобы они оставались твердыми, но сделались гибкими. Проблема в том, что, когда металлы достигают такой температуры, их поверхность склонна окисляться, а окислы мешают хорошей сварке. Рассыпая песок (или хлорид аммония, или селитру, или смесь всех трех, см. приложение С) по поверхности металла, вы решите эту проблему: он снижает точку плавления окислов, позволяя им улетучиваться из зоны между двумя кусками металла, когда вы начинаете по ней бить.

«Бить?» – спрашиваете вы.