Последователи П. П. Аносова и позднейшие исследования булата

 

Замечательные труды П. П. Аносова и после его кончины не были признаны «официальной» наукой. Реакционные деятели горной техники не только не стремились продолжить начатое Аносовым столь блестяще дело производства булатной стали, но всячески препятствовали его развитию. Выплавка литой стали на Златоустовском заводе была вскоре сокращена, завод и оружейная фабрика затрачивали громадные суммы на приобретение импортной английской стали. Производство кос из литой стали на Артинской фабрике было приостановлено, на русском рынке снова стали преобладать австрийские косы. Геологические исследования Аносова, его технические усовершенствования в горном деле постепенно предавались забвению.

Однако прогрессивные традиции Аносова были продолжены передовыми учеными и деятелями русской техники, которые своим творческим трудом все более укрепляли фундамент научной и практической металлургии. На основе традиций Аносова росла и совершенствовалась самая передовая в мире школа русских металлургов. Историю техники сталеплавильного дела укра-

шают имена выдающихся деятелей, обогативших русскую и мировую металлургию крупнейшими открытиями и изобретениями: А. С. Лаврова, открывшего важнейшие законы ликвации стали, Н. В. Калакуцкого — создателя

теории определения внутренних напряжений в металле. А. А. Износкова — организатора мартеновской плавки стали, П. М. Обухова — первооткрывателя метода массового производства однородной стали, автора рецепта стали, превосходившей по качеству крупповскую; талантливых русских мастеров стального дела, воспитавшихся на традициях Аносова: В. С. Пятова, нашедшего способ изготовления броневых плит прокаткой, отца и сына Швецовых, Ховрина — искусных сталеплавильщиков, Бушуева, Тележникова и Уткина, прославленных мастеров изготовления стальных изделий. Над всей этой плеядой деятелей сталелитейного дела возвышается фигура знаменитого ученого-металлурга Д. К. Чернова, открывшего своими трудами новую эпоху в развитии металлургии и выдвинувшего русскую науку о металлах на первое место в мире.

Интересна история развития научного наследства П. П. Аносова.

Разработанный Аносовым метод тигельной плавки являлся наиболее совершенным из всех существовавших в его время. Секрет производства булата был им открыт. Технология изготовления была описана Аносовым настолько точно, что в 1868 г. Д. К. Чернов, пользуясь его записями, изготовил булатный клинок на Обуховском заводе.

Однако тигельный метод, как способ производства стали, просуществовал недолго. Уже через 10—15 лет после смерти Аносова он начинает вытесняться более производительными методами плавки сначала ib конверторах, а затем в мартеновских печах, которые давали возможность получать большую массу металла.

Развитие производства стали, особенно изобретение легированных сталей и быстрое расширение сферы их применения, вытеснили булат.

Поставленная же Аносовым проблема о происхождении рисунка на стальных изделиях — характерной черты булатной стали — еще более столетия привлекает внимание металлургов. Все известные русские металлурги подвергали исследованию вопрос о происхождении узора на булатах, пытались проникнуть в его сущность. Это было важно и необходимо. Наличие рисунка, по мнению Аносова, прежде всего являлось показателем качества стали.

Благодаря «коллективной работе мысли», по выражению ученого-металлурга Н. И. Беляева, преемники Аносова новыми исследованиями постепенно раскрывали причину булатного узора. Эти исследования, помимо выяснения причин узора, представляли большую познавательную и научную ценность и, с другой стороны, в процессе их попутно изучался ряд побочных явлений, обогащались познания природы стали.

На базе исследований булата были разработаны многие основные классические идеи русской металлографии.

Вопрос о происхождении булатного узора разрабатывался Д. К. Черновым, Н. И. Беляевым, В. П. Ижевским и уже в советских условиях А. П. Виноградовым. При этом характерно, что в то время, когда зарубежные исследователи свое внимание обращали на сварочный, «ложный» булат, русские металлурги-металловеды — последователи Аносова — исследовали подлинный булат, то есть изучали более сложный и важный вопрос, имеющий непосредственное отношение к качеству стали.

Исследование химического состава образцов булатной стали, впервые проведенное еще в 1841 г. Климовым177, дало представление о ее составе:

углерода 1,13%, кремния 0,50%, серы 0,014%, меди 0,30%, алюминия 0,05% и серебра — следы.

Анализ двух типов индийской булатной стали, проведенный позднее, подтвердил по существу данные Илимова:

Булатные клинки, полученные Д. К. Черновым, содержали до 1,07% углерода.

Эти исследования показали, что булат представляет собой высокоуглеродистую заэвтектоидную сталь.

Неблагоприятным явлением был обнаруженный водном образце индийского булата графит. Аносов отмечал, что появление графита в образцах булата возможно лишь при неправильном ведении режима производства стали. Наличие графита в булате ухудшало его качества, понижало упругость стали, ее прочность.

Однако достаточно убедительных данных по испытанию механических свойств булатной стали не было. Во времена Аносова испытательная техника стояла на низком уровне, о качестве металла судили по технологическим пробам, описанным нами выше упругость, острота кромки и др.). Позднее, когда для испытания механических свойств металла начали применять машины, подвергнуть булат обширным исследованиям не удалось. К тому времени остались лишь редкие музейные образцы булатной стали. Таким образом, механические свойства булата не получили объективной оценки, хотя все исследователи — и Аносов, и его последователи -говорят о совершенстве булатной стали.

Необходимо отметить, что с современной точки зрения булатная сталь в сравнении с высокопрочными легированными сталями не представляет ничего выдающегося. Еще в 1911 г. Н. И. Беляев писал: «Как образцы вообще булатные изделия не представляют уже в настоящее время чего-нибудь особенного»178. Но при этом он отдавал, однако, должное булату, как наиболее совершенному образцу углеродистой стали, производившейся когда-либо.

Наиболее интересным в проблеме исследования булата является вопрос о происхождении булатного узора.

Д. К Чернов, анализируя работы Аносова и экспериментируя с булатной сталью, пришел к заключению, фактически подтверждающему взгляд Аносова. По Чернову вид и характер булатного узора зависят от условий кристаллизации стали — медленного охлаждения, чистоты стали по посторонним примесям — хрому, меди и другим и условий ковки стали. По мнению Чернова, ковка должна производиться при низких температурах— ниже его точки «6». Нагрев стали выше точки «b» уничтожает узор. Взгляды Д. К. Чернова на происхождение булатного узора и способы его получения лучше всего выражены в его лекциях по сталелитейному делу.

«При медленном охлаждении,— говорил Чернов,— сталь находится в условиях, благоприятствующих ее кристаллизации, так что бросаются в глаза довольно сильные оси древовидных кристаллов и довольно большие группы параллельных осей; группы эти потом срастаются.

Если разрезать, отшлифовать и вытравить шлифованную поверхность слабой кислотой, то получаются узоры прямолинейные, явно указывающие на кристаллическое строение стали.

Если проковать этот слиток, по возможности не переходя при нагреве температуры точки «6», при которой происходит нарушение кристаллического сложения (то есть перекристаллизация), то кристаллы долж-.

ны изменить свой вид в зависимости от направления и степени вытягивания при обработке. Поэтому, выковавши пластину и вытравив кислотой шлиф, ее поверхность получила узор иного вида с кривыми линиями, например, как у дуба».

В другом труде Чернова находим следующее замечание: «Величина появившихся узоров, их вид зависят от степени развития кристаллов в данном куске, их вида, способа плавки и так далее».

В основу взглядов Чернова так же, как и взглядов Аносова, положена неоднородность стали, получаемая в результате кристаллизации.

Позднейшие исследования не поколебали, а только утвердили данную точку зрения, внеся в нее некоторые уточнения.

Широкие исследования, проведенные Н. И. Беляевым на Путиловском заводе, позволили установить, что условия кристаллизации стали безусловно играют роль в создании узора. Беляев показал вместе с тем большое значение в этом деле ковки. Его работы расширили представления Чернова об этом процессе.

Сложный, коленчатый рисунок булата,— указывал Беляев,— может быть воспроизведен путем искусственных надрубов и особенных приемов ковки. Подобные методы создания узора практиковались в древности, о чем, по утверждению Э. Э. Ленца, хранителя музея оружия в Эрмитаже, свидетельствовали следы надрубов, видимые простым глазом. Варьируя температуру и методы ковки, Беляев установил, что ковка при низкой температуре, указанная Черновым, является существенным фактором, но не определяет возможность получения узора.

Беляев показал, что нагрев выше точки «6» Чернова не уничтожает дендритного строения, а следовательно, не лишает сталь возможности давать узорчатую поверхность. Устойчивость дендритного строения зависит от химической неоднородности стали и дает, по Беляеву, основание для ковки при нормальных температурах, т. е. выше точки «b». Такая ковка облегчает получение нужной формы изделия без особого опасения потерять узор.

Искусной ковкой Беляев установил возможность получения рисунков узора различного характера.

Исследуя термическую обработку булата, ученый нашел, что «существующая термическая обработка — отжиг, закалка, отпуск — не изменяет величины, формы и распределения составляющих сталь кристаллов».

Очевидно, Беляев подразумевает в данном случае дендритное строение. Однако, следует сказать, что более глубокий взгляд Д. К. Чернова на роль закалки отчетливее выявляет ее сущность, учитывая химическую и структурную неоднородность булатной стали.

При закалке,— говорил Чернов,— более твердое вещество сильно закаливается, а другое вещество остается слабо закаленным. Но, так как оба вещества в таких слоях тесно перевиты одно с другим, то получается материал, обладающий и большей твердостью и большей вязкостью.

В цикле исследований булатной стали особое место занимают работы А. П. Виноградова. Виноградов проводил исследования на мягкой стали для саперных лопаток, содержавшей до 0,3% углерода. Основные его выводы и фактические данные мало чем отличаются от взглядов Чернова и Беляева.

Путем предварительного отжига малоуглеродистой стали при 800—900 0C и последующей ковки Виноградов получил узор булата. Варьируя деформацию стали,— создавая надрубы, разнообразные насечку и осадку — он получал различные узоры. Длительный отжиг при температуре 850—9000C с медленным охлаждением прокатной лопаточной стали давал сплошную полосчатую структуру (строчечность). Структурная неоднородность при последующей ковке создавала узоры, характер которых менялся от вида деформации насечки, осадки и т. д.

Виноградов отмечал, что для нелитых булатов отжиг не обязателен. Он необходим только для булатов литых, чтобы создавать в них структурную неоднородность.

Опыты Виноградова подтвердили способ получения литого булата, разработанный Аносовым, и выводы Беляева о значении ковки. Виноградов получал узор в результате пластической деформации структурно неоднородного материала.

Взгляд Виноградова на процесс кристаллизации несколько отличается от взглядов его предшественников, н нам кажется ошибочным. Не отрицая связи узора с неоднородностью стали, Виноградов пришел к заключению, что строение узора зависит не от особенности кристаллизации жидкой стали, а от физической неоднородности жидкости. По его мнению, для того, чтобы создать максимальную неоднородность, жидкая сталь должна иметь нерасплавленные твердые частицы.

Анализируя тигельный метод Аносова, Виноградов сделал вывод, что при плавке в тиглях часть металла должна оставаться нерасплавленной. Это во время охлаждения должно создавать большую неоднородность при кристаллизации. С целью подтверждения вывода Виноградов провел ряд плавок, в ходе которых путем присадки кусков железа создавались условия для получения неоднородного металла. Но эти опыты не подтвердили точку зрения Виноградова. Нерасплавленные кристаллы, очевидно, не являются условием, необходимым для создания неоднородности жидкости.

Обзор работ, проведенных после Аносова почти вплоть до последних лет, показал, что причина узора булатной стали — в ее химической и структурной неоднородности, получаемой при кристаллизации, которая при ковке, проводимой специальными методами, дает различный характер рисунка. Комбинация мягких и твердых, переплетенных между собой, макрослоев после закалки создает хорошие механические свойства булатной стали, высокую твердость режущей кромки и упругость.

Булат является показателем качества углеродистой стали, изготовленной в малых сечениях (лезвия).

Часто задают вопрос, почему в наше время не производится булатная сталь.

Современная техника нашла много способов получения прочного металла. Современные легированные стали могут быть получены с широким диапазоном изменения свойств при более простой технологии массового производства.

Но булатная сталь имеет большой исторический интерес. С одной стороны, она утверждает приоритет русской науки в раскрытии секрета булата, с другой-— показывает путь развития взглядов русских ученых на качество стали.

Изучение природы стали создало школу отечественных металлургов-металловедов, имеющих свой особый путь развития. Подлинного расцвета эта школа достигли

Фиг. 24. Рисунки узора различного характера на булатной стали, полученные Н. И. Беляевым после ковки.

после Великой Октябрьской социалистической революции, открывшей безграничные возможности для свободного научного труда, для непрерывного роста научно-технического прогресса.

Развитие идей основоположников современной науки о металлах П. П. Аносова и Д. К. Чернова, углубление научных представлений о природе металла, о превращениях, совершающихся в нем, принадлежат советским ученым, своими трудами высоко поднявшим и укрепляющим приоритет нашей науки о металлах, обогащающим технику металлургии новыми выдающимися открытиями.

В советской стране сбылась мечта П. П. Аносова о лучшей стали в мире. На основе достижений нашей передовой научно-технической мысли советские сталевары, в тесном содружестве с учеными и деятелями техники, создали и продолжают создавать на наших социалистических предприятиях сотни марок высококачественной стали. Успехи нашей металлургии, нашего машиностроения, других ведущих отраслей социалистической промышленности укрепляют экономическую мощь советского государства.

Колыбель русского булата — Златоуст за годы Советской власти стал одним из крупнейших индустриальных центров страны. Здесь создан сложный промышленный комбинат. Заводы и фабрики Златоуста выпускают прекрасный металл, отличные машины и станки, изготовляют точный инструмент.

В цехах ведущего предприятия — металлургического завода имени И. В. Сталина — созданы сотни марок высококачественной легированной стали. Теперь завод выпускает более пятисот марок стали. Величие этой цифры будет понятно, если вспомнить, что за полтораста лет своей истории до революции завод освоил лишь десять разных марок. Заслуженной славой пользуются жароупорные и кислотоупорные златоустовские стали. Знатные металлурги Златоуста, продолжая традиции Аносова, изучают природу металла, открывают «секреты» производства новых сортов стали.

Знатные златоустовские граверы — достойные наследники дела Аносова — совершенствуют мастерство художественной гравюры. Непревзойденным образцов этого искусства является сабля, изготовленная в годы

Фиг. 25. Изделия современных златоустовских граверов:

вверху — художественная пластинка «Зима на Урале» для альбома— работы известного мастера гравюры Воронникова (1949 г.); внизу в центре — рамка для фотографии работы мастера Антипова (1948 г.); справа и слева — вешалки работы мастера Крысиной (1949 г.).

Великой Отечественной войны мастером Боронниковым для Верховного Главнокомандующего, Генералиссимуса Советского Союза Иосифа Виссарионовича Сталина. Отделанная тончайшими орнаментами и драгоценными камнями, талантливо изображающая героические эпизоды Сталинградской эпопеи, эта сабля вызывает восхищение у посетителей Музея революции в Москве, где находится на хранении.

Трудящиеся Златоуста вместе со всем советским народом чтут память основоположника качественной стали П. П. Аносова. В 1950 г. здесь по постановлению Советского правительства заложен памятник П. П. Аносову.

Большевистская партия, Советское правительство, товарищ И. В. Сталин неустанно заботятся о дальнейшем прогрессе металлургии, которой принадлежит решающая роль в развитии советской экономики, в создании материально-технической базы коммунистического общества. И. В. Сталин поставил задачу: «Нам нужно добиться того, чтобы наша промышленность могла производить ежегодно до 50 миллионов тонн чугуна, до 60 миллионов тонн стали, до 500 миллионов тонн угля, до 60 миллионов тонн нефти. Только при этом условии можно считать, что наша родина будет гарантирована от всяких случайностей. На это уйдет, пожалуй, три новых пятилетки, если не больше. Но это дело можно сделать, и мы должны его сделать».*

Советские металлурги вместе со всем (народом борются за разрешение этой исторической задачи, укрепляют могущество нашей социалистической Родины.

 

К ОГЛАВЛЕНИЮ