Однородность или неоднородность?

Как мы уже выяснили, в начале XIX века существовали два совершенно противоположных подхода к природе стали, обеспечивающих ее высокое качество. Ле-Шателье и Карстен, известные западноевропейские металлурги, полагали, что хороший металл должен обладать однородной структурой: «Чем красивее структура, тем она хуже с точки зрения практики». П. П. Аносов считал, что чем неоднороднее металл, чем более подчеркивается неоднородность рисунком, тем выше свойства стали.

Современная наука подтвердила правомерность обоих этих взглядов. Каждый из способов был использован для получения высокопрочных материалов.

В последние годы с большим успехом развивается совершенно новое направление производства «однородных» сплавов — получение так называемых аморфных металлов. Жидкий сплав охлаждают с огромной скоростью, благодаря чему он переходит в твердое состояние, минуя кристаллическую фазу. Свойства таких «стеклообразных» металлов очень высокие. Так, например, прочность аморфного сплава железо — углерод — фосфор в 10 раз больше обычного (кристаллического). Кроме того, подобно железу, падавшему на Землю из космического пространства, аморфные сплавы обладают высокой стойкостью против атмосферной коррозии.

И все-таки слоистая структура булата и способы ее получения лежат в основе технологии производства материалов, также превосходящих по прочности обычные «однородные» стали. Для того чтобы понять природу упрочнения слоистых материалов, давайте мысленно проделаем такой эксперимент. Возьмем кусок картона я попробуем его разорвать. После этого наклеим на картон обычную бумагу и вновь испытаем его прочность на разрыв. Как, по-вашему, она увеличилась? Ответ настолько ясен, что вопрос, вероятно, вызовет улыбку читателя.

Между тем только в 30-е годы нашего столетия было обнаружено, что прочность двух сваренных между собой пластинок из твердой и мягкой стали значительно выше прочности каждой из них в отдельности. Такой эффект повышения прочности слоистого материала считался крупным научным открытием нашего времени!

Алексей Максимович Горький часто показывал своим гостям три небольших металлических бруска. Это первые самозатачивающиеся резцы, сделанные в 1926 году талантливым ученым и изобретателем А. М. Игнатьевым — большим другом писателя. Каждый резец состоит из нескольких металлических слоев разной твердости. Булатную структуру инструмента автор изобретения заимствовал у… бобров. Он заметил, что самозатачивающиеея зубы бобров и других грызунов состоят из твердых наружных слоев и мягких внутренних. Изобретение А. М. Игнатьева было в свое время запатентовано в США, Англии, Франции и многих других странах.

Сегодня слоистые материалы находят широкое применение в химической, электротехнической, машиностроительной, пищевой и других отраслях промышленности, а также в ювелирном деле и медицине. Представителями их являются биметаллические изделия, листы и ленты, изготовляемые металлургической промышленностью. Такие изделия привлекают не только прочностью, но и высокими физико-химическими свойствами материала в целом. Основой для большинства биметаллов является обычная низкоуглеродистая сталь, плакированная (покрытая) коррозионно-стойкими и кислотоупорными сплавами, никелем, кобальтом и титаном. Толщина покрытия обычно составляет 10–50 % от общей толщины. Эксплуатационные свойства таких биметаллов изменяются в широких пределах.

В качестве основы для покрытия применяются также углеродистые и легированные стали и чугуны. Знаменательно, что, подобно булату, двухслойные и трехслойные углеродистые легированные и инструментальные стали нашли широкое применение для производства различного инструмента, промышленных ножей, пил, штампов, лемехов и лущильников тракторных плугов.

Как тут не вспомнить заключительные строки сочинения П. П. Аносова «О булатах»: «Оканчиваю сочинение надеждою, что скоро… наши земледельцы будут обрабатывать землю булатными орудиями, наши ремесленники выделывать свои изделия булатными инструментами, одним словом, я убежден, что с распространением способов приготовления и обработки булатов они вытесняют из употребления всякого рода сталь, употребляемую ныне на приготовление изделий, требующих особенной остроты и стойкости».

Многослойные металлы изготовляются несколькими методами. Некоторые из них очень похожи на один из способов приготовления булата. В изложницу (форму), в которую заливают жидкую сталь, помещается несколько попарно скрепленных пластин плакирующего металла на некотором расстоянии друг от друга. Между поверхностями соприкосновения пластин каждой пары расположен слой разделяющего вещества. Заливкой в изложницу жидкого металла получают многослойный слиток, из которого после прокатки и обрезки кромок получают один трехслойный и два двухслойных листа. Подобным образом в изложнице устанавливают большее количество пластин и получают слиток с 5–9 слоями. Можно с полным основанием утверждать, что таким способом можно делать и булат…