Русские инженеры
Шрифт:
Начал он с того, что заставил отковать и закалить болванку, прошедшую через критическую точку, и болванку, не прошедшую через нее, а затем подверг и ту и другую всяческим испытаниям и сравнил результаты. Оказалось, что болванка, прошедшая критическую точку, закалки не приняла, осталась мягкой.
Это было открытие. Повторив опыт десятки раз, Чернов убедился, что ошибки не было, что он подходил к разгадке каких-то очень важных законов, и стал искать новые их проявления.
Но прежде всего надо было ответить на основной вопрос, с которым он пришел в кузнечный цех: при каких условиях получается в стали крупная зернистость и при каких — мелкая. Многие думали, что для получения мелкой зернистости нужно просто усилить давление на сталь при ковке. Это было довольно правдоподобно, но плохо согласовалось с практикой, и Чернов
Дмитрий Константинович Чернов
(1839–1921).
Среди этих наблюдений он сделал второе открытие, а именно: обнаружил существование другой критической точки, также соответствующей определенной температуре. Эту критическую точку он назвал «точкой В» в отличие от первой, названной им «точкой А».
Открытие Черновым «точки В» особенно удивительно, так как прохождение через нее стали сопровождается почти неуловимыми внешними признаками. Чернову первому удалось заметить такие признаки.
Академик А. А. Байков вспоминает[27], что много лет назад, посетив однажды Чернова вместе с академиком М. А. Павловым, он спросил Дмитрия Константиновича, каким образом тот заметил, что при температурах возле «точки В» в стальной болванке происходит какое-то непонятное превращение.
Знаменитый металлург ответил:
— Превращение в «точке В», действительно, с внешней стороны ничем не проявляется, но оно сопровождается характерными признаками, которые могут быть наблюдаемы привычным и опытным глазом во время ковки стали. Таких признаков два: первый признак в том, что во время перехода стали через «точку В» поверхность ее, нагретая до красного цвета каления, начинает как бы морщиться и лущиться. Это происходит оттого, что легкий слой окалины на поверхности металла начинает растрескиваться и отделяться от металла в виде мельчайших чешуек. Второй признак такой: хотя температура стали при переходе через «точку В» почти не меняется и болванка, подвергающаяся ковке, сохраняет свой красный цвет почти неизменным, все же внешний вид поверхности ее выше и ниже «точки В» не одинаков.
Дальнейшее объяснение Чернова дает полное представление о его необыкновенной наблюдательности:
— Это различие при известном навыке привычный глаз легко обнаруживает, — говорил он. — Это различие можно сравнить с различием во внешнем виде белого мрамора и гипса. Когда вы бываете в музее, вы легко можете по одному взгляду различать мраморные и гипсовые статуи. И те и другие белого цвета, но мраморные статуи своеобразнее, они имеют как будто блестящий, маслянистый вид, тогда как у гипсовых статуй вид матовый, тусклый. Точно так же стальная болванка: выше «точки В» она имеет накаленную, красную, как бы маслянистую, блестящую мраморовидную поверхность, когда же она охладится ниже «точки В», она сохраняет тот же красный цвет, но поверхность ее тускнеет, утрачивает блеск и становится матовой, напоминающей вид гипсовых статуй.
Опираясь на свой верный и точный глаз, Чернов произвел, как мы увидим дальше, целый переворот в металлургии; но когда после двух лет напряженных занятий на заводе он вышел из угарных цехов, первое, что ему понадобилось, были очки, которых он уже не снимал до конца жизни.
Конечно, не все еще было понятно исследователю в том загадочном мире, таинственную завесу которого он приоткрыл; но одно было для него несомненно: что этот мир существует, что его законы доступны исследованию, что не только можно постигать эти законы, но что, зная их, можно сознательно и безошибочно управлять явлениями природы.
В апреле 1868 года, ясным петербургским вечером, уже предвещавшим приближение белых ночей, Чернов направился не на завод, как всегда, а в зал заседаний Русского технического общества.
Его доклад носил очень скромное название: «Критический обзор статей Лаврова и Калакуцкого о стали и стальных орудиях и собственные Д. К. Чернова исследования по этому же предмету», но значение сделанных им сообщений выходило далеко за пределы предмета.
В зале были и доброжелатели и критики, но, во всяком случае, докладчик имел дело с людьми сведущими.
Многие из присутствовавших и сами пытались работать над разрешением проблемы стальных орудий.Критическим разбором работ Лаврова и Калакуцкого Чернов воспользовался только для того, чтобы резче оттенить найденную им связь между тепловыми превращениями в стали и ее свойствами, чтобы резче подчеркнуть установленную им зависимость свойств и структуры стали от термической и механической ее обработки.
Этот молодой, мало кому известный инженер был более похож на преподавателя математики, нежели на исследователя, и с трудом верилось, что именно ему удалось проникнуть в сущность загадочного явления. Между тем он утверждал необычайные вещи. Он заявил собранию, что сталь не остается неизменной при нагревании, а в определенные критические моменты претерпевает особые превращения. Они изменяют ее структуру и свойства, и он, докладчик, установил критические точки нагревания, при которых происходят внутренние превращения стали.
Строение стали под микроскопом: слева — до тепловой обработки, справа — после обработки.
Дмитрий Константинович объяснил, что одна из этих точек, названная им «точкой А», соответствует темновишневому цвету нагретой стали, вторая, «точка В», характеризуется красным цветом каления, и третья, «точка С», почти совпадает с температурой плавления данной стали.
Затем докладчик перешел к изложению своих взглядов на теоретическое и практическое значение этих критических точек, получивших теперь в науке название «критических точек Чернова».
— Сталь, нагретая ниже «точки А», не закаливается, — заявил он. — При дальнейшем нагревании, если нагревание не дошло до «точки В», сталь хотя и начинает принимать закалку, но по виду излома можно заключить, что в ней не совершается еще заметной перегруппировки частиц, потому что в этом случае и после медленного и после быстрого охлаждения структура стали остается та же, что и до нагрева… Если же нагревание дошло до «точки В», перегруппировка частиц совершается очень быстро, и после охлаждения сталь переменяет свою структуру из крупнозернистой в мелкозернистую. Следует предположить, что при прохождении через температуру «точки В» размягченные зерна, или кристаллы, стали слипаются между собою и образуют воскообразную массу аморфного сложения, которое при быстром охлаждении болванки, прошедшей критическую «точку В», остается уже без перемены. При медленном же охлаждении болванки, прошедшей температуру «точки В», масса стали распадется снова на отдельные зерна, или кристаллы, и степень этой кристаллизации будет зависеть от того, насколько выше температуры «точки В» была болванка нагрета, и от медлительности охлаждения. Этой обратной кристаллизации можно помешать быстрым охлаждением болванки до температуры ниже «точки В».
Практически это означало, что для получения мелкозернистой структуры, или «аморфной», обеспечивающей изделию высшие механические качества, надо нагреть это изделие до «точки В» или немного выше и затем быстро охладить.
К этому молодой инженер мог добавить, что с тех пор, как Обуховский завод стал руководствоваться при обработке орудийных стволов указанными им критическими точками, случаи разрывов пушек при испытаниях совершенно исчезли. Тем не менее большая часть слушателей нашла его выводы поспешными и смелыми. Отвечая критикам, Чернов сказал:
— Ну, что касается вообще до проводимых мною идей, то, рискуя показаться еще более смелым, я выскажу свое окончательное заключение в следующих словах: вопрос о ковке стали при движении его вперед не сойдет с того пути, на который мы его сегодня поставили!
В этом заявлении Чернова не было и тени легкомыслия. Его уверенность покоилась на прочном основании. За два года, проведенные им почти безвыходно в цехах Обуховского завода, он не только произвел тысячи опытов, но и сотни раз проверил свои выводы. Мало того, он уже развернул огромную исследовательскую работу по изучению внутреннего строения стали и с первых же шагов убедился в правильности всех своих заключений. Он знал больше, чем говорил, и можно было удивляться не смелости его выводов, а скромности и осторожности, с какими он умалчивал о своем проникновении в тайны металла.