Сергей Венецкий - В мире металлов

Прошло несколько дней, и почта принесла И. Л. Кириллову письмо от одного московского профессора: "Дорогой Игорь Кириллов, — писал он, — поздравляю Вас с Новым годом, с открытием нового материала — ферросицилия и имею основания ждать, что в следующем году Вы откроете ферросардиний… "

В конце XVIII века в Мадриде при дворе испанского короля Карла III работал французский химик и металлург Пьер Франсуа Шабано. Много внимания он уделял платине и одним из первых научился получать ковкие слитки из этого металла. Однажды его лабораторию посетил некий маркиз Аранда. Заинтересовавшись лежавшим на столе небольшим (со стороной 10 сантиметров) кубиком платины, маркиз хотел взять его в руки, но не тут-то было: слиток весил около 22 килограммов. "Вы смеетесь надо мной, — вскричал вельможа, — металл чем-то приклеен к столу!"

В 1891 году выпускник Гарвардского университета Роберт Вуд (впоследствии знаменитый американский физик) приехал в Балтимор, чтобы позаниматься химией у известного профессора А. Ремсена. Поселившись в университетском пансионе, Вуд вскоре прослышал от живших там студентов, что хозяйка, якобы, частенько готовит утреннее жаркое из… остатков вчерашнего обеда, собранных с тарелок. Но как это доказать?

Вуд, большой любитель находить для любой задачи оригинальное и вместе с тем простое решение, не изменил себе и на этот раз. В один из дней, когда на обед был подан бифштекс, ученый, оставив на тарелке несколько больших кусков мяса, посыпал их хлористым литием — совершенно безвредным веществом, похожим по виду и вкусу на обыкновенную поваренную соль. На следующий день кусочки жареного мяса, поданного студентам на завтрак, были "преданы сожжению" на горелке спектроскопа. Красная линия спектра, присущая литию, разоблачила чрезмерно экономную хозяйку пансиона.

В середине 50-х годов прошлого века англичанин Генри Бессемер, проводя многочисленные эксперименты по получению ковкого железа и стали, пришел к выводу, что углерод, содержащийся в чугуне, "не может в условиях белокалильного жара находиться в присутствии кислорода, не соединяясь с ним и, таким образом, не производя горения. Следовательно, достаточно привести в соприкосновение кислород и углерод так, чтобы значительные количества их подвергались взаимному действию, чтобы получить температуру, не достигнутую до сих пор в крупнейших печах". По его мнению, для этого нужно было продуть расплавленный чугун воздухом.

Эта гениальная идея, совершившая поистине переворот в металлургии, в то время многим казалась по меньшей мере нелепой. Первым, кто отнесся к ней весьма скептически, был литейщик, которого изобретатель нанял для проведения практических плавок в своей мастерской.

Когда Бессемер сказал ему, что хочет продуть холодный воздух через жидкий металл, чтобы его разогреть, на лице литейщика появилось такое выражение, которое запомнилось изобретателю на всю жизнь. В нем, вспоминал Бессемер, "смешалось удивление и жалость к моему полному невежеству". "Металл весь скоро превратится в глыбу", — без тени сомнения заявил мастер. Велико же было его удивление, когда после продувки ослепительная струя металла полилась по желобу в ковш, а оттуда в изложницу. Через несколько минут их взорам предстал слиток металла."Я не в состоянии передать, — писал Бессемер, — что я чувствовал, когда увидел эту раскаленную массу, медленно поднимающуюся из формы. Это был первый большой слиток литого железа, который когда-либо видел человеческий глаз".

Во второй половине прошлого столетия резко возрос интерес к редкоземельным элементам. Подобно тому как во времена золотых лихорадок тысячи любителей наживы устремлялись в пески Калифорнии и к берегам Клондайка, в последней четверти XIX века на побережье "архипелага редких земель" высадился многочисленный десант ученых — искателей химических кладов. Открытия новых редкоземельных, металлов посыпались как из рога изобилия, но, увы, подавляющему большинству из них (а всего их оказалось свыше ста) не хватало "документов", требующихся для постоянной прописки в таблице элементов. Зато какие красивые имена давались новорожденным их счастливыми "родителями": филиппий и деципий, демоний и метацерий, дамарий и люций, космий и неокосмий, глаукодидимий и викторий, эвксений и каре-линий, инкогнитий и ионий, Кассиопей и альдебараний… Теперь эти звучные названия можно найти лишь в списках ложнооткрытых химических элементов.

Издавна было известно, что металлические сплавы зачастую гораздо прочнее чистых металлов, входящих в их состав. Вот почему, когда в конце прошлого века металлургам удалось разработать промышленные способы получения алюминия, многие ученые занялись поисками тех "компаньонов", которые, вступив в союз с этим легким, но недостаточно прочным металлом, помогли бы ему "окрепнуть". Уже вскоре пришел успех, причем, как не раз бывало в истории техники, едва ли не решающую роль при этом сыграли случайные обстоятельства.

Однажды (это было в начале XX века) немецкий химик Альфред Вильм приготовил сплав, содержащий, помимо алюминия, добавки меди, магния и марганца. Прочность сплава была выше, чем у чистого алюминия, но Вильм подумал, что сплав можно еще более упрочить, подвергнув его закалке. Ученый нагрел несколько образцов сплава примерно до 600 °C, а затем опустил их в воду. Поскольку результаты механических испытаний различных образцов оказались неоднородными, Вильм усомнился в исправности прибора и точности измерений.

Несколько дней исследователь тщательно выверял прибор. Забытые им на время образцы лежали без дела на столе, и к тому моменту, когда прибор был вновь готов к работе, они оказались уже не только закаленными, но и запыленными. Вильм продолжил испытания и не поверил своим глазам; прибор показывал, что прочность образцов возросла чуть ли не вдвое.

Вновь и вновь повторял ученый свои опыты, и каждый раз убеждался, что через пять — семь дней после закалки его сплав становится прочнее. Так было открыто интереснейшее явление — старение алюминиевых сплавов после закалки.

Сам Вильм не знал, что происходит с металлом в процессе старения, но, подобрав опытным путем оптимальный состав сплава и режим термической обработки, он получил патент и вскоре продал его одной немецкой фирме, которая в 1911 году выпустила первую партию нового сплава, названного дюралюминием, или дуралюмином, в честь немецкого города Дюрена, где было начато производство сплава.