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

Случилось это на Симферопольском шоссе во время испытаний опытной партии автомобилей "Запорожец". Все шло благополучно, но вдруг на полном ходу одна из машин перевернулась на совершенно ровном месте. К счастью, сидевшие в машине люди отделались, как говорится, легким испугом. Причина аварии была загадкой до тех пор, пока машину не разобрали по косточкам. Выяснилось, что одна из шестерен коробки передач, которая должна была свободно вращаться на стальной втулке, намертво приварилась к ней. Разумеется, такой "тормоз" сработал мгновенно.

Чтобы подобные аварии не повторялись в дальнейшем, нужно было подобрать подходящую смазку. Вот тут и вспомнили о молибдените, вернее, о его способности расслаиваться на отдельные микроскопические чешуйки. Они-то и должны были послужить надежной смазкой для трущихся деталей коробки передач.

Стоит на мгновенье опустить стальную деталь в жидкость, содержащую лишь 2 % дисульфида молибдена, и поверхность детали покрывается тонким слоем отличной твердой смазки. Однако у такой смазки есть коварный враг — высокая температура. При нагреве дисульфид молибдена начинает превращаться в молибденовый ангидрид, который, хоть и не причиняет вреда поверхностям деталей, но и не обладает, к сожалению, смазочными свойствами. Как же избежать этого?

Оказалось, что перед нанесением дисульфидного слоя деталь необходимо обработать в горячей фосфатной ванне. В этом случае частицы дисульфида проникают в мелкие поры фосфатного покрытия и на поверхности детали образуется тончайшая смазочная пленка, которая способна выдерживать колоссальные нагрузки — несколько тонн на квадратный сантиметр. Втулки, покрытые этой пленкой, испытывали при тяжелых режимах работы — и ни одного случая приварки. С тех пор "Запорожцы" исколесили нашу страну вдоль и поперек, но злополучный узел передач не подводил больше ни разу.

Созданием смазочной пленки не исчерпывается благотворное влияние дисульфида молибдена на стальную поверхность: если обработать молибденитом режущий инструмент, то он станет более стойким, более долговечным. Когда об этом чудесном свойстве молибденита узнали некоторые парикмахеры, они с завидной оперативностью поспешили внедрить его в практику.

Но вернемся к молибдену. Благодаря тугоплавкости и низкому коэффициенту теплового расширения этот металл широко применяют в электротехнике, радиоэлектронике, технике высоких температур. Крючки, на которых подвешена вольфрамовая нить в обыкновенной электрической лампочке, сделаны из молибдена; если бы в стеклянный стерженек лампы была впаяна дающая свет вольфрамовая проволочка, то стекло вскоре бы треснуло из-за ее теплового расширения, а молибден при нагреве практически не расширяется и поэтому не доставляет стеклу никакого беспокойства. Из него изготовляют аноды, сетки и другие детали радиоламп, рентгеновских трубок. Как конструкционный материал молибден нашел применение в энергетических ядерных реакторах. Молибденовые спирали неплохо зарекомендовали себя в качестве нагревателей мощных вакуумных электропечей сопротивления, где развиваются весьма высокие температуры. Среди экспонатов Политехнического музея в Москве можно увидеть небольшую молибденовую лодочку с выращенным в ней искусственным кристаллом алюмо-иттриевого граната.

В США создано оригинальное стекло, изменяющее свой цвет в зависимости от… времени дня. Под действием солнечного света стекло становится синим, а с наступлением темноты — вновь прозрачным. Этот эффект обусловлен добавками молибдена, который либо вводят в расплавленное стекло, либо в виде тонкой прозрачной пленки вклеивают между двумя слоями стекла.

Жаропрочные молибденовые сплавы оказались отличным материалом для ответственных деталей космических ракет, ракетных двигателей, кромок крыльев сверхзвуковых самолетов. А в медицине нашел применение сплав комохром, состоящий из кобальта, молибдена и хрома: из этого сплава изготовляют "запчасти" для… человека. Да-да, не удивляйтесь) Комохром легко уживается с тканями организма человека, и хирурги успешно пользуются им для замены поврежденных суставов.

Еще в Вавилоне при постройке жилищ строители армировали глину тростником, а в Древней Греции железными прутьями укрепляли мраморные колонны при сооружении дворцов и храмов. Этот принцип лег в основу создания нового класса современных конструкционных материалов, названных композиционными, поскольку они представляют собой композицию двух или нескольких разнородных компонентов. Каждый из них занят своим делом: одни, например, противостоят высокому нагреву, износу или агрессивным средам, а другие при этом уверенно сопротивляются растяжению. Такое разделение труда позволяет заметно облегчить многие конструкции, что особенно важно для авиационной и космической техники. Варьируя соотношение компонентов, можно получать материалы с нужной прочностью, жаропрочностью, модулем упругости и другими заданными свойствами. Для ряда пластичных металлов (никеля, кобальта, титана и др.) в роли арматуры, которая принимает на себя непосильные для них растягивающие нагрузки, уверенно выступает молибденовая проволока: благодаря этой "начинке" прочностные характеристики материала могут быть повышены во много раз.

Разнообразное применение нашли соединения молибдена. Благодаря ему эмали приобретают высокую кроющую способность. Молибденовые красители используют в производстве керамики и пластических масс, в кожевенной, меховой и текстильной промышленности. Оксид молибдена служит катализатором при крекинге нефти и других химических процессах, в аналитической химии без малого полтора столетия трудится молибдат аммония — важный реактив, с помощью которого химики определяют содержание фосфора в рудах, сталях, сплавах и многих других материалах.

Как видите, работы у молибдена хватает. А ведь мы пока говорили лишь о побочных занятиях этого металла и ни словом не обмолвились о его важнейшей профессии. Помните, в начале очерка молибден был назван верным союзником железа. Вот об этой дружбе железа с молибденом мы и расскажем подробнее — ведь три четверти всего добываемого на земле молибдена потребляет металлургия специальных сталей. В нашей стране сталь, содержащая этот элемент, впервые была выплавлена в 1886 году на Путиловском заводе в Петербурге. Однако применение молибдена для улучшения свойств стали имеет гораздо более древнюю историю.

Долгое время никто не мог раскрыть тайну большой остроты самурайских мечей. Многие поколения металлургов безуспешно пытались выплавить сталь, подобную той, из которой еще в XI–XIII веках изготовляли'холодное оружие в стране Восходящего Солнца. В конце концов секрет удалось раскрыть: загадочная сталь, наряду с другими элементами, содержала молибден, который ухитрялся одновременно повышать и твердость, и вязкость металла, в то время как обычно увеличение твердости сопровождается ростом хрупкости.