Русские учёные и изобретатели

В конце 70–х годов уже широко применялись новые способы производства стали — в мартеновских печах и ретортах Бессемера. Эти способы позволяли относительно легко получать большие стальные слитки. Однако процессы разливки жидкой стали и ее остывания еще не были изучены. Сейчас мы знаем, что разливка — это не просто механическая операция, а сложный и ответственный процесс, который нужно сознательно направлять и регулировать. Переход металла из жидкого состояния в твердое определяет качество будущего изделия, изготовленного из этого металла.

Д. К. Чернов установил, что расплавленная сталь образует при затвердевании не однородную массу, а сложную систему кристаллов. Это открытие легло в основу современного представления о строении литой стали и металлов вообще.

Д. К. Чернов долго и тщательно исследовал кристаллизацию самых разнообразных веществ. Он выращивал большие кристаллы поваренной соли. С интересом наблюдал он явления замерзания воды. Сохранились фотоснимки оконных узоров льда, один из которых, как указывает надпись, был сделан Д. К. Черновым зимой 1915 года, когда ему уже исполнилось 75 лет. Д. К. Чернов создает схему затвердевания жидкой стали, а затем подтверждает ее практически. В процессе затвердевания расплавленного металла прежде всего появляются так называемые центры кристаллизации, дающие основу для осей будущих кристаллов. Оси отбрасывают от себя многочисленные ветви, образующие скелет кристалла. Затвердевание начинается в зоне соприкосновения жидкой стали с холодными стенками массивного чугунного сосуда — изложницы, куда сталь налита. Расплавленный металл покрывается твердой коркой. Эта корка защищает жидкую сталь от быстрого охлаждения, процесс затвердевания замедляется, и кристаллы получают возможность вырасти до большой величины.

При остывании сталь уменьшается в объеме, однако внешние размеры слитка уже определены коркой затвердевшего металла. Жидкого вещества не хватает для заполнения внутренней полости слитка, часть его остается пустой, образуя так называемую усадочную раковину. В слитке, где находится большое количество кристаллов, их растущие ветви переплетаются друг с другом и взаимно друг друга искривляют. Однако бывают случаи, когда отдельный кристалл начинает расти в усадочной раковине. Такому кристаллу нет препятствий для роста со стороны других кристаллов.

Д. К. Чернов собирал и тщательно изучал эти обособленно выросшие стальные кристаллы. В его коллекции хранился громадный кристалл, найденный в усадочной раковине 100–тоНного стального слитка. Кристалл — уникум весил 3,45 килограмма, а длина его составляла 39 сантиметров. Фотография этого знаменитого кристалла, названного «кристаллом Чернова», и его классические схемы, объясняющие процессы кристаллизации, вошли во все руководства по металлографии и пользуются всемирной известностью.

В 1880 году Д. К. Чернов вынужден был покинуть Обуховский завод, которому он отдал 14 лучших лет своей жизни. Восьмидесятые годы прошлого столетия характеризовались развитием промышленности на юге России. Знаменитый русский химик Д. И. Менделеев указывает на «будущую силу, покоящуюся на берегах Донца». Эта сила заключается в богатейших запасах каменного угля, железных руд и других полезных ископаемых. Д. К. Чернов отправляется на юг, где в течение трех лет занимается разведками каменной соли в Бахмутском уезде Екатеринославской губернии. Разведки эти увенчались успехом: найденные Д. К. Черновым залежи соли начинают разрабатываться в промышленных целях.

В 1884 году Д. К. Чернов снова возвращается в Петербург. Работает главным инженером отдела по испытанию заказов Министерства путей сообщения. В 1889 году он приглашается руководителем кафедры металлургии находившейся тогда в Петербурге старейшей высшей военной школы в России — Артиллерийской академии. Эту кафедру он сохранял за собой до самой смерти.

Д. К. Чернов является автором ряда важнейших работ в области металлургии и металлообработки вообще и артиллерийского производства в особенности. При его непосредственном участии происходило перевооружение русской армии трехлинейными винтовками. Он разработал оригинальный метод термической обработки стальных бронебойных снарядов. Д. К. Чернов исследовал важный вопрос выгорания каналов стальных орудий при стрельбе, т. е., другими словами, стойкость стали против разрушительного действия газов высокой температуры.

Д. К. Чернов изучает полет птиц, присматривается к устройству и работе их крыльев и приходит к выводу, что человек может летать, опираясь на крылья. Он разрабатывает проект летательного аппарата, основной частью которого является воздушный винт — пропеллер, приводимый в действие специ — ально установленным двигателем. Задолго до появления первого аэроплана, на заседаниях Русского технического общества 17 и 23 декабря 1893 года, Д. К. Чернов подробно докладывает о возможности полетов без помощи баллона. Развитие авиации показало, что и в этом вопросе он стоял на верном пути.