Сергей Венецкий - Рассказы о металлах [4-е изд.]

В конце прошлого века Обуховский завод (в Петербурге) получил ответственное задание военно-морского ведомства — освоить производство высококачественной корабельной брони. К этому времени флот Англии и Франции уже был одет в новую броню из никелевой стали, получившей высокую оценку специалистов.

Созданием новой отечественной брони занялся известный русский металлург и металловед А.А. Ржешотарский. Напряженная работа вскоре была успешно завершена. Обуховский завод начал выпускать отличную десятидюймовую броню из никелевой стали. Эта броня по качеству не уступала зарубежной, но Ржешотарский решил пойти дальше. Вскоре он разработал новую технологию получения брони: поверхностный слой металла начали подвергать цементации — насыщать ее углеродом. Таким путем удалось получить броню исключительной прочности и вязкости с повышенной твердостью поверхностного слоя. С ней уже было трудно конкурировать даже броневым плитам французского концерна "Шнейдер-Крезо", продукция которого до появления брони Ржешотарского считалась эталоном. Военно-морское ведомство наградило талантливого инженера золотой медалью, а по его технологии начали выпускать броню и на других заводах.

В наши дни никелевую сталь используют в мирных целях. Из нержавеющей хромоникелевой стали изготовляют хирургические инструменты, детали химической аппаратуры, предметы домашнего обихода.

Не менее важное занятие никеля — участие в создании разнообразных сплавов с другими металлами. Еще в начале XIX века металлургов и химиков охватила эпидемия поисков нового сплава, способного заменить серебро для изготовления посуды и столовых приборов.

В роли вируса выступила солидная премия, обещанная тому счастливцу, кто первым достигнет цели. Вот тогда-то и вспомнили о древнем китайском сплаве. Почти одновременно различным ученым, взявшим за основу состав пакфонга, удалось получить несколько сплавов, весьма сходных с серебром. Один из них был назван "аргентан" ("подобный серебру"), другой — "нейзильбер" ("новое серебро"). Спустя некоторое время появились мельхиор, альфенид и другие заменители серебра, в состав которых непременно входил никель.

Эти красивые и прочные сплавы быстро завоевали популярность и вошли в обиход. Однако в 1916 году на долю одного из них — нейзильбера — выпали крупные неприятности. Австрийский император Франц-Иосиф, пользовавшийся сервизом из этого сплава, внезапно заболел и умер. Отчего? Подозрение пало на "новое серебро" — на посуду из него был наложен запрет. Тщательные исследования позволили полностью реабилитировать ни в чем не повинный сплав. А умер император не так уж и неожиданно: ему было отроду "всего-навсего" 86 лет.

Обычно созданию нового сплава предшествуют длительные поиски, эксперименты, испытания. Но бывает, что своим рождением сплав обязан лишь воле случая. Такой случай произошел в начале нашего века в Канаде, где добывались богатые никелевые руды. При переработке их перед металлургами каждый раз возникала нелегкая задача: как отделить никель от меди, которая в заметных количествах тоже присутствовала в рудах? А что если не разделять эти металлы, а выплавлять их совместно, получая своеобразный природный медно-никелевый сплав? Такая оригинальная мысль пришла в голову полковнику Амброзу Монелю — президенту Международной никелевой компании. В 1905 году идея была воплощена в жизнь, и оказалось, что "незаконнорожденному" сплаву присущ целый набор достоинств: высокая химическая стойкость, прочность и пластичность, красивые "внешние данные"; к тому же он был сравнительно недорог, а это обстоятельство всегда имело в технике первостепенное значение. Вскоре монель-металл (так назвали этот сплав) завоевал прочные позиции в химическом машиностроении, судостроении, электротехнике, нефтяной, медицинской, текстильной и других отраслях промышленности.

Для сплавов никеля находились все новые и новые дела. Во время первой мировой войны наблюдались случаи, когда боевые корабли, не принимавшие участия в баталиях, тем не менее вынуждены были на длительный срок становиться в док для ремонта. Причиной выхода кораблей из строя была диверсионная деятельность морской воды, которая буквально съедала медно-цинковые трубки конденсаторов корабельных котлов. Пришлось срочно искать более подходящий материал для злополучных трубок.

Пока ученые занимались поисками, война успела закончиться, но вопрос не был снят с повестки дня. Лишь в 1926 году удалось создать медно-никелевый сплав, которому не была противопоказана морская служба. Спустя три года все французские корабли, а затем и флоты других держав обзавелись новыми конденсаторными трубками. Теперь моряки могли быть твердо уверены, что трубки уже не подведут их в трудную минуту.

Сейчас число никелевых сплавов, находящих широкое применение в технике, в быту, в ювелирном деле, превысило 3000!

Вместе с монель-металлом успешно трудятся в агрессивных средах коррозионностойкие сплавы типа хастеллой. Нихромовые спирали используют в нагревательных приборах, в электропечах сопротивления. Нейзильбер принимает участие в работе различных приборов и аппаратов. В точной механике для изготовления калибров и эталонов применяют инвар — сплав с очень малым коэффициентом расширения: при нагреве от 0 до 40 °C его объем увеличивается всего на одну миллионную долю по сравнению с первоначальным. Платинит служит заменителем дорогостоящей платины в тех случаях, когда нужно впаять металл в стекло (шприцы, электролампы и т. п.): коэффициент теплового расширения у этого сплава точно такой же, как у стекла и платины. Упругий сплав элинвар — отличный материал для пружин, в частности часовых. Высокими магнитными свойствами обладают такие сплавы, как алнико, ални. Пермаллой после специальной термомеханической обработки приобретает необычайно большую магнитную проницаемость, легко намагничивается и размагничивается даже в слабых полях; этот сплав находит применение в телефонии и радиотехнике. Для изготовления термопар используют хромель и алюмель.

Важную роль в авиастроении и космической технике играют жаропрочные никелевые стали и сплавы. Когда одного металловеда, разработавшего немало отличных высокотемпературных сплавов, попросили поделиться своими "секретами", он шутливо ответил: "Я просто заменяю в сталях железо на никель". В этой шутке большая доля правды. Так, жаропрочные сплавы нимоник и инконель — довольно близкие родственники хромо-никелевой нержавеющей стали, но железа в них мало: его почти полностью вытеснил никель. Зато лопатки газовых турбин и другие ответственные детали авиационных двигателей, выполненные из этих сплавов, надежно работают даже при 1000 °C.