Русские металлурги. Часть IV

«Рассказы о русском первенстве» — читайте интересные статьи из этой книги, с продолжениями! Вы узнаете о реальном вкладе русских ученых и изобретателей в развитие мировой  науки и техники.

В историю металлургии русские люди вписали множество ярких страниц. Первое их знакомство с металлом произошло еще в глубокой древности. О выдающемся мастерстве русских литейщиков свидетельствуют современные им документы.

В 1798 году, только из двух наших портов — Петербургского и Архангельского — корабли увезли за границу более двух миллионов 700 тысяч пудов металла.

К началу XIX века насчитывалось почти полмиллиона мастеровых и приписных крестьян, работавших на русских рудниках и заводах. Это были крепостные, несвободные люди.

А тем временем в Западной Европе и раньше всего в Англии появилась новая, капиталистическая индустрия, основанная на применении машин, на труде наемных рабочих.Эта индустрия быстро росла. Количество машин на европейских фабриках и заводах увеличивалось.

В России по-прежнему основным тружеником был крепостной человек. Русские заводчики не хотели тратить деньги на машины, когда в стране сколько угодно «даровых» рук!

Промышленность России, в том числе горнозаводская, стала отставать от западноевропейской. Уже в первом десятилетии XIX века металлургическая промышленность России отстала от английской; затем ее обогнали французская, американская. И все же в этих труднейших условиях,  русские техники и в их числе металлурги по-прежнему продолжали творить. В первые десятилетия XIX века русскими металлургами был сделан большой вклад в совершенствование способов получения и обработки стали.

В России, в основном, сталь получали из так называемого «уклада». Способ этот родился вскоре после появления доменных печей.

Когда главная масса металла начала добываться в виде хрупкого чугуна, металлургам пришлось искать пути передела чугуна в пластичный ковкий металл. И они быстро нашли такой путь.

Куски чугуна стали помещать в горны — небольшие открытые печи. Чугун обкладывали раскаленным углем и обдували воздухом. Чугун плавился и по каплям стекал на дно горна. По пути капли попадали в струи дутья, и кислород воздуха выжигал содержащийся в них углерод, кремний и другие примеси, делающие железо хрупким чугуном.

На дне горна скапливался уже мягкий, ковкий металл. Его извлекали из печи в виде раскаленного бесформенного кома, называвшегося так же, как железо, добывавшееся на заре металлургии, крицей.

Крицу били молотами, чтобы спрессовать металл, выжать из него шлаки, а потом рубили на куски. Русские металлурги называли эти куски металла «укладом». Это полуфабрикат, из которого можно было приготовить и сталь, и мягкое железо. Уклад занимал между ними промежуточное место. Если его насыщали углеродом, он становился сталью, если, наоборот, выжигали остатки углерода, получалось железо.

Получение уклада и выработка из него стали были очень медленным, кропотливым делом. Ведь за одну плавку кричный горн давал лишь 70 — 80 килограммов металла.

Поэтому, когда начало развиваться машиностроение и потребность в стали многократно возросла, во всех странах усердно принялись за поиски новых методов передела чугуна в сталь.

В 1784 году англичанину Корту удалось изобрести так называемый пудлинговый способ передела чугуна. Но этот способ, более производительный, чем кричный, давал, однако, не желанную сталь, а мягкое железо.

Металлурги не были удовлетворены этим изобретением, и искания продолжались.

В 1813 году на Боткинском заводе крепостной Семен Иванович Бадаев изобрел способ производства литой стали, получившей по имени своего творца название «бадаевская». Испытания ее показали, что она отличается великолепными механическими качествами и прекрасно сваривается. А когда изобретатель еще усовершенствовал свой способ, оказалось, что его сталь ничуть не хуже английской. «Бадаевская» сталь употреблялась для выделки инструментов и монетных штампов, требующих от металла особо высоких качеств. Деятельностью Бадаева заинтересовалось правительство. Оно выкупило его за 3000 рублей у крепостника и наградило золотой медалью.

Десятки русских сталеваров начала XIX века вырабатывали все новые способы производства стали. Вот выдержка из одного документа тех времен — сообщения о «способе делания стали на заводах г-на коллежского асессора Ивана Родионовича Баташева», присланного в 1824 году в Департамент горных и соляных дел.

«Все сорта сталей, какие до селе известны, с древних времен выделываются на заводах г. Баташева и не только употребляются на свои заводские нужды, но и продаются частным людям и самой казне. Тульский оружейный завод не раз заказывал значительные количества, отдавая здешней стали преимущество перед другими».

Замечательно, что в те годы сталевары баташевских заводов владели секретами выработки «натуральной стали» — стали, выплавлявшейся прямо из руды. Баташевцы возродили тот способ прямого восстановления руд, которым пользовались люди тысячелетия назад, когда металлургия делала свои первые шаги.

Много и плодотворно работали над совершенствованием производства стали и на Златоустовском заводе. Этому заводу принадлежит немалая доля той славы, которую завоевала начале XIX века русская сталь.

Златоустовский завод очень многим обязан Павлу Петровичу Аносову, замечательному инженеру, трудившемуся там многие годы. Воспитанник Горного корпуса, Аносов был крупнейшим металлургом первой половины XIX века. Ему принадлежит много оригинальных исследований и печатных работ.

Главное внимание в своих трудах Аносов уделил производству стали. Особенно стали для холодного оружия. К стали, идущей на клинки, предъявляются очень строгие и даже противоречивые требования.

Она должна быть крепкой, твердой, хорошо держать заточку. С другой стороны — она должна быть вязкой и гибкой. Идеалом клинковой стали, великолепно сочетающей все эти качества, всегда считался булат, который выковывали когда-то кузнецы Древнего Востока.

Аносов начал свои работы над клинковой сталью в 1828 году. Уже на следующий год он изготовил великолепный клинок, вызвавший восторженные отзывы специалистов. Год спустя сталь Аносова одержала верх над лучшей английской сталью. Сталь русского металлурга была тверже и гибче, крепче и вязче.

Первые успехи окрылили русского инженера, и он поставил перед собой задачу — раскрыть тайну булата, научиться готовить эти чудеснейшие клинки.

В начале нашего тысячелетия искусство выделки булата начало гаснуть и к концу XVI века, казалось, исчезло совсем.

Аносов смело принял, как писал он сам, «намерение опытами доискиваться тайны приготовления булатов с тем, чтобы, достигнув наилучшего сочетания твердости и вязкости, дать нашему воину, землевладельцу, ремесленнику орудия из совершеннейшего металла».

Он напряженно работал несколько лет. Ставил многочисленные опыты, исследуя влияние на сталь различных примесей — золота, платины, марганца, хрома, алюминия, титана. Опыты привели его к заключению, что в булате этих примесей нет, что булат — это соединение очень чистого железа е углеродом. Аносов изучает действие на чистый металл углерода, полученного из различных веществ. Через его руки проходят слоновая кость, рог, сажа, алмаз, различные сорта дерева.

И, наконец, состав найден. Получена сталь с узорчатой поверхностью. В 1833 году Аносов записывает «…получен был клинок настоящего булата».

Булатная сталь оказалась сложным телом, состоящим из чистого железа и внедренных в него пластинок карбида железа, — химического соединения железа с углеродом, служащего как бы скелетом клинка.

В булате — вязкое, но мягкое железо придает материалу гибкость, а исключительно твердые, по хрупкие, как стекло, пластинки карбида железа сообщают ему крепость, способность хорошо принимать заточку.

К 1837 году Аносов приготовил ряд великолепных и по механическим качествам и по рисунку клинков булатов разных сортов.

Русский металлург шел к разгадке тайны булата не ощупью, а вооруженный средствами научного исследования, созданными им самим.

Аносов первым из металлургов понял, что строение, структура металла, то есть вид и размеры «зерен», из которых он состоит, — это своего рода паспорт металла. Между структурой того или иного куска металла, определил он, и его механическими свойствами — твердостью, гибкостью и т. д. — существует теснейшая связь.

Аносову принадлежит честь создания тех методов исследования структуры металлов, которые и по сей день занимают главное место в арсенале металлографии.

Он первым в мире начал производить так называемое макроскопическое изучение металла — изучение его структуры невооруженным глазом.

Также первым в мире Аносов применил к изучению строения металлов микроскоп.

В зарубежных изданиях в качестве «отца» металлографии превозносится английский ученый Сорби, впервые применивший микроскоп для исследования металлов лишь в 1854 году — на 23 года позже, чем русский новатор.

Колыбель металлографии — важного раздела науки о металле, Златоустовский завод был местом, где развернулось творчество и другого выдающего металлурга XIX века — русского ученого Павла Матвеевича Обухова.

Горнозаводская техника всей страны ко времени Обухова уже десятки лет была скована оцепенением, в которое ввергла её политическая и экономическая отсталость крепостнической России.

На Урале главным двигателем было вододействующее колесо. Даже в 1864 году — век спустя после того, как великий Ползунов повел войну с «водяным руководством», — там более девяти десятых  мощности вырабатывали мельницы.

Крымская война 1854—1856 годов показала, как безнадежно отстала крепостническая Россия от капиталистической Европы. Видя громадные прорехи в снабжении сражавшейся армии оружием, правительство, наконец, обратило внимание на военную промышленность.

Обухова, уже зарекомендовавшего себя как прекрасного специалиста, в 1854 году перевели в центр горнозаводскою округа, на Златоустовский завод, где были еще живы славные аносовские традиции. Там Обухов поставил перед собой задачу найти рецепт приготовления стали для орудийных стволов.

В ту пору армии и флоты всего мира держали на вооружении бронзовую артиллерию. Но было  очевидно превосходство прочных стальных пушек, способных принимать большие пороховые заряды и дальше метать ядра.

Однако  найти желанные рецепты подходящих сортов стали оказалось делом нелегким. Все же вскоре по окончании войны с лафетов были сброшены бронзовые стволы и на их место водружены стальные орудия.

Большая роль в этой технической революции принадлежит Обухову. В том огромном деле, за которое он взялся, у него почти не было предшественников. Только Аносов в конце своей жизни занимался опытами по отливке стальных пушек и в 40-х годах создал первый образец стального орудия.

Чтобы получить сталь, Обухов плавил чугун вместе с чистой рудой в графитовых горшках — тиглях. Примеси чугуна при этом выгорали — вначале кремний, затем марганец, сера, фосфор. Последним начинал гореть углерод Словом, все происходило так же, как и в кричном горне. Только там примеси горели в кислороде дутья, а при тигельной плавке их сжигал кислород, содержащийся в руде. В этом отличии и крылись достоинства, примененного Обуховым способа.

В кричном горне капли расплавленного чугуна, овеваемые обильным током воздуха, успевали полностью освободиться от своих примесей. На дне кричного горна скапливалось почти чистое железо. В тигле дело обстояло иначе. Руды в него можно было засыпать столько, чтобы ее кислорода не хватило для полного сгорания примесей, определить заранее конец «варки» металла и получить по желанию сталь с любым содержанием углерода.

Тигельная плавка, известная с давних времен, была незаменима при получении качественной стали. Недаром ею пользовался и Аносов, готовя металл для своих волшебных клинков. Но тигельный способ был дорог — тигли вмещали небольшие порции металла — и широкого распространения для варки обычной «поделочной» стали он не получил.

Но Обухов и не ставил своей целью вырабатывать обычную сталь. Им руководило желание получить металл отличного качества.

Прошло немногим больше года с начала деятельности Обухова на Златоустовском заводе, а результаты его работы уже привлекли к себе внимание специалистов. В декабре 1855 года на завод прибыла даже особая комиссия, чтобы на месте убедиться в успехах металлурга.

Комиссия устроила сравнительные испытания ружейных стволов из литой стали Обухова и стволов германской, крупповской выделки. При усиленном пороховом заряде крупповские стволы разрывались на восьмом выстреле, обуховские — на четырнадцатом.

Восторженный отзыв комиссии и с ним проект широкой организации сталепушечного дела, предлагаемый Обуховым, были немедленно посланы в Петербург.

Торжество обуховской стали над иностранной не ограничивалось победой в испытаниях ружейных стволов. Обуховская инструментальная сталь запросто рубила английскую, одинаковой закалки.

В 1857 году Обухову была выдана привилегия на изобретенный им способ производства высококачественной стали, и только в 1859 году, когда были отпущены нужные средства, началось изготовление опытной партии стальных пушек.

В марте I860 года первые стальные пушки уже были отлиты. После пробной стрельбы в Златоусте их отправили в Петербург. Пушки показали свою удивительную прочность и, как говорят артиллеристы, живучесть.

Струи раскаленных пороховых газов, обычно довольно быстро уродовавшие канал ствола, от чего орудие теряло точность боя, на этот раз, казалось, бессильны были причинить какой-либо вред металлу.

На стволе одной из этих удивительных обуховских пушек, сделавшей свыше 4 000 выстрелов, была вычеканена надпись: «Отлита в 1860 году на Князе-Михайловской фабрике из стали Обухова, выдержала более 4 000 выстрелов». Этот красноречивый документ славы русской металлургии был передан на хранение в Артиллерийский музей.

В 1862 году эта пушка побывала на Всемирной выставке в Лондоне,  где вызвала немало восторженных отзывов и завистливых взглядов виднейших специалистов. Самому Обухову жюри выставки присудило высокий приз.

Источник: Болховитинов В. и др. Рассказы о русском первенстве. Москва: Изд-во ЦК ВЛКСМ «Молодая гвардия», 1950. 424 с. С.148-156.