Металлы и человек

Бывает такое.

Лежит кружевной мост, смело переброшенный над трехсотметровой глубины провалом. Далеко одна от другой опоры, звенят стальные нити его переплетов. Ох, не обвалится ли он? Страшно ступить на поющие под ветром листы проложенной по нему дорожки. Но на него спокойно въезжает тяжелый состав. Напружится, чуть присядет на опорах мост. Нет, он не обрушится и под тройной такой тяжестью. Он прочно построен.

Звенит в небе сверхзвуковой самолет. Спросите у летчика, он скажет, как напряжена во время этого полета буквально каждая деталь самолета. Встречный воздух, ласково овевающий щеки и лоб велосипедиста, превращается почти в твердое тело, когда скорость приближается к скорости звука. Он стремится отломить крылья, скомкать фюзеляж этой дерзкой металлической птицы, отважившейся на таких скоростях вступить с ним, воздухом, в единоборство. Невидимые, но яростные вихри тщатся вызвать вибрацию, растрясти самолет, растащить на части. Но летчик спокоен — он уверен в прочности своей машины.

А бывает и другое. Каким незыблемым монолитом казалась еще вчера эта паровая турбина, и вот произошла авария. Искромсан металл корпуса, разорван в клочья. Срезаны, словно бритвой, тяжелые болты, казалось, навечно приковывавшие ее тело к бетонной скале фундамента. Отдельные детали разбросаны по всему турбинному залу, и некоторые через разбитое окно вылетели наружу…

История техники знает обрушившиеся гигантские мосты, обвалившиеся здания, сплюснутые ветром нефтехранилища и ангары. И нередко причиной оказывалась недостаточная прочность металла.

Прочность… Это главное свойство металла. Бронза вытеснила камень потому, что она оказалась прочнее камня, Железо вытеснило бронзу потому, что в этом споре оно оказалось прочнее.

Наряду с великой борьбой за металл идет и великая борьба за прочность металла. И немалы уже достигнутые успехи в этой борьбе.

Фокус? Нет, точный расчет!

Знаете ли вы, что целого ряда машин, ставших сегодня для нас повседневной реальностью, нельзя было бы построить, если бы их создатели могли оперировать только теми металлами и сплавами, которые существовали всего пятьдесят лет назад?

Невозможны были бы в этом случае мощные паровые турбины, лопатки которых испытывают чудовищные инерционные усилия, паровые котлы сверхвысоких параметров, при которых трубы работают на грани вишневого каления, высотные здания, корпуса которых выдерживают чудовищные напряжения, реактивный сверхзвуковой самолет, космическая ракета и т. д.

Да что там! Даже всем известную автомашину «Волгу» и то невозможно было бы изготовить из металлов, с которыми работали в начале века. А если бы ее все-таки построили, придав всем ее деталям тот же запас прочности, она оказалась бы тонн в пять весом! Тяжелая, неповоротливая…

Конечно, и достигнутые нами сегодня результаты прочности металла— не предел. И люди начала XXI века будут удивляться, как мы с нашими непрочными металлами смогли покорить воздушный океан и создать искусственную планету, и вычислять, какими бы неуклюжими стали их машины, если бы их сделать из нашего металла…

Будем же стремиться быстрее сделать наш металл таким же прочным, каким будет металл будущего века.

Испытание характера

А что такое прочность металла?

Рассказывают, что, когда Бессемер получил первый слиток металла, продутый в контейнере струей воздуха, он схватил топор и трижды ударил по еще не остывшей чушке. Закаленное лезвие глубоко вошло в мягкое, податливое железо. Бессемер чуть не закричал от радости: ведь проведенная проба показала, что он действительно изготовил из чугуна мягкую сталь.

В наше время, конечно, этой пробы было бы недостаточно. У нас существуют целые большие лаборатории для выяснения механических свойств металлов, разработаны специальные приемы испытания прочности материалов, способности их сопротивляться различным нагрузкам. Существуют машины для проведения этих испытаний.

Одни из этих машин разрывают образцы металлов, имеющие строго определенные размеры и форму, растягивая их, как разрывают в руках непрочную веревку. Другие стискивают между своими стальными ладонями чугунные столбики до тех пор, пока они не начинают рассыпаться. Третьи обрушивают на образцы неожиданные мгновенные удары. Четвертые, наоборот, проводят испытание в течение целых недель и месяцев — они то напрягают образец, то отпускают его, и так раз за разом, тысячу раз в минуту, не давая ни секунды покоя, словно ждут, когда устанет металл от этой пытки. Есть машины, которые, не изменяя усилия, держат неделями и месяцами под напряжением испытываемый образец, к тому же нагретый до температуры красного каления. Какие только экзамены не устраивали ученые, чтобы точнее выяснить качества и возможности металлов!

Наиболее распространенным и важным является испытание на растяжение. Оно осуществляется обычно на специальных прессах. В зажимное устройство такого пресса вставляется образец строго определенной формы и размеров. Пресс позволяет постепенно равномерно увеличивать нагрузку и автоматически замерять удлинение образца под влиянием этой нагрузки. Тонкая стрелка одного из механизмов этого пресса вычерчивает на миллиметровой бумаге кривую, взглянув на которую, специалист сразу скажет, какое удлинение образца соответствует тому или иному растягивающему усилию пресса.

Понаблюдаем и мы за движением стрелки во время такого опыта. Проходит испытание образец, выточенный из стали. Лаборант измерил его размеры, убедился, что они соответствуют принятому стандарту. Щелчок запорного механизма — и образец в прессе. Включение рубильника, загудел электромотор, и образец начинает растягивать вое увеличивающаяся сила. Вздрогнуло и поползло по желтой сетке миллиметровки перо самописца.

Оно выписывает прямую линию. Это значит, что удлинение образца прямо пропорционально увеличению растягивающего усилия. Вверх и вверх движется перо, чуть наискось пересекая линии клеток. Если сейчас отпустить груз, перо самописца по этой же самой линии вернется в исходную точку: стальной образец примет те же размеры, что и до начала испытаний. Это называется упругой деформацией. При такой деформации под влиянием напряжения несколько искажается расположение атомов в кристаллической решетке, но как только мы снимаем напряжение, они возвращаются на свои места, и все остается как было.

И вдруг прямая линия кончается. Перо поворачивает, описывая плавную кривую, и вот оно уже снова движется по прямой, но не пересекающей наискось клетки миллиметровки, а параллельно одной из линий. Это значит, что удлинение образца продолжается, хотя растягивающая сила остается прежней.

Найдем на вычерченной диаграмме точку (А), где начала искривляться прямая линия. Эта точка соответствует тому усилию, при котором кончилось пропорциональное усилию удлинение образца. Поэтому она и называется пределом пропорциональности.

Если снять нагрузку с образца, перешедшего предел пропорциональности (Б), перо самописца не вернется в исходную точку по уже пройденному пути. Оно прочертит прямую, параллельную линии пропорционального удлинения. Это значит, что образец после снятия нагрузки не вернется к исходным размерам — он окажется несколько длиннее. Величина, на которую он станет теперь больше, называется остаточным удлинением. Она равна всему тому удлинению, которое образец получил после того, как перешагнул через точку предела пропорциональности. Особенно интересна горизонтальная прямая (В — Г) — тот участок диаграммы, который отображает продолжающееся удлинение образца при одном и том же напряжении.

«Материал „течет“», — говорят инженеры. Он словно бы потерял способность сопротивляться нагрузке. И вдруг течение металла прекращается. Металл, будто устыдившись своего малодушия, обретает новые силы для сопротивления. Нет, он не сдается так просто, он еще поборется! Линия, вычерчиваемая самописцем, снова поворачивает вверх (Г — Д). Перо выписывает сложный зигзаг, который становится все отложе, и…

Так сопротивляется растяжению сталь…

Взгляните на наш образец. Трудно приходится ему! На его прежде ровной поверхности отчетливо виднеется сужение, шейка. Удлинение его становится все больше, хотя нагрузка и не увеличивается, а наоборот, уменьшается. Кривая, пройдя кульминационную точку, поворачивает вниз. И сухой треск, вроде пистолетного выстрела, возвещает, что образец разрушен (Е). Он разорвался как раз в том месте, где образовалась шейка, сужение. Испытание закончено.

Проводивший его лаборант измеряет величины характерных точек диаграммы и заносит их в паспорт металла. Он записывает предел текучести, предел прочности — то максимальное напряжение, которое еще выдерживал металл. Он измеряет длину обрывков образца и вычисляет относительное удлинение его в результате испытаний. Все это будет чрезвычайно важно знать тем инженерам и конструкторам, которые захотят применить эту марку стали в машинах, механизмах, сооружениях. Конечно, в паспорте металла, который вы можете найти, раскрыв справочные таблицы, стоят не конкретные цифры этого испытания, а полученные в ряде испытаний и отнесенные к единице поперечного сечения металла — к квадратному миллиметру или квадратному сантиметру.

Далеко не каждый металл и сплав ведут себя так, как эта сталь. Если бы мы испытывали медный образец, мы увидели бы, что прямая, соответствующая упругому удлинению, пошла бы значительно отложе — меньшее усилие вызвало бы большую деформацию. Горизонтального участка, соответствующего пределу текучести, у него не было бы совсем. Чугунный образец очень скоро лопнул бы, едва-едва перешагнув за свой предел упругости.

Самые разнообразные кривые можно получить, испытывая различные материалы на растяжение. Ведь весьма различны их свойства. Лезвие безопасной бритвы, согнутое в кольцо, — отпустите пальцы — со звоном распрямится, без всяких остаточных деформаций. Алюминиевая или медная проволока покорно примет любую форму, которую вы ей придадите. Трудно разорвать руками стальную проволоку, но можно разорвать медную и т. д. и т. п.

Металл работает, устает, ползет…

Конечно, одним испытанием прочности материала на растяжение нельзя представить себе полной характеристики всех возможностей материала. Например, чугун, такой непрочный на растяжение, оказывается, совсем неплохо выдерживает сжатие. Поэтому приходится производить целый ряд испытаний, прежде чем удастся заполнить все клетки справочника, выяснить все прочностные характеристики металла.

Какие нагрузки приходится испытывать деталям машин, частям конструкции в их, так сказать, практической жизни? Да самые различные! Но все их можно свести к нескольким простым. Вот они.

Первое — это, конечно, растяжение. Видели вы в Москве подвесной Крымский мост через Москву-реку? Если окажетесь рядом с ним, обязательно посмотрите. Его главный пролет подвешен к гигантской металлической конструкции, укрепленной на установленных с обеих сторон моста массивных стойках. Так вот, стальные стержни, на которых подвешен мост, испытывают растягивающее усилие от веса моста. Как говорят инженеры, эти стержни работают на растяжение. На растяжение работает и гигантская цепь, к которой подвешены эти стержни. А вот массивные стойки опоры этой цепи работают на сжатие.

Сжатие — это второй очень важный и часто встречающийся вид нагрузки.

В какие только передряги не случается попадать металлу!

На сжатие работают фундаменты домов и машин, опоры мостов и ферм. Трудно сказать, работающих на сжатие или на растяжение деталей больше встречается инженеру?

Изгиб — еще одна важная форма нагрузки. На изгиб работают рельс, переброшенный вместо мостика через реку, ферма подъемного крана, подающего грузы на стройке, крылья самолета, которыми он «опирается» о воздух.

Работа на изгиб детали отличается от работы на сжатие и на растяжение. Там в работе участвует на равных основаниях все сечение детали. Узнать напряжение в каждом участке сечения можно, просто поделив общее усилие на площадь сечения. А при изгибе всегда остается центральный слой, который почти не работает. Если его извлечь, прочность детали на изгиб почти не уменьшается.

О скручивании — еще одном виде нагрузки — можно получить представление, вспомнив, как выжимают мокрое белье. Скручивание — тоже одна из распространенных нагрузок. На скручивание работают бесчисленные оси машин и многие детали конструкций.

Скручивание обладает той же особенностью, что и изгиб, — далеко не все участки сечения вала равно участвуют в сопротивлении внешнему скручивающему усилию. Особенно лениво ведет себя центр — реальная область вокруг оси вращения. Чем дальше от этой воображаемой линии, тем большее напряжение испытывает металл при скручивании. И само собой очевидно, что трубка равной массы металла будет несравненно лучше работать, чем сплошной стержень.

Есть и еще один — последний — вид статической нагрузки — сдвиг. На сдвиг «работает» железный лист, разрезаемый ножницами. Но, помимо статических, детали машин испытывают массу и динамических нагрузок. Взрывающийся в цилиндрах двигателя бензин ударяет в поршень, тот передает толчок шатуну, затем коленчатому валу и т. д. Даже тиканье ваших наручных часов — это непрерывные звуки ударов. И, конечно, инженерам необходимо знать, как ведут себя металлы при таи называемых ударных нагрузках.

Статические нагрузки мы измеряем в килограммах, приходящихся на единицу площади. Ударные нагрузки характерны мгновенностью действия. Поэтому очень часто они измеряются количеством кинетической энергии, которую израсходовали при ударе, или, иначе, количеством работы, которую при этом совершили.

Хрупкие материалы обычно плохо противостоят ударам. Интересную особенность сопротивления пластических металлов этому виду нагрузки нельзя здесь не отметить.

Возьмите две стальные тонкие проволочки — одну короткую, другую раза в три длиннее. Привяжите сначала короткую к гвоздю или ручке двери и попробуйте ее рывком оборвать, привязав свободный конец к палочке, за которую удобно схватиться рукой. А теперь этим же способом попробуйте разорвать длинную. Вряд ли вы не почувствуете разницы в требующемся усилии. Длинную разорвать окажется куда труднее, чем короткую. Она лучше пружинит и смягчает ваш рывок.

Однако разрушить металл может не только статическое усилие, превосходящее предел прочности данного металла, не только динамический удар определенной энергии. Металл можно разрушить, то нагружая его, то разгружая, то вновь нагружая бесчисленное количество раз, хотя максимальная величина нагрузки и не будет слишком большой. А такие нагрузки встречаются в технике очень часто. Вспомните паровую турбину — струи пара из сопла ударяют в ней о лопатки. Лопатки начинают вибрировать. До 200 тысяч таких вибраций в минуту испытывает лопатка. И хотя максимальная величина вызываемой ими нагрузки, к тому же длящейся каждый раз очень недолго, значительно ниже предела прочности, ее длительное повторение может разрушить металл.

Опыты показали, что для чугуна и стали есть предел выносливости— величина меньшая такой переменной нагрузки, сколько бы раз ее ни прилагали к металлу, все равно его не разрушит. А большая — разрушит, например, через 50 млн. колебаний. Еще большая — через 4 млн. и т. д.

И эту характеристику металла надо знать, и эти испытания провести. Ведь сколько деталей машин работает у нас сейчас в условиях такой пульсирующей знакопеременной нагрузки! В их числе и оси поездов, и кривошипно-шатунные механизмы двигателей внутреннего сгорания, и рессоры автомобилей.

Разрушение металла от такого рода нагрузок называется усталостным разрушением. Металл как бы устает сопротивляться надоедливым нагрузкам и разрушается. Такое разрушение начинается со случайной царапины, трещины, неровности, проведенной резцом при снятии стружки. У этой царапины происходит местная концентрация напряжений. Раз за разом углубляется трещина, и наконец деталь ломается. Обычно это бывает абсолютно неожиданно: ведь невозможно увидеть снаружи развивающуюся в детали трещинку.

Предел выносливости — максимальное напряжение, еще не вызывающее разрушения металла, обычно в 2–3 раза ниже предела прочности, нередко ниже даже предела текучести этого металла.

Величина предела выносливости определяется свойствами изучаемого металла, но и в очень значительной степени состоянием его поверхности. Если образец имеет грубо обточенную поверхность, предел выносливости окажется для него меньшим, чем для другого образца, отличающегося только чистотой поверхности — отшлифованной или отполированной. Это и понятно: ведь разрушение начинается с концентрации напряжений в какой-нибудь трещинке, а если ее нет, металл будет работать дольше.

Никому не позволено выходить за рамки.

…Сравнительно недавно произошло это — тогда, когда инженеры-теплотехники начали борьбу за подъем параметров пара — его температуры и давления.

Выгодность этого была доказана теоретически и ясна всем без исключения. Так в чем же дело? И начали проектировать и строить паровые котлы и турбины все более высоких параметров.

Котлы и турбины работали вначале отлично. Потом… Потом они переставали работать совсем. Сначала начали рваться трубопроводы высокого давления. Затем оказалось, что лопатки турбин чуть ли не скребут по пазам корпуса. Они почему-то удлинились, выросли. Это было удивительно: ведь нагрузка на них не выходила даже за пределы пропорциональности.

И тогда-то впервые было произнесено это слово — крипп металлов, или иначе — ползучесть металлов.

Оказалось, что при высоких температурах металл под влиянием статических нагрузок ползет, удлиняется. Удлинившись, распухнув, разрывались паропроводы свежего пара, удлинялись и лопатки, постоянно работающие с этим очень горячим паром.

Правда, металл ползет очень медленно. Например, метровой длины стержень из углеродистой стали за год работы под нагрузкой в 100 кг на кв. см при температуре в 540 градусов удлинится всего на 15 мм. Но и этого с избытком довольно, чтобы остановить, испортить паровую турбину. Тем более, что уже незначительное повышение температуры— всего до 600 градусов — увеличивает скорость ползучести этого стержня почти в 10 раз.

Разные сплавы ползут по-разному. Одни начинают ползти при более высокой температуре, другие — при менее высокой. А какому огромному числу изделий из металла приходится работать при высокой температуре! Да, и эта характеристика нужна для инженера-конструктора. И без нее он не сможет спроектировать целого ряда современных машин.

…В конструкторском бюро стоит у чертежной доски инженер. На белом листе ватмана, приколотом канцелярскими кнопками к мягкому дереву доски, — наброски конструкции. В руке у инженера логарифмическая линейка — удивительно простой и удивительно удобный счетный прибор. На столике перед ним — справочники и бумага. Инженер не только чертит, он рассчитывает конструкцию.

Вот он думает над основанием машины — станиной. На ней встанет весь корпус станка, она должна быть прочной. Вместе с тем она должна быть и массивной, чтобы обеспечить устойчивость. Значит, материал, из которого станина будет сделана, должен быть дешевым. Что же это за материал?

Инженер смотрит в таблицы, где приведены различные характеристики металлов. Может быть, для этой цели применить сталь? Ведь одна из ее марок имеет допустимое напряжение при работе на сжатие, так привык говорить инженер, равное 1500 кг на кв. см. Но ведь то же самое напряжение выдерживает и значительно более дешевый чугун. И инженер останавливает свой выбор на чугуне.

А теперь он занят подбором материала для турбинных лопаток. Ро тор этой турбины будет делать 3 тысячи оборотов в минуту. Центробежная сила схватит лопатку и начнет ее вырывать из ротора, попытается оторвать ее от основания. Инженер подсчитывает, перемещая движок логарифмической линейки, величину этой силы. Ого! Целые 4 тонны на 1 кв. см, не считая усилий от струй пара, которые тоже надо будет учесть.

Иногда это совсем не просто — найти нужную марку сплава.

Да ведь к тому же этой лопатке придется работать постоянно во влажной атмосфере уже начинающего конденсироваться пара, и, конечно, надо обеспечить, чтобы она не начала ржаветь… Инженер листает те страницы справочника, где собраны характеристики лучших легированных нержавеющих сталей. Только там сможет найти он нужный материал…

А сколько хлопот доставит инженеру выбор материала для тех частей его машины, (которым придется работать при температуре в 800 градусов! Он пытается обеспечить их охлаждение струей холодного воздуха, прокачиваемой по трубам водой. Ничего не получается, весь «тепловой удар» придется принять на себя материалу конструкции. Он открывает специальную главу справочника, где собраны характеристики жаропрочных материалов. Здесь сообщается не только о прочности их при комнатной температуре, но и об их поведении при температуре в 300, 600, 800 градусов… Нелегкое дело подобрать материал для таких сложных условий работы!

…Проект машины готов. Тонкие неуверенные линии, проведенные по ватману твердым, как гвоздь, карандашом ЗН, линии, которые можно в одно мгновение стереть и заменить другими, обведены мягким жирным НВ. Внизу справа — перечень составляющих машину деталей. И рядом с каждым названием обязательно присутствует марка материала, из которой инженер просит изготовить эту деталь. Только тогда он отвечает за прочность машины.

Облагораживающие добавки

В одной старинной— 1546 года издания — немецкой книге приведена интересная гравюра: шесть юношей стоят на коленях перед величественным старцем, восседающим на троне. Подпись гласит: «Шесть младших металлов умоляют своего старшего брата — Золото — передать им свои совершенства».

Но, с точки зрения современного инженера-конструктора, у золота нет никаких выдающихся по сравнению с другими металлами качеств, кроме его химической стойкости, умения не окисляться, не ржаветь. Да и это свойство уже давно не является монополией золота.

Золото уступает большинству металлов по прочности. А если учесть его весьма значительную тяжесть, то оно становится просто негодным конструктивным материалом.

А каких только удивительных материалов нет сегодня в распоряжении конструкторов! Ведь свыше тысячи различных сплавов, удовлетворяющих самым различным требованиям, создали на сегодняшний день металлурги.

На первом месте, конечно, стоят стали. Подавляющее большинство деталей машин и сооружений, металлических предметов домашнего обихода сделано из сталей. Их бесчисленное множество — сотни и тысячи марок.

Знакомясь с диаграммой состояния сплавов железа с углеродом, мы уже говорили о некоторых из них. Это те стали, в состав которых входят железо и углерод. Правда, в них еще обычно входят и вредные примеси. И в зависимости от их процентного содержания стали бывают обыкновенными, качественными и высококачественными. Если в стали содержится до 0,055 процента серы, это будет сталь обыкновенная. В качественной стали содержание серы не превышает 0,030— 0,045 процента, а в высококачественной— даже 0,020 процента. Надо ли говорить, что высококачественную сталь получают только в электропечах!

Правильное питание — основа здоровья.

Углеродистые стали находят чрезвычайно широкое применение. Из них делают детали машин и инструменты, пружины и рессоры, цилиндры паровых машин и кастрюли. И все-таки далеко не всегда могут удовлетворить требования конструктора углеродистые стали.

Для того чтобы еще улучшить качества сталей или придать им совершенно новые свойства, в них добавляют сравнительно небольшие количества легирующих элементов.

Мы уже знаем, какое огромное значение могут оказывать на качества металла даже незначительные посторонние примеси. Не зря идет такая отчаянная погоня за новыми и новыми «девятками» — борьба за чистоту германия, сурьмы и других металлов. Но там примеси искажали, затемняли естественные свойства металлов, а здесь они, наоборот, сообщают им новые важные свойства, которыми не обладают никакие марки углеродистой стали.

Так, углеродистая сталь ржавеет. Это крайне неприятное ее свойство. И далеко не всегда возможна борьба со ржавчиной. Как, например, защитить от ржавления стальную обшивку судна, все время находящуюся в морской воде? Или лопасти насоса, перекачивающего сильно агрессивную жидкость? Мало радости доставляет домашней хозяйке и обыкновенный столовый нож, который — забудь его на ночь мокрым — к утру покрывается пятнами ржавчины. Невольно позавидуешь золоту!

А между тем добавки легирующих элементов могут придать стали и это единственное достоинство золота. Мало того, такие стали выпускаются в промышленном масштабе — целая группа нержавеющих сталей. Одни предназначены для работы в атмосферных условиях, другие — в морской воде, третьи — в кислотных средах. Свойство усиленно сопротивляться коррозии, ржавчине, сталям придают добавки никеля и хрома. Так, сталь, содержащая 12–14 процентов хрома, в течение нескольких лет может оставаться на воздухе, подвергаться всем атмосферным воздействиям, все-таки на ней не появится ни пятнышка ржавчины. Из такой стали изготовляют медицинские инструменты. Как свеж и не-затуманен их блеск в руках хирурга! А увеличение содержания хрома до 27–30 процентов еще повышает коррозионную стойкость стали в атмосферных условиях и в речной воде.

К сожалению, эта сталь недостаточно стойка в морской воде. Поэтому детали машин, которым приходится работать в морской воде, делают из стали, содержащей, кроме 18 процентов хрома, еще 8 процентов никеля.

Легирующие добавки могут придать стали и такие качества, которыми никогда не обладало золото.

Золото, в частности, сильно истирается. В свое время большой проблемой было, например, сохранять стоимость золотой монеты — ведь ее покупательная способность точно соответствовала ее весу. Но золотая монета, побывавшая в обращении, прошедшая через много рук, неизбежно «худела», теряла в весе. На всех тех пальцах, которые коснулись ее, остались незримые чешуйки, частицы золота. Недолго бы служили, например, траки тракторных гусениц или стрелки трамвайных рельсов, если бы их делать из такого неизносоустойчивого золота.

И обычная сталь, превосходящая многократно золото по износоустойчивости, все-таки не смогла бы подолгу «работать» в таких тяжелых условиях!

Для таких случаев служит специальная износоустойчивая сталь, содержащая от 11 до 14 процентов марганца.

Повышение температуры пара на тепловых электростанциях в очень серьезной степени тормозится отсутствием сталей, которые смогли бы «работать» в условиях высоких температур. И металлурги усиленно ищут решения этой проблемы. Они добавляют в сталь кремний, повышающий устойчивость ее к окислению при высоких температурах. Сталь, содержащая 6 процентов хрома и 2,5 процента кремния, не ржавеет до температуры в 800 градусов, а содержащая 3,5 процента — даже при 1000 градусов. Сталь, содержащая около 30 процентов хрома, устойчива против окисления даже до 1100 градусов. Эти стали называются жаростойкими.

Но сталь, предназначенная для работы при высокой температуре, должна не только не окисляться, но и сохранять прочность, быть жаропрочной. Свойство жаропрочности придает сталям добавка молибдена и хрома. Если же требуется сочетание жаростойкости и жаропрочности — стали, соединяющие в себе эти два свойства, называются жароупорными, — в них вводятся сразу несколько легирующих добавок. Одна из таких сталей содержит, например, около 0,3 процента углерода, 18 процентов хрома, 25 процентов никеля, 2 процента кремния.

Легирующие добавки вводят не только в сталь. Легируют и чугуны — их свойства настолько улучшаются, что они начинают соперничать со сталью и даже вытеснять ее в некоторых случаях.

Мы говорили о черных металлах. Но легируют и цветные металлы. В алюминиевые сплавы добавляют кремний, медь, марганец, никель, хром, кобальт, цинк; в сплавы меди — цинк, олово, свинец, алюминий, марганец, железо, никель, бериллий; магний хорошо соседствует с добавками алюминия и цинка, свинец — олова, сурьмы, цинка.

…Нет, не просят «младшие металлы» у золота его «совершенств». Они дружелюбно соседствуют, словно удваивая прочной дружбой своей силы друг друга. И они давным-давно превзошли все «совершенства» своего «старшего брата» со средневековой гравюры.

В воде и огне закаляясь…

«Как закалялась сталь» назвал свою книгу о судьбах, о воспитании характера пролетарской молодежи, прошедшей сквозь огонь великой революции, удивительной душевной красоты и огромного таланта писатель Николай Островский. Не будь этого закаляющего огня революции, не стал бы Павел Корчагин стойким, как сталь, коммунистом…

Да, сталь для того, чтобы проявить все свои благородные качества, чтобы стать сталью, должна пройти сквозь огонь. Термообработка — обработка теплом — является еще одним из путей улучшения качества металла.

О том, что сталь, нагретая в огне, а затем быстро охлажденная, становится твердой и хрупкой, знали давно. Еще в «Одиссее» Гомера — греческой поэме, создание которой относят к IX–VIII веку до нашей эры, — написано: «…как погружает кузнец раскаленный топор иль секиру в воду холодную, и зашипит с клокотаньем железо, крепче железо бывает, в воде и огне закаляясь…»

Знали и о том, что разные методы закалки придают тем или иным сортам разные свойства. Но объяснить это не могли, ибо не представляли себе тех внутренних превращений, которые вершатся в металле при его разогреве и охлаждении.

Мы сможем ответить на этот вопрос, глядя на диаграмму состояния сплавов железо — углерод, о которой говорилось в прошлой главе.

…Седобородый кузнец положил стальной брусок в горн. Подручные взялись за привод мехов. Струи воздуха добела разогрели куски каменного угля. Синий дымок угара поднялся к потолку.

Кузнец внимательно следит за нагревом металла, Он знает, прозевает немного, перегреет металл — и он сгорит. Ничего уже не сделаешь из него, хрупкого, рассыпающегося под ударами молота. Нельзя и недогреть металла — он не примет закалки, лопнет при проковке. Опыт, чутье — не зря в течение многих веков профессия кузнеца приравнивалась к искусству — подсказывают ему нужный момент.

Воспитание характера.

Кузнец не знает, что в нагреваемом куске металла происходят чудесные превращения. При температуре 723 градуса начинается перекристаллизация металла. Она кончается где-то около 800 градусов, выше или ниже в зависимости от содержания углерода. Вновь возникшие кристаллы железа обладают свойством растворять в себе углерод. Металл клинка, нагретый до этой температуры, и является твердым раствором углерода в железе. Эту структуру называют аустенитом. Мы встречались уже с этим словом.

Если теперь медленно охлаждать металл, все пойдет в обратном порядке: при перекристаллизации из кристаллов будет выброшен цементит— химическое соединение углерода с железом, а в них останется минимальное количество углерода, растворенного в новых кристаллах. Но… но кузнец берет желто-белый, словно бы даже просвечивающий, клинок и кладет его на наковальню. Быстро прыгают по металлу легкий молоток кузнеца — он показывает, куда нанести удар, и тяжелая кувалда молотобойца. И вот на наковальне уже лежит узкое лезвие клинка. Кузнец не раздумывает, — некогда. Он хочет все довершить за один нагрев. И подхваченный клещами клинок падает в воду.

Металл при этом охлаждается так быстро, что за то время, пока его температура уменьшается от 800 с чем-то градусов до 723, перекристаллизация произойти не успевает. И аустенитная структура металла попадает в ту температурную зону, в которой она не должна существовать. Но в то же время она не может и превратиться в другую — ведь такое превращение невозможно при температуре ниже 723 градусов.

Так и бывает со многими сталями. Они остаются при нормальной комнатной температуре с той же структурой, какая у них была в горне кузнеца. Такие стали называются аустенитными. К ним относятся многие легированные стали.

У обыкновенных углеродистых сталей при температуре 300–400 градусов все-таки происходит перекристаллизация металла. Но углерод уже не выбрасывается из кристаллов: получается пересыщенный твердый раствор углерода в обычной для комнатной температуры кристаллической решетке железа. Такая структура стали называется мартенситом. Он-то и обладает высокими качествами закаленной стали.

Кузнец достает закаленный металл. Да, это уже не мягкое железо! Оно стало в десять раз тверже, значительно более упруго. Может быть, об этом клинке строки русского поэта:

Так, но и не только так производили закалку древние кузнецы.

Летопись храма Балгала в Малой Азии, написанная примерно в то же время, что и «Одиссея», рекомендует такой способ закалки кинжалов: «Нагреть, пока он не засветится, как восходящее в пустыне солнце, затем охладить его до цвета царского пурпура, погружая в тело мускулистого раба… Сила раба, переходя в кинжал, и придаст металлу твердость».

В аналогичном документе, найденном в Сирии, рецепт звучит несколько по-другому. Кинжал рекомендуют закалять, неоднократно вонзая его в раскаленном виде в мясистые части тела раба эфиопа. Оговорено даже, что раба поставляет заказчик — человек, для которого изготовляют кинжал.

Рассказывают, что древние кузнецы Востока, мастера, делавшие таинственный булат, отковав меч, вручали его всаднику, и тот во весь опор скакал с ним, разрубая встречный ветер бешеными ударами алого клинка.

Охлаждали закаливаемый металл в проточной и стоячей воде, в жидкостях разнообразнейших составов. Да и сегодня закалку производят сотнями различных способов — в растворах и расплавах солей, в маслах, в струе воздуха, в воде, в расплавленных металлах и т. д.

Ныне разгадан древний секрет причудливого булатного узора.

Существует закалка ступенчатая, когда температуру металла быстро снижают до 300–400 градусов, а затем охлаждают медленно. Существует закалка прерывистая, закалка в двух охладителях. Существует закалка до температур, лежащих далеко ниже нуля градусов. Ну, конечно, не какими-то «закалочными» свойствами, в которые верили древние и средневековые кузнецы, объясняется выбор сред для закалки, а их способностью быстрее или медленнее отнимать у металла тепло, обеспечивая более благоприятный именно для этой марки стали режим охлаждения. А закалка при температурах ниже нуля, закалка холодом, производится для тех сталей, у которых превращение аустенита в мартенсит не идет до конца при обычных, комнатных температурах.

Закалке можно подвергать не только стали. Сплавы цветных металлов также изменяют свои свойства в зависимости от той или иной термической обработки.

Древние знали только закалку сталей и сплавов олова и меди — бронз. В начале века знаменитый русский металлург А. А. Байков открыл закалку сплава меди с сурьмой. Затем установили свойство принимать закалку у некоторых сплавов алюминия, магния, меди, свинца, платины, никеля, золота и других цветных металлов.

Закалка возможна в тех случаях, когда сплав претерпевает при повышении температуры какие-то внутренние структурные изменения. Закалка позволяет структурные состояния, обычные при высокой температуре, привести в область низких температур. И, конечно, далеко не всегда это приводит к тем же изменениям свойств сплава, что и при закалке стали. Сплав золота и меди ведет себя, например, совсем не так, как железа с углеродом. При быстром охлаждении золото-медного сплава он приобретает мягкость и пластичность. Наоборот, медленный отжиг сообщает ему твердость и хрупкость. Диаграммы состояний, составленные для многих сплавов, позволяют заранее предвидеть, может ли изменить свойства этого сплава та или иная термообработка.

Сегодня ученые уже глубоко заглянули в сокровенные тайны металла. Уже во многом раскрыл свои секреты «таинственный закал», наследие «бранного Востока».

Мартенситная броня

Очень часто бывает, что от металла требуется поистине невозможное, например сочетание пластичности с большой поверхностной твердостью. Казалось бы, нет средств, позволяющих металлу быть одновременно и закаленным и незакаленным. И все-таки технологи нашли способ делать и такой металл.

…В патрон станка своеобразной конструкции молодая работница вставляет сверкающую неокисленной поверхностью, только что прошедшую шлифование деталь. Словно в медной клетке оказывается эта деталь, ее окружает спирально согнутая трубка. Работница нажимает зеленую кнопку включения, что-то лудит в станке. И вдруг ступенчатый валик становится вишнево-красным, ярко-красным, начинает светиться желтым цветом. От него пышет жаром.

Какая сила нагрела валик? Кругом не видно пламени, к нему не касаются раскаленные детали станка. Как передали ему энергию, необходимую для нагрева?

С помощью токов высокой частоты. Тех же самых токов высокой частоты, которые работают в радиоприемниках и радиопередатчиках. Их излучателем, антенной, является как раз та медная спираль, внутри которой оказалась наша деталь. В ее теле возникли паразитические замкнутые токи, которые и вызвали этот быстрый нагрев.

И вдруг на раскаленную деталь обрушивается стремительный дождь. Струйки воды вырываются из отверстий медной спирали, которая оказалась обыкновенной трубкой. На мгновение и деталь и спираль окутывает облачко пара. А еще через мгновение работница снимает со станка деталь. Она еще теплая. Но поверхность у нее все такая же чистая и блестящая, как перед закалкой. Нагрев был столь непродолжительным, что она просто не успела окислиться-ведь вся операция длилась 5–6 секунд.

Закаливает электричество.

Испытание свойств прошедшей такую термообработку детали показывает, что верхняя ее поверхность на глубину в несколько миллиметров приобрела твердую закаленную структуру — чаще всего мартенсит, — а сердцевина осталась мягкой. Именно то, о чем мечтают конструкторы.

И еще одним важным достоинством обладает новый метод закалки— он чрезвычайно производительный. Четыре часа раньше затрачивалось на обработку тракторного вала. Теперь за это время обрабатывается несколько сотен валов. А насколько легче стал труд людей после перехода на этот технологический процесс!

Таковы достоинства поверхностной закалки металлических деталей с помощью токов высокой частоты — один из прогрессивнейших, производительнейших методов термообработки, все чаще применяемый в нашем машиностроении. Закалка — не единственный вид термообработки, применяемый в настоящее время. На заводах, ведущих металлообработку, вам обязательно встретятся отжиг, отпуск, нормализация.

Отжиг… Нередко бывает, что ту или иную деталь машины, уже сделанную и закаленную, надо снова подвергнуть механической обработке. Токарь вставляет ее в станок, включает ток, подводит резец и… отдает мастеру. Закаленную сталь резец не берет, он скользит по ней, как иголка по стеклу. Сталь надо отжечь. Ее нагревают до определенной температуры, а затем медленно — чаще всего вместе с печью — охлаждают. И тогда токарь свободно снимает стружку с совсем недавно словно заколдованной детали.

Отжиг преследует разные цели. Разными бывают температуры, до которых нагревают металл, и способы охлаждения его. Если охлаждение металла, нагретого до температуры отжига, производится на воздухе, процесс называется нормализацией.

Однажды инженеры крупного завода, выпускавшего паровые машины, были поражены удивительным событием. С месяц назад в литейном цехе отлили из чугуна огромный маховик. Отливка удалась на славу. От него отбили литники, очистили пригоревшую землю. Во дворе он ожидал, когда его поставят на предназначенное ему в машине почетное место. И вдруг… Ночью заводской сторож слышал какой-то треск, словно во дворе стреляли из пистолета. Однако злоумышленников ему обнаружить не удалось, все было спокойно. А наутро инженеры обнаружили, что маховик порвало. Спицы, толстые, в руку взрослого мужчины чугунные спицы, были оборваны. Восьмиугольной звездой лежит втулка, выпавшая из обода. Что за таинственная могучая сила порвала металл? — не могли понять инженеры.

Это сделали внутренние напряжения. Они часто разрушают отливки, казалось бы, несокрушимо прочные, массивные, удачные. Они могут ослабить, исказить форму, разрушить прошедшее закалку изделие. Поэтому для того, чтобы снять внутренние напряжения и снизить хрупкость, прошедшие закалку изделия подвергают отпуску. Их нагревают до температуры, несколько меньшей, чем та, при которой нормально начинается перекристаллизация, выдерживают при этой температуре, а затем медленно охлаждают.

Мартенситная структура, свойственная закаленной стали, очень неустойчива. Уже при нагревании до 100–130 градусов мартенсит начинает распадаться. Чем выше нагрев, тем быстрее происходит этот распад. Образующиеся при этом структуры мягче мартенсита. Режим отпуска выбирается таким, чтобы обеспечить нужные свойства стали.

Тепло открывает светофор

По серой, поблескивающей после дождя ленте шоссе стремительно летит автомашина. Несколько тысяч километров прошла она, лишь изредка останавливаясь ненадолго для отдыха водителя — и заправки горючим. Но ровно гудит ее мотор, вся она готова к новому прыжку на новые тысячи километров.

А попробовали ли вы представить себе, какую чудовищную неутомимость имеют детали ее мотора, прошедшего тысячекилометровый пробег?

Ведь за это время коленчатый вал двигателя сделал более двух с половиной миллионов оборотов! Каждые 60 секунд он делал 3600 оборотов, испытывал более 7 тысяч ударов от взрыва рабочей смеси, толкающей поршень!

Многие детали машины за это время выполнили еще большее количество рабочих операций. Так, поршни сделали более пяти миллионов ходов, более пяти миллионов раз изменили направление движения. Почти полтора миллиона раз открылся и закрылся каждый из клапанов цилиндра.

Полтора миллиона ударов металла о металл!

А ведь автомобиль пробегает до ремонта не тысячу километров, а в сотни раз больше. В умелых руках хорошего водителя он проходит и 400, и 500 тысяч километров без смены мотора. Уже за миллиард зайдет счет оборотов, сделанных за это время его коленчатым валом!

Из какого же сверхпрочного металла он сделан, что его шейки не перетираются насквозь за это время, что тело не разрушается от бесчисленных толчков и ударов? Ведь они обрушиваются на него, несмотря на все инженерные ухищрения, направленные к тому, чтобы облегчить его работу и продлить жизнь.

Наверное, вы будете удивлены, если узнаете, что валы изготовляют из обыкновенной конструкционной стали, и лишь в некоторых случаях — из низколегированной стали. А «сверхживучими» их делает специальная химико-термическая обработка. С ее помощью сделали очень твердыми поверхностные слои шеек вала, которые испытывают трение в опорах, но пластическим, вязким, способным сопротивляться ударам оставили все остальное тело вала. Эта химико-термическая обработка называется цементацией.

Они сошьют прочный панцирь металла.

Цементация — это внедрение в поверхностные слои стального изделия углерода. Как известно, в холодном состоянии железо может неограниченно долго находиться в соприкосновении с углеродом и ни один атом углерода не проникнет в металл. Десятилетиями возят каменный уголь в металлических вагонах, но состав их обшивки не изменяется, железо остается мягким. Да это и понятно: мы знаем, что железо при комнатной температуре почти не растворяет в себе графита.

Совершенно иной становится картина при нагреве до достаточно высокой температуры. Железо меняет свою кристаллическую структуру и приобретает способность растворять до 2 процентов углерода. К тому же усиливается тепловое движение молекул и диффузия — проникновение молекул одного вещества между молекулами другого — становится особенно активной. За счет диффузии и осуществляется насыщение поверхностного слоя металла углеродом. Тепло как бы открывает светофор молекулам, внедряющимся в металл.

Вот как осуществляется цементация.

Подлежащие цементации изделия очищают от окалины и загрязнений, которые могут оказаться препятствием на пути диффундирующих в металл атомов углерода. Те места, которые не должны подвергнуться цементации, наоборот, защищают специальной обмазкой или покрывают медью ё гальванической ванне.

Затем берут большие стальные ящики. На дно их насыпают слой вещества, содержащего большое количество углерода — чаще всего березового угля, смешанного с углекислым барием. На этот слой укладывают цементируемые детали и засыпают этой же смесью. Ящики закрывают стальными крышками, а щели тщательно замазывают огнеупорной глиной.

Затем ящики ставят в печи и выдерживают их при температуре 900–920 градусов в течение нескольких часов — в зависимости от требующейся глубины цементации. Слой толщиной в 1 мм насыщается углеродом в течение 7—10 часов, в зависимости от температуры в печи.

В последние годы такую цементацию начинает вытеснять газовая. Цементируемые изделия загружают прямо, без всяких ящиков в герметически закрываемую муфельную печь и, после того как температура в ней поднимется до 920–950 градусов, туда пускают какой-либо газ, содержащий углерод, — метан, окись углерода, ацетилен и т. д. Высокая температура разлагает газы, и выделившийся углерод отлагается на изделиях. Молекулы его и диффундируют в металл.

Газовая цементация имеет целый ряд преимуществ. Она дешевле, так как отпадает необходимость в ряде операций подготовки деталей к обработке. Она занимает в два-три раза меньше времени, а значит, требует меньших затрат топлива. Рабочие, ведущие газовую цементацию, заняты более легким и производительным трудом. Все эти причины и объясняют, почему газовая цементация все шире внедряется в самые различные отрасли нашего машиностроения.

Цементация — не единственный из применяемых сегодня на наших заводах видов химико-термической обработки стали. Поверхностные слои стали нередко насыщают одновременно с углеродом еще и азотом. Этот процесс называется цианированием. Он длится всего 10–15 минут. Глубина цианированного слоя колеблется в пределах 0,3–0,7 мм. Насыщают поверхностные слои и одним азотом. Азотирование упрочняет металл и повышает его коррозионную стойкость. И металлы бывает целесообразно ввести в поверхностный слой стали. Для повышения жароупорности ее вводят туда алюминий. Если требуется повысить твердость и коррозионную стойкость, применяют хромирование. В тех случаях, когда надо получить стойкую против действия кислот поверхность, в нее внедряют кремний. Бор вводят для повышения износостойкости, бериллий — жароупорности. Разработаны методы насыщения поверхностного слоя металла ванадием, вольфрамом, молибденом, марганцем, кобальтом, цирконием.

Не только стали, а и многие другие металлы подвергают химикотермической обработке. Так, титан насыщают азотом — это повышает износостойкость его поверхности. Верхний слой молибденовых изделий силицируют — насыщают кремнием — для повышения жароупорности и т. д. и т. п.

Далеко простирает химия руки свои!

Младший брат стали

Да, конечно, речь идет о чугуне. А младшим братом его назвали не по возрасту: из железа родится сначала чугун, и только потом из него выплавляют сталь. Младший он по роли, играемой в жизни человека.

Но надо поговорить и о нем. Ведь и юн по мере своих слабых сил служит людям, и за его прочность ведут борьбу металлурги.

Чем же чугун отличается от стали?

Химик ответит: большим содержанием углерода.

Инженер-конструктор с горечью заметит, что главное отличие чугуна от стали — это его малая прочность на разрыв и изгиб и неспособность к пластической деформации.

Литейщик, наоборот, с уважением отзовется о чугуне: он обладает лучшими литейными качествами, легче плавится.

А специалист-металлург может прочесть целую лекцию об удивительно полезных качествах, которыми обладает чугун, но которых лишена сталь. Он напомнит, что, во-первых, один из видов чугуна, серый чугун, хорошо обрабатывается резцами — он мягок и дает ломкую мелкую стружку; во-вторых, он очень удобен в тех случаях, когда металлические детали скользят друг по другу (по-инженерному говоря, он обладает хорошими антифрикционными свойствами); в-третьих, чугун хорошо гасит вибрации; в-четвертых, нечувствителен к дефектам поверхности и т. д. и т. д.

Да, все это так. Но главное — прочность. И прав инженер-конструктор, который считает чугун значительно менее ценным материалом, чем сталь.

Металлурги давно пытаются повысить прочность чугуна. Если чугунную отливку охлаждать сравнительно быстро, ее металл приобретет в целом мелкокристаллическую структуру и будет матово-белого цвета, Такой чугун так и называют — белым. Весь углерод в этом чугуне находится в виде цементита— химического соединения железа с углеродом.

Цементит очень тверд, и белый чугун не поддается обработке самыми лучшими стальными резцами. Его нельзя и ковать — он хрупок и от удара молотом раскалывается. Очень мало практических применений имеет белый чугун. Он идет только на переплавку в сталь и передел в другие виды чугуна.

При медленном остывании в чугуне выделяется чистый графит. Обычно он имеет форму тонких лепестков, внедрившихся между кристаллами металла. Структура этих кристаллов такова же, как и у сталей. Следовательно, главное отличие серого чугуна от сталей состоит в наличии чистого графита.

Такой графит — скверный союзник металлу. Он очень непрочен, непластичен. Поэтому серый чугун можно представить себе как сталь, пронизанную огромным количеством трещин, заполненных графитом. Эти трещины и являются главной причиной непрочности чугуна.

Значит, надо сделать, чтобы эти трещины имели как можно меньшие поверхности. Раз уж надо найти в металле место для размещения излишнего оказавшегося здесь углерода, пусть камеры для него имеют минимальную поверхность, то есть будут шарообразными. В этом случае наличие графита будет меньше всего снижать прочность металла.

Чтобы получить именно такую структуру графитовых включений, в металл вводят магний или церий. Совсем немного магния — всего около 0,1 процента — может раствориться в чугуне, но влияние и этой крохотной добавки колоссально. Включения графита приобретают шарообразную форму.

Добавляют в чугун с целью улучшить его качество и другие присадки— кальций, кремний, алюминий и т. д. Застывая, чугун с такими присадками образует равномерную структуру с весьма размельченным графитом.

Этот процесс облагораживания чугуна добавкой примесей, способствующих измельчению графитовых включений и их формированию в шарики, называется модификацией, а сам чугун — модифицированным.

На какие только ухищрения не идут металлурги, чтобы повысить качество чугуна!

Из белого чугуна (причем стараются, чтобы в нем совсем не было выделившегося графита, то есть, чтобы он был совсем «белым») металлурги научились получать ковкий чугун.

Нет, конечно, ковать ковкий чугун нельзя. От ударов молота он просто расколется. Да и что от него ожидать — ведь он все-таки остается чугуном! Но его прочностные свойства приближаются к свойствам некоторых сталей.

Итак, отливку из белого чугуна кладут в ящик, засыпают песком и ящик помещают в печь. В течение 20–25 часов — целые сутки напролет— металлурги нагревают печь до температуры в 950—1000 градусов. Затем эту температуру выдерживают в печи более полусуток — 15 часов. Несколько часов длится и охлаждение отливок до температуры в 700 градусов. И еще больше суток остается отливка в печи с такой температурой. 70–80 часов длится весь процесс отпуска белого чугуна, процесс превращения белого чугуна в ковкий. А иногда он растягивается и на 140–170 часов.

Опытные кулинары.

Впрочем, есть тенденции и к сокращению его до 30 часов и меньше.

В процессе отпуска происходит разложение цементита и выделение графита в форме хлопьев, имеющих лишь несколько большую поверхность, чем шарообразные включения модифицированного чугуна. И соответственно оказывается несколько меньшей прочность ковкого чугуна по сравнению с модифицированным. Усилия металлургов не пропадают даром.

Изделия из чугуна нередко соперничают со сталью. Да, из чугуна отливают трубы, и не только те, от которых не требуется прочности, но и работающие под давлением. Да, из чугуна делают поршневые кольца, используют его хорошие антифрикционные свойства. Но то, что из лучших сортов чугуна ухитряются делать даже коленчатые валы двигателей внутреннего сгорания, вас, наверное, удивит.

А вот прокатывать чугун еще не научились.

Все, конечно, помнят прекрасное стихотворение Н. А. Некрасова о железной дороге. В начале его есть строчки:

Нет, поэт ошибся, железнодорожные рельсы не делают из чугуна. Чугунные литые рельсы, хрупкие, непрочные, применялись только на самой заре развития железнодорожного транспорта. Уже в 1820 году они были вытеснены в Англии прокатанными стальными. Да и в России в 1839 году начали катать стальные рельсы. И именно они легли на шпалы железной дороги, соединившей в 1851 году Москву и Петербург, дороги, вдохновившей поэта на один из шедевров русской поэзии.

Кроме углерода, в чугуне всегда есть и другие примеси, оказывающие влияние на его свойства.

Прежде всего среди этих веществ надо отметить кремний. Наличие этого элемента способствует выделению графита. Чем больше кремния, тем легче получается при застывании расплава серый чугун.

Марганец оказывает обратное действие. Говорят, что он способствует отбеливанию чугуна.

Таково же примерно действие серы. К тому же она делает чугун «густоплавким» — плохо заполняющим форму. Поэтому не допускают ее содержания в чугуне выше 0,1 процента.

Фосфор не оказывает никакого влияния на графитизацию. Из механических свойств чугуна он особенно повышает его хрупкость, то есть ухудшает его качество. Однако есть одна область применения чугуна, где фосфору прощают его дурные свойства.

…Во всех лучших музеях мира можно увидеть удивительно изящные, блестящие черной поверхностью металла скульптуры. Среди них и нелепая фигура Дон-Кихота, и распластавшаяся над степью в стремительном полете тачанка, и старушка, присевшая за прялку. Здесь же можно увидеть удивительной красоты вазы, к стенкам которых, кажется, приклеились травинки и листики — такие живые, каждая жилка видна. А рядом ажурное кружево решетки, строгие линии светильника… Это каслинское литье.

Более двухсот лет, с 1747 года, существует в Челябинской области Каслинский чугунолитейный завод. И более двухсот лет удивляют его мастера умением отливать из грубого, неподатливого чугуна эти прекрасные ажурные вещи.

Одним из секретов их производства является использование фосфористых чугунов.

— Да, — говорят они, — фосфор снижает механические свойства чугуна, делает его более хрупким. Но мы и не предназначаем наши отливки для использования в качестве молотков или зубил. Не так уж много, по нашему мнению, придется им выдерживать ударов или переменных нагрузок. Но зато фосфор делает чугун жидко-текучим, медленно застывающим, заполняющим все мельчайшие изгибы формы. Это в нашем деле куда важнее ударной прочности металла.

Да! Чугун — отличный литейный материал. Ведь он обладает удивительным и редким свойством — застывая, увеличиваться в объеме. Только вода еще обладает этим же свойством. Поэтому лед плавает в воде, твердый чугун — в расплавленном. Когда чугун, остывая, становится тестообразным, из него начинает выделяться графит. Он имеет весьма небольшой удельный вес и поэтому занимает сравнительно много места. И он заставляет отливку раздаться вширь, увеличить свой объем. В это время и происходит заполнение всех углублений формы, в которую он залит.

…Как мы видим, все усилия младшего брата догнать по своим совершенствам старшую сестру пока тщетны. Да это и не нужно: у чугуна своя судьба — быть не соперником, а помощником и другом стали.

Бронированный металл

Нам осталось рассказать всего об одном еще направлении в борьбе за повышение прочности металлов — о механической обработке поверхностей металлов с этой целью.

Да, есть, оказывается, и такой метод. Он состоит в создании на поверхности металла наклепа.

Помните, растягивая стальной образец и перейдя предел текучести, мы обнаружили новое упрочнение металла. Сдав часть своих позиций, он вдруг славно мобилизовал новые силы для сопротивления деформации, стал прочнее, чем был в начале опыта.

Вот такое состояние наклепа и создают в некоторых случаях на поверхности деталей.

…Словно крупные градины, обрушиваются на поверхность детали бесчисленные стальные шарики, выстреливаемые потоком сжатого воздуха. Их удары сминают, уплотняют поверхность детали. Возникает наклеп.

Такого же рода упрочнение достигается обкаткой детали закаленными роликами. Сжимаемая ими с огромной силой деталь как бы утюжится. Поверхностный слой ее приобретает повышенные механические свойства. Такой металл, в частности, лучше сопротивляется усталости. Толщина наклепанного слоя при обоих методах обработки не превышает 0,2 мм.

Конструктор продолжает борьбу

Конструктор завершил чертеж своей машины. Он не только определил в спецификации, из какого материала изготовить ту или иную деталь. В целом ряде случаев он указал, какой обработке с целью улучшения прочности их надо подвергнуть. Его чертежи пестрят надписями: «предварительно проковать», «цементировать», «закалить до такой-то твердости» и т. д.

Но есть и еще одно, что не заметишь сразу. И у себя за чертежной доской инженер вел борьбу за прочность металла.

Вот на его чертеже изображен ступенчатый валик, на который надеваются шестерни зубчатой передачи. Заметили вы, какие плавные сопряжения радиусом в 3, а то и в 5 мм наметил он сделать в переходах от одного диаметра валика к другому? Думаете, это для красоты, чтобы порадовать изяществом чертежа? Нет, это борьба за прочность! Ведь именно в этих местах при работе машины, если не сделать плавных переходов, возникнет концентрация напряжений, которая разрушит валик, переломит или изогнет его как раз в этом сечении.

Сделайте простой опыт. Поставьте на ребро две книги. Пусть это будут две стороны пропасти, которые надо соединить мостом. Мост надлежит сделать из листа бумаги. Попробуйте этот лист просто положить плашмя, краями на наши книги. Он прогнется под своей собственной тяжестью. Где уж ему выдержать вес пешеходов, автомобилей, поездов, которые захотят переправиться через пропасть!

Нет, дело не в недостаточной прочности нашего листа бумаги. Дело в том, что мы не сумели использовать эту прочность. Отогните продольные стороны вашего листа под прямым углом, чтобы образовалось нечто вроде желоба. Поставьте теперь его ребрами вниз над нашей пропастью. Этот желоб будет значительно жестче простого листа. Вы можете нагрузить этот мост несколькими карандашами, линейкой, даже чернильницей. А ведь далеко еще не все прочностные возможности листа бумаги использовали мы в своей примитивной конструкции…

Конструктор в совершенстве владеет всеми средствами борьбы за прочность металла посредством выбора его более рациональной формы. Он знает, что трубка из того же металла, что и стержень, того же самого веса и длины, всегда прочнее стержня, может сопротивляться большему изгибающему или скручивающему ее усилию. Он умеет изменением конструкции превратить неприятные изгибающие усилия в растягивающие или сжимающие. Он с закрытыми глазами скажет, как выгоднее в том или ином случае разместить швеллер или двутавр, где вместо массивного металла применить листовой, вместо прокатанного профиля — гнутый. И анализируя отдельные решения, принятые им в конструкции, мы не можем не восхищаться их остроумием, целесообразностью, тем, что в товарищеском кругу конструкторов называют красотой.

Весовая категория не определяет силы.

Скажем откровенно: это дается не каждому, не всегда и не сразу. Вот человек стоит за кульманом. Он рассеянно постукивает карандашом по твердому ребру доски и даже что-то напевает под нос. «Как это легко быть инженером-конструктором! — думает незнающий. — Сиди, черти, подсчитывай кое-что…» Но взгляните, как напряженно смотрит в одну точку этот мурлыкающий эстрадную песенку человек. В его мозгу идут в это время полные романтики поиски нового лучшего решения, напряженно и страстно сталкиваются варианты, драматически не сочетается желаемое и возможное. Нет, не меньше вдохновения и душевного трепета и, конечно, несравненно меньше знаний требуется для того, чтобы писать стихи! И так же, как писать хорошие стихи удается не каждому, так и не каждому удается быть хорошим конструктором.

Рыжая смерть — ржавчина

Да, говоря о прочности металла, нельзя не остановиться на его долговечности.

Все в мире имеет свою продолжительность жизни. Родятся и умирают люди, планеты, галактики. Вечна только материя, всегда переменная, развивающаяся, никогда не повторяющая раз пройденного пути.

Люди борются — и успешно борются! — за продление своей жизни. И отступает костлявая, как ее раньше рисовали, с острой косой смерть. Почти вдвое выросла только за последние 40 лет средняя продолжительность жизни у нас в стране. А в будущем не до 69, а до 165 будет простираться человеческая зрелость, а может быть, и в 360 не будет приходить старость. Врачи и биологи, работающие над этой проблемой, не видят преград для практически неограниченного удлинения человеческой жизни.

Ну, а сколько же живет металл?

Это зависит от того, какую он жизнь ведет. Спокойную или бурную.

Академик И. П. Бардин сравнил жизнь металла с жизнью двух животных: огненного непоседы коня, вечно скачущего по долинам, и медлительной черепахи, никогда не ускоряющей своего размеренного движения. Говорят, что черепахи живут до 300 лет, в то время как лошади редко доживают до 30 лет. Так же и металл столового ножа может прожить 300 лет, в то время, как металл самолетного мотора вряд ли протянет и 30: слишком бурна и кипуча его жизнь! В его огненном сердце взрывается бензин, взвихриваются потоки газов, протекают тепловые и ударные волны… И ведь несравненно больше металла живет у нас кипучей жизнью деятелей, чем размеренной — созерцателей. «И то, что сегодняшний срок жизни получаемого в массовых количествах металла наших станков, моторов и машин достигает 35 лет— величайшее достижение металлургии», — считает академик.

Он убежден, что срок жизни металла будет многократно удлинен. Живут же по нескольку сотен лет булатные клинки, металл которых защищен тонкой пленкой шлаков-окислов! Да и сегодняшние легированные стали — вроде нержавеющих — значительно долговечнее, чем даже булат древних мастеров. Но речь идет о металле, который составляет основную массу производимого в нашей стране металла.

Металл умирает от разных причин. Он разрушается от усталости, выходит из строя из-за износа трущихся поверхностей. И огромные количества металла гибнут от ржавчины.

Рыжая смерть железа обладает неимоверным аппетитом. Если бы люди не защищали металл, наверное, за год или много за три она сгрызла бы его весь, добытый человечеством, до последней крошки. Рухнули бы, превратившись в ржавую труху, опоры мостов, рассыпались корпусы океанских пароходов, обрушились пролеты заводских цехов. Металл снова превратился бы в руду…

По-разному приходит смерть к металлу.

Но человек защищает металл. Защищает бесчисленными способами. Коррозия должна отступить! Но все же ее добыча еще велика.

Человечество добыло с 1890 по 1923 год 1766 млн. тонн черных металлов. Свыше трети этого металла — 718 млн. тонн — стало за эти же годы жертвой коррозии.

Считают, что и сегодня добыча ее составляет не менее 10 процентов выплавляемого за год металла.

Рыжую смерть железа видели все. Это она покрывает сверкающую ровную поверхность полированного металла струпьями, похожими на запекшуюся, смешанную с грязью кровь, делает ее ноздреватой, словно рябой. Это коррозия покрывает блестящую поверхность детали зеленым ядовитым налетом. Нет металла, включая золото и платину, который в той или иной степени не был бы покорен жестокой губящей власти.

Трудно представить себе весь вред, наносимый коррозией. Это из-за нее прерывается иногда подача воды водопроводом — она изгрызла металл труб. Это из-за нее приходится останавливать многие химические аппараты, заменяя сгоревшие части. Это из-за нее проводят тщательную диаэрацию — очистку от воздуха — воды, идущей на питание паровых котлов. Это на защиту от нее расходуются миллиарды рублей — на покраску, воронение, смазку металлических частей и деталей машин и механизмов. Борьба с коррозией — это непрерывная битва, которую, не жалея сил и средств, непрерывно ведет человечество. И, конечно, оно приложило все силы, чтобы изучить характер и повадки своего врага и выработать методы борьбы с ним.

Ученые различают два вида коррозии: химическую и электрохимическую. Химическая происходит в сухих газах и в жидкостях, не проводящих электрического тока. Она представляет собой прямое соединение металла с кислородом.

Наверное, все помнят, как на уроках химии учитель извлекал из стеклянной банки, наполненной керосином, кусочек удивительного металла— натрия. Перочинным ножом он отрезал от него крупинку, и в разрезе вдруг зеркалом сверкал чистый металл. А через пару минут тускнела поверхность металла — ее покрывала серая тусклая пелена. Вот это и есть химическая коррозия.

Особо выделяют газовую коррозию. Это те случаи, когда раскаленный металл соприкасается с газами. Обыкновенная окалина — вот результат такой коррозии.

Сложнее механизм электрохимической коррозии.

Вспомним простейшую химическую батарею — пластинки цинка и меди, опущенные в раствор электролита. Если теперь соединить эти пластинки проволочкой, по ней пойдет ток. Цинковая пластинка начнет окисляться, сгорать, ибо окисление и горение — это один и тот же процесс, только идущий с различной интенсивностью.

Вот такие же гальванические батареи возникают и на поверхности металла, разъедаемого электрохимической коррозией.

Трудно представить себе металл, абсолютно однородный по составу (кроме, конечно, специально получаемого сверхчистого металла). В нем всегда есть какие-нибудь посторонние включения, да и сами частицы металла различны между собой. В стали, например, всегда есть включения цементита, отличного от соседних кристаллов чистого железа. И вот между этими неоднородными микрочастицами происходит то же самое, что и между медью и цинком, опущенными в электролит. Нет электролита? Так он всегда найдется. Морская вода — это сильнейший электролит. Речная вода — тоже электролит: ведь в ней тоже содержатся какие-нибудь растворенные соли. Сконденсировавшаяся из воздуха пленка влаги, покрывшая металл, — тоже электролит: ведь в ней растворяются газы воздуха, а в нем всегда есть окислы углерода, серы и т. д.

Особенно много таких окислов, образующих при растворении в воде электролиты, в воздухе городов. И поэтому особенно быстро ржавеют в городах плохо покрашенные железные крыши.

Такова классификация коррозии по происхождению. Различны и проявления коррозии.

Бывает, что коррозия охватывает равномерно всю поверхность металла (А). Бывает, что ее разрушительные пятна сосредоточиваются лишь в отдельных местах (Б). И самое страшное — коррозия, прорвавшаяся внутрь металла (В). При этом разрушение его идет по самому слабому и неоднородному веществу — по границам зерен металла. Снаружи металл кажется прочным, нетронутым, а в действительности он уже весь во власти коррозии. Он рассыпается от удара, лопается при растяжении, не обеспечив и доли обычной прочности этой марки стали.

Мы говорили, что все металлы подвластны коррозии. А как же хром, алюминий, золото? Ведь они обладают удивительной способностью не окисляться!

Нет, окисляются и они. Хром сразу же при соприкосновении с воздухом начинает окисляться, на его поверхности образуется чрезвычайно тонкая, прозрачная ц прочная пленка окисла. Она-то и не дает проникнуть к поверхности металла кислороду воздуха, как броней защищает металл. Такая же пленка, но менее прозрачная, покрывает и поверхность алюминия. Это она делает его матовым, несколько ослабляя его металлический голубоватый блеск.

Вот эту способность некоторых металлов образовывать защитные пленки окислов и используют для защиты слабых, не способных сопротивляться ржавчине металлов.

Чаще всего эти металлы, например стали, покрывают пленкой такого металла. Всем известны никелированные и хромированные — покрытые никелем и хромом — детали машин, точный измерительный инструмент и т. д.

Интересен метод защиты металла от коррозии протекторами.

Вернемся ю нашему гальваническому элементу — пластинкам меди и цинка. В этой паре металлов сгорает цинк. А вот если опустить в электролит цинковую и магниевую пластинки, цинк останется нетронутым, сгорать будет магний. Он как бы берет на себя защиту цинка. И пока весь магний не сгорит, цинк в гальваническом элементе окисляться не будет. И так с любой парой металлов. Окисляется, отдавая энергию для образования электрического тока, только один из них.

Надежный щит.

Ученые расположили все элементы в один ряд в зависимости от их способности окисляться в гальваническом элементе. Вот некоторые металлы этого ряда: калий, натрий, барий, кальций, магний, алюминий, марганец, цинк, железо, никель, олово, свинец, медь, серебро, платина, золото. Какую бы пару элементов из этого ряда вы ни взяли, в гальваническом элементе будет сгорать тот металл, который ближе к началу этого списка.

И возникла идея: а почему бы, защищая особо важные детали машин и сооружений, не бросить на съедение ржавчине кусок другого металла, стоящего ближе защищаемого к началу списка? Конечно, это напоминает те жертвы, которые приносили критяне запертому в лабиринте минотавру — чудовищу с головой быка и телом человека. Ему на съедение отдавали ежегодно семь девушек и семь юношей, лишь бы он не наделал больших бед. Но в нашем случае с этим можно примириться: ведь речь идет о кусках цинка и марганца, которыми можно пожертвовать ради стальной нитки газопровода, металлического основания сооружения или корпуса океанского корабля.

Так и делают. К нити газопровода метров через пятьдесят подсоединяют протектор — сплав магния или цинка, закопанный в землю невдалеке. Образуется гальваническая пара, в которой сгорает протектор. Такая защита действует в течение нескольких лет. Но и по истечении этого срока значительно легче заменить протектор, чем целый газопровод.

Еще более активным методом защиты от коррозии является катодная защита. При этом методе к защищаемому металлу подсоединяется отрицательный полюс батареи, а положительный заземляется — его привязывают к старому рельсу, ржавому обломку трубы, которые и закапывают в землю. Таким образом создается ток, направление которого таково, что газопровод не ржавеет.

Теперь, зная химическую сущность ржавления, мы можем по-новому взглянуть и на роль защитных покрытий.

Цинк стоит ближе железа в нашем списке металлов. Значит, оцинкованное железо не будет ржаветь и в том случае, если часть покрытия исчезнет, окислится. Цинк будет самоотверженно, до последней молекулы неокисленного металла (чуть ли не до последней капли крови!), защищать своим телом железное ведро.

Совсем по-другому обстоит дело с никелевым покрытием. Ведь никель дальше железа в этом списке. Стоит прорваться этому покрытию— и в образовавшейся трещине заведется красная труха ржавчины. Недоглядишь — и она поползет под пленкой никеля, словно защищаясь им от посторонних взглядов.

Но ведь возможны случаи, когда нельзя применить для защиты от коррозии ни металлическое покрытие, ни покраску, ни метод протектора. Что ж, металл остается тогда беззащитным? Нет, в этих случаях применяют защиту ингибиторами.

Ингибиторы — это вещества, которые, оказываясь в растворенном виде в пленке покрывающей металл влаги, замедляют коррозию. Их можно добавить к серной или соляной кислоте — и перевозить ее в железной цистерне. На месте назначения можно будет извлечь из кислоты ингибитор, и она вновь приобретет свои разъедающие свойства.

Ингибиторы добавляют часто в состав лаков и красок. И пусть даже будет поцарапано такое покрытие. Просачивающаяся по царапине к металлу вода растворит по пути содержащийся в краске ингибитор, и он предохранит металл от коррозии.

Однажды сделали такой опыт. Несколько партий швейных игл, хранящихся на складе, смазали техническим вазелином и завернули в парафинированную бумагу. Это один из обычных методов хранения такого рода изделий. Точно такое же количество таких же игл завернули в бумагу, пропитанную раствором ингибитора.

Прошло несколько месяцев, и упаковку вскрыли. Те иглы, которые были завернуты в парафинированную бумагу, оказались довольно сильно затронуты коррозией. На иглах, завернутых в пропитанную ингибиторами бумагу, не оказалось ни одного пятнышка ржавчины.

Действие ингибиторов объясняется тем, что входящие в них вещества способны создавать на поверхности металла тончайшие пленки. Их молекулы как бы приклеиваются, адсорбируются, к поверхности металла, мешают тем самым его взаимодействию с агрессивной средой.

К сожалению, ингибиторы имеют избирательное действие. Одни из них защищают черные металлы, другие — цветные. Вероятно, можно будет применить и универсальные, комбинированные ингибиторы.

Борьбу с коррозией продолжает и конструктор. Однажды в США построили яхту для спортивного состязания. Это была прекрасная яхта: стройный узкий корпус, рассчитанный на стремительный полет по воде, медно-никелевая обшивка, стальной киль. Когда яхту спустили на воду, владелец не мог налюбоваться ею. Но она развалилась еще до начала состязания. Сталь киля и медно-никелевая обшивка корпуса составили отличную гальваническую пару— и киль съела ржавчина. Кто виноват? Конечно, тот, кто спроектировал яхту.

Поэтому проектировщики внимательно следят теперь за тем, как сопрягаются в конструкции различные материалы. Например, просто недопустим прямой контакт алюминиевых сплавов с деталями из меди, латуни и нержавеющей стали. Таких сопряжений вообще стремятся избежать. А если это невозможно, то между соприкасающимися металлами вставляют инертные прокладки. Следит конструктор и за тем, чтобы в нужных местах были поставлены протекторы, чтобы особо ответственные детали, соприкасающиеся с агрессивными жидкостями, были защищены стойкими покрытиями, и т. д.

Трудно перечислить все ухищрения, на которые пускаются люди, чтобы защитить свой металл от ржавчины. Точные приборы, малейшее пятнышко окисла на которых уже невозвратимо портит их, иногда заключают в герметические корпусы, причем воздух, находящийся в них, освобождают от влаги. Авиационные моторы упаковывают в мешки из полихлорвиниловой пленки. Влагу, которая содержится в мешке, поглощает специально для этой цели вводимое вещество. И так далее и так далее.

В борьбе с коррозией человек одержал много побед, но до решительной победы еще далеко. Немало еще придется поискать, прежде чем жизнь металла станет вечной.

А возможно ли это? Да!

В Индии, в одном из городов, на главной площади стоит железная колонна. В глубокой древности выковали ее из чистого железа кузнецы. Как они справились с этой работой, обладая лишь примитивными горнами и ручной технологией, это и сегодня непонятно. Но уже много сотен лет стоит она, и ни одного пятнышка ржавчины нет на ее поверхности, покрытой причудливой вязью письмен. Не в ней ли скрыта тайна борьбы с коррозией? Не знали ли ее древние металлурги, творцы этого чуда?

Чистый металл… Да, чистота металла играет роль, когда речь идет о коррозии. Магний, содержащий меньше 0,005 процента железа, оказывается в десятки раз более стойким против коррозии, чем обычный технический магний, содержание железа в котором достигает 0,2 процента. Чистый алюминий в 20–30 раз более стоек по отношению к коррозии, чем алюминий, содержащий около 1 процента железа. Да это и понятно: ведь примеси — лишняя возможность для создания гальванических пар. Но и без них металл все равно, хотя и значительно меньше, коррозирует. Случайная пылинка, севшая на его поверхность, уже может стать этой гальванической парой. Нет, не в чистоте металла разгадка тайны индийской колонны!..

Борьба с коррозией продолжается. Уже отступает, но еще уносит огромные жертвы рыжая смерть металла. Включайтесь и вы в эту борьбу! Защищайте металл! Ищите новые средства борьбы с ржавчиной! И, может быть, именно вам выпадет счастье открыть секрет древних индийских металлургов.

Как птица Феникс

Есть старое предание о фантастической мудрой птице Феникс, которая, почувствовав приближение старости, сама сжигала себя на костре. А когда догорали угли и ветер начинал подхватывать и разносить золу, она возрождалась снова юной, сильной и прекрасной.

Не о металле ли сложили древние сказители эту легенду? Ведь и он тоже, постаревший, уставший, рыжий и рябой от ржавчины, возрождаясь в огне мартена, становится юным, сильным, прекрасным.

Какой бы богатой ни была руда, все равно в ней больше посторонних пород, чем в железном ломе. Поэтому железный лом является лучшей пищей мартеновских печей.

Для получения 1 тонны стали надо добыть 2,5 тонны руды и затратить около 2 тонн каменного угля. Поэтому выплавленная из металлического лома сталь получается гораздо дешевле.

Второе рождение металла.

Часто задают вопрос: как же это так, в планах грядущей семилетки намечено довести выплавку стали в 1965 году до 95–97 млн. тонн, чугуна же будет выплавлено всего 72–73 млн. тонн? А ведь сталь выплавляют из чугуна. Даже если весь чугун пустить на переплавку в сталь, и то баланс не сходится.

Нет, не весь чугун будет переплавлен в сталь. Мы знаем, и чугуну находится применение в нашем хозяйстве. А сталь будет выплавляться не только из чугуна, но и из металлолома.

Металлолом — это и отходы станкостроительного производства, и вышедший из строя инструмент, и проработавший свое старый паровоз, и консервная банка. Металлолом собирают и сдают промышленные предприятия в плановом порядке. Его принимают от населения и от школьников.

Собирайте лом черных металлов! Пусть воскреснет в пламени мартена звонкая сталь для новой службы людям!

Но, пожалуй, еще важнее возврат цветных металлов.

Вы сдали в палатку «Вторцветмета» 10–12 кг медного лома: позеленевшие от времени дверные ручки, обломки старой люстры, обрывки проводов. Все это уместилось в одной авоське. А знаете ли вы, сколько надо добыть медной руды, чтобы выплавить эту авоську меди? Целую тонну!

Да еще получить из нее металл сложнейшим многоступенчатым способом (о нем вы можете узнать в соответствующем разделе этой книги). Вот сколько человеческого труда вернули вы людям в вашей авоське!

А серебристо-голубой алюминий? Его добывают из красноватой вязкой глины — бокситов. Это не легкий процесс, не зря буквально вездесущий металл современной авиации впервые получили в чистом виде всего лишь немногим более столетия назад. Для того чтобы выработать тонну алюминия, надо затратить около 20 тысяч киловатт-часов энергии. Энергии первенца нашей гидроэнергетики, Волховской ГЭС, вырабатываемой за час, едва хватило бы для получения 3 тонн алюминия. А на омоложение того алюминия, лом которого вы возвращаете на переплавку, надо затратить всего 50 киловатт-часов на тонну.

В 400 раз меньше!

Около половины общей выплавки меди в нашей стране осуществляется из медного лома. Свыше трети алюминия и цинка вырабатывается из отходов и отработавших свою жизнь изделий.

Собирайте драгоценный лом цветных металлов! Сколько сотен тысяч людей занимается в нашей стране фотолюбительством? Вряд ли можно назвать точную цифру. А сколько у нас кинолюбителей, снимающих любительские фильмы в туристическом путешествии, дома, на заводе? Но возвращается ли в обиход тот драгоценный металл, который еще в древности относили к числу благородных, — серебро, входящее в состав светочувствительной эмульсии? В огромном большинстве своем — нет.

А ведь каждый метр кинопленки содержит 0,04 г серебра. А в 100 кг золы, полученной после сжигания ненужной, испорченной фотобумаги, имеется целых 2,5 г этого металла.

Серебро содержится и в отработанном проявителе. И оттуда его можно получить, надо только организовать сбор этих драгоценных отбросов.

Пусть не одну, а две, три, десять жизней живет металл! Пусть возрождается в огне, как птица Феникс!