Тайны великих открытий

"Считаю своим долгом открыто и публично заявить в присутствии стольких знатоков и специалистов, что наши заводы и сталелитейное дело обязаны своим настоящим развитием и успехом в значительной степени трудам и исследованиям русского инженера Чернова".

Историк науки Лев Гумилевский пишет о Чернове:

"Он первым начал вводить науку в технологические процессы".

Первая эпохальная работа, проделанная Д.К. Черновым, обязана своим появлением перевооружению армии после поражения в Крымской войне. При изготовлении крупнокалиберных орудий в России часть стволов по неизвестной причине при выстреле разрушалась. Удивительным при этом было то, что все стволы изготовлялись примерно по одному технологическому процессу, однако одни выдерживали десятки выстрелов, другие же разрушались еще при ковке, рассыпаясь под молотом на части. Разобраться в этом явлении и было поручено совсем молодому в те годы инженеру Чернову.

Прежде всего инженер начал с внимательного изучения процесса. Он проводил у печей дни и ночи, учился у опытных рабочих определять температуру по цвету стальной поковки.

В ходе исследований выяснилось, что сталь с крупными зернами на изломе имеет меньшую прочность, чем сталь с мелкими зернами. За этим экспериментом последовали другие. Оказалось, что ковка не влияет на внутреннюю структуру металла (ковкой уплотняли заготовки, убирая внутренние пустоты).

Следующим экспериментом стала ковка при разных температурах. При этом обнаружились изменения в структуре. Мало того — каждому сорту стали соответствовала определенная температура.

Изучая эти температуры, Чернов определил две самые критические. Первая температура, которую он назвал "точка а", отличалась удивительным свойством: понемногу темнеющая при остывании масса вдруг снова раскалялась, как бы вспыхивала и потом снова начинала темнеть, но уже до конца. Такое явление наблюдалось не всегда; при быстром охлаждении его не было.

Непонятная вспышка требовала объяснения. Чернов предположил, что при этой температуре сталь претерпевает какое-то внутреннее преобразование.

Чернов провел еще один эксперимент — он приказал закалить две болванки: прошедшую критическую точку и не прошедшую. Болванка, не прошедшая критическую точку, закалки не приняла, оказалась мягкой. Это было первое из многих открытий Чернова.

Чернов повторил эксперимент десятки раз и убедился, что ошибки не было.

Но это не решило главный вопрос — почему сталь получается то крупнозернистой, то мелкозернистой. Многие полагали, что для получения мелкой зернистости нужно усилить давление на сталь при ковке. Эксперименты мало соответствовали этой теории, но Чернов внимательно стал ее проверять. И нашел ключ к решению — "точку b", которая стала вторым его открытием. Эта точка тоже соответствовала определенной температуре. Металл при ковке остывал, и в какое-то время наступал малозаметный момент, когда поверхность начинала словно морщиться и лущиться. Отмечали это, конечно, и до Чернова, но только он зафиксировал для себя эту точку и начал проводить с ней эксперименты.

Выяснилось следующее. Сталь, которую нагревали не доходя до "точки а", не закаливалась совсем. Сталь, прошедшая "точку а", но не достигшая "точки b", начинала принимать закалку, "но по виду излома можно заключить, что в ней не совершается еще заметной перегруппировки частиц", отчего и после быстрого, и после медленного нагрева структура стали оставалась такой же, что и до нагрева. После же нагрева выше "точки b" происходила быстрая перегруппировка частиц; сталь образовывала аморфную воскообразную массу, которая при быстром охлаждении ниже "точки b" оставалась без перемены аморфной. При медленном же охлаждении масса начинала кристаллизоваться, то есть снова распадалась на отдельные зерна.

Из новой стали начали делать не только стволы крупнокалиберных орудий, но и стволы винтовок Мосина, пулеметов "максим", вагонные оси, колеса, корпуса судов и броневые плиты…

Вскоре перед Д.К. Черновым встала новая задача. Генри Бессемер открыл новый способ получения стали. Изобретатель гидравлического пресса и нового метода золочения бронзовой пылью различных изделий, Бессемер пришел в металлургию из другой области и, не обремененный традиционными представлениями, как бы между делом революционизировал металлургию. Для изобретенного им орудия требовалось отлить сталь более дешевым и быстрым способом, чем тот, что применялся, и он стал продувать чугун в тигле воздухом, чтобы усилить реакцию окисления углерода.