Страница:
По-моему, это пустое дело. Наука должна приносить реальную пользу. Завтра я
кое-что покажу тебе. Это, несомненно, величайшее изобретение нашего времени.
И ценность его неизмеримо выше того, о чем говорится в рукописи.
Фарадей знал, что Деви занят проблемой создания безопасной горняцкой
лампы. Ему не давали покоя нескончаемые жертвы взрывов рудничного газа в
шахтах, причиной которых, как правило, было несовершенство горняцких ламп.
Хемфри Деви был, безусловно, большим ученым, но при этом и не меньшим
снобом, умея показать свою значительность. Рукопись француза он равнодушно
отложил. Конечно, он был прав, эксперименты стоили немалых денег. Де Морво
писал, что для своего опыта он использовал алмаз массой 0,907 грамма, что
составляет более четырех с половиной каратов. Для Деви это был достаточно
веский отрицательный факт, и он, дав указания своему помощнику, покинул
комнату.
Фарадей еще раз прочел доклад. Он с детства имел дело с железом, и оно
интересовало его и теперь. Отец Фарадея был кузнецом, и сын часто бывал в
его деревенской кузнице в Ньювингтон Баттс вблизи Лондона. Он до сих пор
помнил запах кузнечного горна и жженых копыт. Не один раз мальчик видел, как
отец клещами берет из огня подкову и обрабатывает ее на наковальне, и теперь
ему еще слышались удары молота и шипение поковки, охлаждаемой в чане с
водой. Отец был не очень крепкого здоровья, и работу кузнеца ему пришлось
рано оставить. Вся семья переехала на Чарльзстрит у Ман-честерсквер. В
возрасте 13 лет Майкл начал работать посыльным в книготорговой фирме, а
затем его перевели в брошюровочную мастерскую. Все, что там попадало ему в
руки, он прочитывал. К счастью, его шеф был добрым и не запрещал этого
занятия. Голод Фарадея на книги был неутолим. Особенно интересовался он
естественными науками. Один из клиентов фирмы, член Королевской Академии,
как-то пригласил любознательного юношу прослушать цикл из четырех лекций.
Было это в 1812 году. Майкл все услышанное тщательно записал, а записи
"одел" в хороший переплет. В письме на имя Деви он просил помочь ему в
дальнейшем обучении, а в знак серьезности своих намерений послал
переплетенные лекции. Это произвело на Деви настолько сильное впечатление,
что он взял Фарадея к себе на службу в качестве секретаря и ассистента,
положив ему 25 шиллингов в месяц. Было это 1 марта 1813 года.
Работая у Деви, Фарадей часто встречался с неким 180
Штодартом, кузнецом по профессии, который изготовлял ножи и потому
интересовался индийской сталью. Однажды этот кузнец показал юноше кусок
вуц-стали, который привез из Бомбея некий доктор Скотт. На изготовленном из
нее складном ноже были характерные узоры, С удивлением рассматривал Фарадей
причудливо переплетавшиеся светлые и темные полосы, похожие на таинственный
орнамент или древний шрифт. Штодарт подарил ему нож и попросил взять кусок
дамасской стали и определить ее химический состав. Результат анализа был
довольно необычным: Фарадей обнаружил в стали один процент глинозема и
кремнезема. Можно было сделать единственный вывод: индийская сталь
представляет собой сплав железа с материалом, содержащимся в глиноземе и
кремнеземе. Но что этр за материал?
Фарадей и Штодарт начали плавить железо и легировать его всевозможными
добавками. При этом Фарадей читал все, что касалось индийской стали. Однако
не во всем, что он прочитывал, был здравый смысл. Многие статьи носили
спекулятивный характер или были написаны в погоне за сенсацией, многие
напоминали рукописи алхимиков, в которых рассказывалось о тайнах
изготовления золота. Были, однако, и серьезные работы, в основе которых
лежали результаты тщательных исследований. Такие работы имели определенную
ценность и именно к ним относилась рукопись Гюитана де Морво,
несмотря на то, что его метод науглероживания желез можно было бы
назвать экзотическим.
В своем совместном стремлении к решению загадку индийской стали Фарадей
и Штодарт стали друзьями!
Фарадей рассказал своему другу, что сталь называют дамасской, видимо,
по месту ее окончательной обработки -- городу Дамаску. Кузнечное ремесло в
этом городе такое же древнее, как сам город, который по преданию существовал
даже во времена Авраама. Многие народы владели этим городом -- египтяне,
римляне, монголы. Римский император Диоклетиан примерно в 300 году н. э.
построил в Дамаске оружейные мастерские и арсеналы. Первые клинки из
дамасской стали попали в Европу во время римского владычества и вызвали
здесь восхищение. Еще большую известность и славу приобрели дамасские
оружейники после первых крестовых походов. Многие крестоносцы возвращались
из походов в "святую землю" с мечами, кинжалами или ножами из дамасской
стали. Эти трофеи передавались из поколения в поколение как фамильные
ценности. Слава дамасских кузнецов не померкла и после завоевания города
монгольским ханом Тамерланом в 1399 году. Многие из них тогда были угнаны в
рабство.
Фарадей и Штодарт знали, что качество дамасской стали определяется не
только ее химическим составом, но и режимом закалки. По данным, которыми мы
в настоящее время располагаем, дамасские кузнецы охлаждали раскаленный
клинок не в воде, а в струе воздуха, часто используя для этой цели северный
ветер. Вблизи города в ущелье, благоприятно расположенном по отно- шению к
северному ветру, кузнецы возвели стены, образовавшие в плане гигантскую
воронку. Горловина воронки перекрывалась заслонкой. В эту горловину
укладывали раскаленные клинки. Интенсивно обдуваемая северным ветром, сталь
охлаждалась и становилась твердой и вязкой одновременно. .
О таком методе закалки Фарадей и Штодарт, естественно, ничего не знали,
когда в 1819 году приступили к экспериментам. Они мечтали получить сплав,
обладающий высокими режущими свойствами, превосходящими подобные свойства
любой другой стали, и сталь, которая не ржавела бы и потому была более
пригодна для отражателей (калориферов), чем обычная. Можно только поражаться
тому, что Фарадею и Штодарту удалось выполнить необходимые исследования
всего за несколько недель. Практически каждый день они проводили опытные
плавки на небольшом лондонском сталеплавильном заводе, который арендовали.
Сталь легировали платиной, родием, золотом, серебром, медью, оловом. Когда
до них дошли сведения, что во Франции такими же исследованиями занимается
химик Пьер Бертье, они удвоили старания и в качестве легирующих элементов
взяли еще хром, иридий, осмий и палладий.
В этих работах своего ассистента Деви практически не принимал участия.
Их отношения постепенно ухудшались, хотя до открытой вражды пока не дошло.
Узнав от Фарадея о получении искусственного метеоритного железа путем
сплавления железа с никелем, что вообще-то было заблуждением, Деви проявил
полное безразличие. Исследования Фарадея и Штодарта вызвали у общественности
значительный интерес. Хотя особых успехов исследователи не добились и даже
введение серебра не дало ожидаемого результата, работы их безусловно,
положили начало легированию железг у Как металлург-сталеплавильщик Майкл
Фарадей не заслужил громкой славы, но объясняется это не малой значимостью
трудов в этой области, а тем, что в других областях он достиг громадных
высот. Фарадей открыл электромагнитную индукцию и таким образом создал
электротехнику вообще. И тем не менее металлургия стали тоже оплодотворена
гением Фарадея. Он был первым в ряду бесчисленных исследователей, которые
выплавляли и легировали железо, стремясь придать ему новые свойства и
сделать его материалом для многостороннего использования. Одним из
последователей Фарадея был шотландец Роберт Мюшет.
Родиной современной техники, во всяком случае одним из ее истоков,
является Лоуландия -- уголок Шотландии, богатый природными ископаемыми. С
севера он ограничен возвышенностью, с юга -- горами. Громадные фьорды --
Фирс-оф-Форс с востока и Фирс-оф-Клайд со стороны Атлантики почти разделяют
Лоуландию на две части. В Гриноке на Клайде в 1736 году родился Джеймс Уатт
-- изобретатель паровой машины, положившей начало новой эпохе развития
промышленности. Эта машина не только давала большие энергии, чем ветряные
мельницы и водяные колеса, она сделала человека независимым от прихотей
природы. На берегах Клайда возник также один из промышленных центров Англии
с машиностроительными заводами, судоверфями и метал лургическими заводами .
Бухгалтер Дэвид Мюшет был недоволен своей работой и не чувствовал
удовлетворения от нее, хотя следовало радоваться, что он оставил тяжелую
профессию литейщика и теперь был служащим металлургической фирмы: несмотря
на свои двадцать лет, здоровьем он не мог похвастаться. В один из летних
дней 1792 года Мюшет покинул бюро за два часа до окончания рабочего дня. Ему
предстояло встретиться, как это нередко бывало в последнее время, с Гарри,
старшим сыном директора, чтобы преподать ему очередной урок "пробирования",
то есть пробоотбора и анализа проб. Руководитель металлургического завода
обязан был владеть ис- кусством пробирования. На основании проб определял"
качество железа и различных добавок, чтобы правильнс составлять шихту,
загружаемую в печь.
Гарри Мортон не очень интересовался металлургий ческим производством.
Но поскольку этого хотел отец, он старался понять то, что говорил и
показывал ему Мюшет. В основном он, конечно, показывал, потому что знания
его были часто практическими. Между учителем и учеником установились
дружеские отношения. Дэвид ставил свои эксперименты с большим знанием дела;
пожалуй, он был квалифицированнее, чем специально занимавшийся пробированием
Джон Клифтон, от которого не укрылось расположение директора к Дэвиду. Не-
удивительно поэтому, что Клифтон ждал удобного момента, чтобы подорвать
авторитет Мюшета.
Гарри Мортон и Дэвид Мюшет стояли в пробирном цехе перед двумя
плавильными печами, которые использовались в чисто исследовательских целях.
Мюшет показывал своему подопечному различные образцы руд:
-- Посмотри внимательно на эту руду. Если мне однажды удастся выплавить
из нее железо, то будущее мое обеспечено.
Гарри, мало что понимая, удивился и возмутился:
-- Это же отбросы, которых полно кругом.
-- Нет, это ценная смесь угля и железной руды.
Мюшет отложил кусок "отбросов" в сторону так осторожно, словно, это был
по меньшей мере кусок золота. Гарри покачал головой:
-- Я не согласен с тобой. Мой отец тоже считает, что это отбросы, и
отвалы из них непрерывно растут.
Мюшет попробовал еще раз убедить друга в ценности этого материала, но
тот лишь посмеялся в ответ, и он оставил свои бесплодные попытки. После
небольшой паузы Мюшет добавил:
-- Твой отец -- толковый директор, но, к сожалению, эти "камни"
называет отбросами, а, между тем он сильно заблужается.
Собеседники не знали, что стоя за дверью, Джон Клифтон подслушивал их
разговор. Когда на утро следующего дня Мюшета позвали к директору, он, не
подозревая ничего плохого, удивился, что тот принял его очень сухо, едва
ответив на приветствие. В кабинете был и Джон Клифтон.
Высокий, широкоплечий директор встал перед Мю-шетом, и тот вынужден был
смотреть на него подняв голову.
-- Значит дураком меня считаешь? Не знал, что ты такой умник, а то не
стал бы утруждать тебя обучением Гарри искусству пробирования. Но это не
главное. Плохо то, что ты моему сыну дурно говорил обо мне. Это неслыханно,
и мне следует тебя выгнать.
При последних словах Клифтон усердно закивал головой. Мюшет отрицал все
обвинения и просил позвать Гарри, чтобы тот подтвердил его невиновность. Но
тут возражать стал Клифтон, до сих пор спокойно наблюдавший за происходящим.
Директор все же послал за сыном. После того как Гарри сказал, что Дэвид
никогда не позволял себе выпадов в адрес директора, а, наоборот, утверждал,
что директор хороший руководитель, ситуация резко изменилась. Послали за
злополучным куском руды, и Дэвид убежденно и горячо начал объяснять
директору, что речь идет о смеси железной руды и каменного угля и что
необходимо найти способ с выгодой использовать такую руду. Это было бы очень
прибыльным делом для всей черной металлургии Англии. Мортон почувствовал
искренность и честность молодого человека и вполне удовлетворенный отпустил
его. Джону Клифтону было велено остаться. Что ему сказал директор,
неизвестно, но вряд ли это были любезности. Спустя четверть часа Клифтон
покинул дом директора. Природная доброта Мортона не позволила уволить
Клифтона, который уже многие годы работал у него на заводе. При последующих
встречах с Мюшетом Клифтон проявил дружелюбие, тщательно скрывая свою
ненависть.
Примерно в двух милях от конторы, где служил Мюшет, находился небольшой
сталеплавильный заводик,который он арендовал. Здесь он построил несколько
плавильных печей и почти каждую ночь к огорчению своей молодой жены, ждавшей
первенца, проводил возле них. Несколько лет прошло без каких-либо
существенных событий. Дэвид Мюшет с радостью занимался своим маленьким сыном
Робертом, а когда тот подрос, начал брать его в плавильную лабораторию.
Внезапная смерть директора Мортона, который живо интересовался работами
Мюшета, повлекла за собой далеко идущие последствия. Новый директор не
принимал участия в судьбе бухгалтера, который ночами плавил железную руду, а
затем анализировал полученный металл и потому нередко был утомлен и даже
засыпал стоя за своим бюро.
Однажды вечером Мюшет увидел, что его опытны правильные печи разрушены,
а плавильная лаборатория разгромлена. Все эти разрушения были делом рук
Клифтона и его помощников, действовавших по прямому заданию нового
директора. Оставаться на службе дальше было невозможной К этому времени имя
Мюшета уже было известно в кругах специалистов. Его статьи и отчеты
регулярно печатались в солидном журнале "Philosophical Magazine", поэтому не
случайно нескольких деловых людей из Глазго предложили ему построить
сталеплавильный завод в Кольдере. Он согласился и стал не только директором
завода, но и его совладельцем, отдав в распоряжение новой фирмы все свое
небольшое состояние. Однако если это предприятие поначалу было
обнадеживающим, то закончилось весьма плачевно. Совладельцы завода, деловые
люди, занимавшиеся в основном торговыми oneрациями, вскоре увидели, что
прибылей ждать слишком долго и постепенно вывели из дела свои капиталы.
Мюшет, наоборот, вложил в него даже деньги своей жены. Наступило неизбежное
и полное банкротство. В катастрофе была и его собственная вина, так как он
интересовался в основном исследованиями, не обременяя себя заботами даже о
простой рентабельности завода. Долг составил более десяти тысяч фунтов, что
было очень большой суммой в то время, и суд назначил распродажу имущества.
Подрастающий Роберт, оказавшийся свидетелем банкротства, видел, какие
усилия предпринимал отец, чтобы обеспечить хотя бы сносное существование
семьи и при этом оставаться честным и порядочным. Он часто вспоминал отца,
когда судьба обходилась с ним круто, и тот служил ему примером. Открытый
Дэвидом Мюшетом Blackband -- угольный железняк -- называли также Mushetstone
(камень Мюшета). Эта руда была основой бурного развития черной металлургии
Шотландии вплоть до XIX века.
Основные металлургические заводы располагались на берегах Клайда,
служившего одновременно водным путем для транспортировки чугуна в
металлических баржах. На наиболее крупном заводе было шестнадцать доменных
печей, а в общей сложности в этом районе было сосредоточено до ста доменных
печей. Ночью картина казалась совершенно фантастической: куда ни обращался
взор, везде к нему рвалось пламя печей, между которыми змеился расплавленный
чугун, выпускаемый из леток. Оторвать взор от этой картины было невозможно.
Конечно, жить в таком районе хотел не каждый, но Мюшеты чувствовали себя
сравнительно благополучно, особенно после того, как были преодолены
последствия банкротства. Дэвид Мюшет занялся специальной журналистикой и
стал весьма состоятельным. Он, как мы помним, приобрел небольшое имение
вблизи Глазго по дороге на Пейсли.
Роберт Мюшет был во многом похож на своего отца. Он, как и отец, был
фанатичным изобретателем, который развивал неуемную энергию, если им
овладевала какая-либо идея. Часто он вспоминал эпизод, который произошел с
ним еще в детстве. Однажды отец взял мальчика с собой в механический цех
Клайдского металлургического завода, где обрабатывали пушечные стволы,
отлитые в литейном цехе. Он на всю жизнь запомнил, что и как там делали. На
одном станке одновременно обрабатывали четыре ствола, причем наряду с
механической обработкой поверхности проводили также рассверливание пушечных
каналов. Резцы держали специально приставленные для этого мальчика того же
возраста, что и Роберт, а ему едва исполнилось 12 лет. Он с удивлением, обо
всем забыв, смотрел, как легко снимается стружка, словно это было
обыкновенное дерево, а не чугун. Стальные резцы и сверла доставляли массу
хлопот, и мастер жаловался на их плохое качество еще больше, чем на
мальчишечью банду, которая только и ждала момента, когда он отвернется,
чтобы начать баловаться. Дело в том, что резцы и сверла очень быстро
затуплялись и их приходилось часто затачивать и снова закаливать, Это
отнимало много времени, а время, как известно, деньги.
Уже несколько месяцев Роберт работал на опытной печи, смешивая и
переплавляя чугун с рудой различных сортов. Он не любил, когда его отвлекали
от дела и поэтому не очень любезно встретил четырех джентльмен нов,
пришедших в цех. Лишь когда выяснилось, что посетители всерьез интересуются
его сталью, легированной титаном, Роберт несколько оттаял. Он показал им
пробы, отобранные от последних опытных плавок, и изготовленные из них
поковки.
Один из четырех посетителей, некто Хардли из Шеффилда, внимательно все
осмотрел и обратился к Роберту:
-- Мистер Мюшет, мне говорили, что у Вас есть сталь, которая без
закалки становится твердой. Так ли; это?
Роберт усмехнулся и, немного подумав, ответил:
-- Да я создал такую сталь. Она особенно хороша; будет в качестве
инструментальной для механической: обработки чугунов". Взяв один из
образцов, ничем не отличавшийся от остальных, добавил: "Вот эта сталь".
Новая сталь была сложнолегированной. В ее составе было пять процентов
вольфрама, два -- три процента марганца, немного хрома и кремния. Позднее
Осборн в Шеффилде начал выплавлять эту сталь Мюшета. Долгие годы она
оставалась лучшей инструментальной сталью, используемой на крупных станках
при высоких скоростях резания.
Титановая сталь, на которую Мюшет взял более двенадцати патентов, имела
значительно более скромный успех. Реклама не помогала, и у четырех его
посетителей эта сталь вызвала небольшой интерес, когда он демонстрировал
титансодержащие железные руды из Новой Зеландии и Норвегии. Хардли шепотом
сообщил своим коллегам,что его химики в Шеффилде вообще не обнаружили титана
в пробах, присланных Мюшетом несколько недель назад. Вслух же он, понятно,
восхищался титановой сталью. Через несколько дней появилось официальное
заключение, но в нем речь шла лишь о самозакаливающейся вольфрамовой стали.
Независимо от Роберта Мюшета другие исследователи (причем некоторые даже
несколько раньше) тоже использовали вольфрам для легирования стали, в
частности инструментальной.
Во второй половине XIX века, когда литая сталь пришла на смену
сварочному железу, и чугун, и сталь начали в большей степени, чем
когда-либо, определять технический прогресс, люди очень мало знали о
причинах превращения железа в сталь и еще меньше о механизме действия
легирующих элементов. Постепенно наука проникала в тайны металлургии. Была
создана основанная на работах Реомюра теория закалки сталей, прочное место
завоевал химический анализ, были введены механические испытания материалов,
стальные конструкции начали рассчитывать, а не изготовлять на глаз. И тем не
менее было очень много непознанного, и пробирование преобладало над
штудированием, то есть практика преобладала над наукой, однако пробирование
осуществляли теперь более систематизирование.
Человек, который в течение длительного времени занимался
систематическим пробированием и делал это особенно успешно, был тоже
англичанином. Его имя Роберт Абот Гадфильд. Родился он в 1858 году в
Шеффилде. Гадфильд легировал сталь самыми различными элементами, как до него
это делали Фарадей и Штодарт. Он изготовил и исследовал множество самых
различных сплавов. Один из них оказался главным и сделал Гад-фильда
знаменитым. В то время ему не было и двадцати пяти лет. Сталь Гадфильда, как
ее вскоре стали называть, содержала не меньше 12 процентов марганца и
оказалась первой в ряду необычных сталей, превзойдя в этом даже
самозакаливающуюся вольфрамовую сталь Роберта Мюшета.
Это была поистине счастливая минута Роберта Гадфильда, когда он
установил, что марганцовистая сталь совершенно не похожа на все другие.
Вместе со своим ассистентом он попытался подвергнуть закалке откованный
образец. Раскалив образец добела, он опустил его в чан с водой, а когда
извлек из чана, обнаружил, что сталь стала не тверже, как все стали после
закалки, а мягче. Но это была не единственная неожиданность, которую
приготовила сталь своему создателю и специалистам. Гадфильд даже рассердился
на своего ассистента, когда тот во второй половине того же дня вбежал в
плавильное отделение, где шла очередная плавка, и стал утверждать, что новая
сталь не поддается ни токарной обработке, ни фрезерованию.
Садятся резцы из самых лучших инструментальных сталей. Эту сталь
невозможно ни резать, ни фрезеровать, ни строгать.
Ассистент повторил эти слова несколько раз, хоз у Роберта Гадфильда не
было оснований не доверят этому толковому и надежному парню. Они направите в
механическую мастерскую.
Образец марганцовистой стали все еще был зажа на токарном станке.
Ассистент включил его, и в тот мс мент, когда резец достиг образца, раздался
сильный скрежет, от которого Роберт вздрогнул и махнул руко| ассистенту,
чтобы тот прекратил обработку.
В последующие дни и недели Гадфильд и его асск стент практически не
покидали завод. Они испытывали на ковкость различные стали, содержавшие до
20 процентов марганца. Предпринимались попытки закаливать сталь Гадфильда в
различных средах, но тщетно; Она оставалась мягкой. Когда ее подвергали
холодной ковке, то участки, на которые приходились удары молота, становились
твердыми, и чем больше была степень деформации, тем тверже становилась
сталь. При обработке напильником наблюдалось аналогичное явление.
Сопротивление металла под напильником росло по мере надавливания: чем
сильнее был нажим, тем больше сопротивление. Проведя все эти исследования,
Гадфильд и его помощник перестали удивляться поведению стали при обработке
со снятием стружки.
В 1883 году Роберт Гадфильд запатентовал марганцовистую сталь. Вокруг
разгорелись страсти. Многие не верили в необычные свойства стали и
предполагали обман или некомпетентность. Но факты оставались фактами, а
человечество получило сталь, сопротивляемость которой нагрузкам росла по
мере их увеличения. Это был идеальный материал для сейфов, предохранительных
решеток, для высоконагружаемых деталей машин и подверженных усиленному
износу участков машин и механизмов. Но вряд ли кто сегодня вспомнит
изобретателя марганцовистой стали, когда, например, едет в трамвае и тот со
скрежетом и визгом проходит по стрелкам или круто поворачивает.
Роберт Гадфильд без сомнения принадлежит к плеяде тех последних крупных
изобретателей нового времени, в которых органически сочетались стремление к
техническому прогрессу и капиталистическое предпринимательство. Его имя
неразрывно связано с внедрением в технику специальных легированных сталей.
Сталь Гадфильда является первой аустенитной сталью, примененной на практике.
Атомы железа в кристаллах этой стали расположены так, как в чистом железе
при высоких температурах. Умер Гадфильд в 1940 году.
С изобретением марганцовистой стали широкое развитие получили
исследования взаимосвязи структуры сплавов на основе железа и их свойств. Но
еще до познания этой связи химики и металлурги эмпирическим путем создали
стали с особыми свойствами. Затраты на эти работы были значительными. Более
двух десятилетий продолжались систематические исследования, которые
проводили два американца, прежде чем они смогли представить специалистам
новую инструментальную сталь, превосходящую по своим свойствам все ранее
известные стали. На Всемирной выставке 1900 года специалисты впервые
услышали о быстрорежущей стали Фредерика Винслоу Тейлора.
Выставка проводилась в Париже и по своему великолепию должна была
превзойти все виданное до сих пор. Это должен был быть супершоу искусства и
культуры, науки и технического прогресса. Так было задумано. Взоры всего
мира были обращены к Парижу, и тот, кто это мог себе позволить, отправлялся
туда.
Гигантские выставочные павильоны располагались вдоль берегов Сены между
кое-что покажу тебе. Это, несомненно, величайшее изобретение нашего времени.
И ценность его неизмеримо выше того, о чем говорится в рукописи.
Фарадей знал, что Деви занят проблемой создания безопасной горняцкой
лампы. Ему не давали покоя нескончаемые жертвы взрывов рудничного газа в
шахтах, причиной которых, как правило, было несовершенство горняцких ламп.
Хемфри Деви был, безусловно, большим ученым, но при этом и не меньшим
снобом, умея показать свою значительность. Рукопись француза он равнодушно
отложил. Конечно, он был прав, эксперименты стоили немалых денег. Де Морво
писал, что для своего опыта он использовал алмаз массой 0,907 грамма, что
составляет более четырех с половиной каратов. Для Деви это был достаточно
веский отрицательный факт, и он, дав указания своему помощнику, покинул
комнату.
Фарадей еще раз прочел доклад. Он с детства имел дело с железом, и оно
интересовало его и теперь. Отец Фарадея был кузнецом, и сын часто бывал в
его деревенской кузнице в Ньювингтон Баттс вблизи Лондона. Он до сих пор
помнил запах кузнечного горна и жженых копыт. Не один раз мальчик видел, как
отец клещами берет из огня подкову и обрабатывает ее на наковальне, и теперь
ему еще слышались удары молота и шипение поковки, охлаждаемой в чане с
водой. Отец был не очень крепкого здоровья, и работу кузнеца ему пришлось
рано оставить. Вся семья переехала на Чарльзстрит у Ман-честерсквер. В
возрасте 13 лет Майкл начал работать посыльным в книготорговой фирме, а
затем его перевели в брошюровочную мастерскую. Все, что там попадало ему в
руки, он прочитывал. К счастью, его шеф был добрым и не запрещал этого
занятия. Голод Фарадея на книги был неутолим. Особенно интересовался он
естественными науками. Один из клиентов фирмы, член Королевской Академии,
как-то пригласил любознательного юношу прослушать цикл из четырех лекций.
Было это в 1812 году. Майкл все услышанное тщательно записал, а записи
"одел" в хороший переплет. В письме на имя Деви он просил помочь ему в
дальнейшем обучении, а в знак серьезности своих намерений послал
переплетенные лекции. Это произвело на Деви настолько сильное впечатление,
что он взял Фарадея к себе на службу в качестве секретаря и ассистента,
положив ему 25 шиллингов в месяц. Было это 1 марта 1813 года.
Работая у Деви, Фарадей часто встречался с неким 180
Штодартом, кузнецом по профессии, который изготовлял ножи и потому
интересовался индийской сталью. Однажды этот кузнец показал юноше кусок
вуц-стали, который привез из Бомбея некий доктор Скотт. На изготовленном из
нее складном ноже были характерные узоры, С удивлением рассматривал Фарадей
причудливо переплетавшиеся светлые и темные полосы, похожие на таинственный
орнамент или древний шрифт. Штодарт подарил ему нож и попросил взять кусок
дамасской стали и определить ее химический состав. Результат анализа был
довольно необычным: Фарадей обнаружил в стали один процент глинозема и
кремнезема. Можно было сделать единственный вывод: индийская сталь
представляет собой сплав железа с материалом, содержащимся в глиноземе и
кремнеземе. Но что этр за материал?
Фарадей и Штодарт начали плавить железо и легировать его всевозможными
добавками. При этом Фарадей читал все, что касалось индийской стали. Однако
не во всем, что он прочитывал, был здравый смысл. Многие статьи носили
спекулятивный характер или были написаны в погоне за сенсацией, многие
напоминали рукописи алхимиков, в которых рассказывалось о тайнах
изготовления золота. Были, однако, и серьезные работы, в основе которых
лежали результаты тщательных исследований. Такие работы имели определенную
ценность и именно к ним относилась рукопись Гюитана де Морво,
несмотря на то, что его метод науглероживания желез можно было бы
назвать экзотическим.
В своем совместном стремлении к решению загадку индийской стали Фарадей
и Штодарт стали друзьями!
Фарадей рассказал своему другу, что сталь называют дамасской, видимо,
по месту ее окончательной обработки -- городу Дамаску. Кузнечное ремесло в
этом городе такое же древнее, как сам город, который по преданию существовал
даже во времена Авраама. Многие народы владели этим городом -- египтяне,
римляне, монголы. Римский император Диоклетиан примерно в 300 году н. э.
построил в Дамаске оружейные мастерские и арсеналы. Первые клинки из
дамасской стали попали в Европу во время римского владычества и вызвали
здесь восхищение. Еще большую известность и славу приобрели дамасские
оружейники после первых крестовых походов. Многие крестоносцы возвращались
из походов в "святую землю" с мечами, кинжалами или ножами из дамасской
стали. Эти трофеи передавались из поколения в поколение как фамильные
ценности. Слава дамасских кузнецов не померкла и после завоевания города
монгольским ханом Тамерланом в 1399 году. Многие из них тогда были угнаны в
рабство.
Фарадей и Штодарт знали, что качество дамасской стали определяется не
только ее химическим составом, но и режимом закалки. По данным, которыми мы
в настоящее время располагаем, дамасские кузнецы охлаждали раскаленный
клинок не в воде, а в струе воздуха, часто используя для этой цели северный
ветер. Вблизи города в ущелье, благоприятно расположенном по отно- шению к
северному ветру, кузнецы возвели стены, образовавшие в плане гигантскую
воронку. Горловина воронки перекрывалась заслонкой. В эту горловину
укладывали раскаленные клинки. Интенсивно обдуваемая северным ветром, сталь
охлаждалась и становилась твердой и вязкой одновременно. .
О таком методе закалки Фарадей и Штодарт, естественно, ничего не знали,
когда в 1819 году приступили к экспериментам. Они мечтали получить сплав,
обладающий высокими режущими свойствами, превосходящими подобные свойства
любой другой стали, и сталь, которая не ржавела бы и потому была более
пригодна для отражателей (калориферов), чем обычная. Можно только поражаться
тому, что Фарадею и Штодарту удалось выполнить необходимые исследования
всего за несколько недель. Практически каждый день они проводили опытные
плавки на небольшом лондонском сталеплавильном заводе, который арендовали.
Сталь легировали платиной, родием, золотом, серебром, медью, оловом. Когда
до них дошли сведения, что во Франции такими же исследованиями занимается
химик Пьер Бертье, они удвоили старания и в качестве легирующих элементов
взяли еще хром, иридий, осмий и палладий.
В этих работах своего ассистента Деви практически не принимал участия.
Их отношения постепенно ухудшались, хотя до открытой вражды пока не дошло.
Узнав от Фарадея о получении искусственного метеоритного железа путем
сплавления железа с никелем, что вообще-то было заблуждением, Деви проявил
полное безразличие. Исследования Фарадея и Штодарта вызвали у общественности
значительный интерес. Хотя особых успехов исследователи не добились и даже
введение серебра не дало ожидаемого результата, работы их безусловно,
положили начало легированию железг у Как металлург-сталеплавильщик Майкл
Фарадей не заслужил громкой славы, но объясняется это не малой значимостью
трудов в этой области, а тем, что в других областях он достиг громадных
высот. Фарадей открыл электромагнитную индукцию и таким образом создал
электротехнику вообще. И тем не менее металлургия стали тоже оплодотворена
гением Фарадея. Он был первым в ряду бесчисленных исследователей, которые
выплавляли и легировали железо, стремясь придать ему новые свойства и
сделать его материалом для многостороннего использования. Одним из
последователей Фарадея был шотландец Роберт Мюшет.
Родиной современной техники, во всяком случае одним из ее истоков,
является Лоуландия -- уголок Шотландии, богатый природными ископаемыми. С
севера он ограничен возвышенностью, с юга -- горами. Громадные фьорды --
Фирс-оф-Форс с востока и Фирс-оф-Клайд со стороны Атлантики почти разделяют
Лоуландию на две части. В Гриноке на Клайде в 1736 году родился Джеймс Уатт
-- изобретатель паровой машины, положившей начало новой эпохе развития
промышленности. Эта машина не только давала большие энергии, чем ветряные
мельницы и водяные колеса, она сделала человека независимым от прихотей
природы. На берегах Клайда возник также один из промышленных центров Англии
с машиностроительными заводами, судоверфями и метал лургическими заводами .
Бухгалтер Дэвид Мюшет был недоволен своей работой и не чувствовал
удовлетворения от нее, хотя следовало радоваться, что он оставил тяжелую
профессию литейщика и теперь был служащим металлургической фирмы: несмотря
на свои двадцать лет, здоровьем он не мог похвастаться. В один из летних
дней 1792 года Мюшет покинул бюро за два часа до окончания рабочего дня. Ему
предстояло встретиться, как это нередко бывало в последнее время, с Гарри,
старшим сыном директора, чтобы преподать ему очередной урок "пробирования",
то есть пробоотбора и анализа проб. Руководитель металлургического завода
обязан был владеть ис- кусством пробирования. На основании проб определял"
качество железа и различных добавок, чтобы правильнс составлять шихту,
загружаемую в печь.
Гарри Мортон не очень интересовался металлургий ческим производством.
Но поскольку этого хотел отец, он старался понять то, что говорил и
показывал ему Мюшет. В основном он, конечно, показывал, потому что знания
его были часто практическими. Между учителем и учеником установились
дружеские отношения. Дэвид ставил свои эксперименты с большим знанием дела;
пожалуй, он был квалифицированнее, чем специально занимавшийся пробированием
Джон Клифтон, от которого не укрылось расположение директора к Дэвиду. Не-
удивительно поэтому, что Клифтон ждал удобного момента, чтобы подорвать
авторитет Мюшета.
Гарри Мортон и Дэвид Мюшет стояли в пробирном цехе перед двумя
плавильными печами, которые использовались в чисто исследовательских целях.
Мюшет показывал своему подопечному различные образцы руд:
-- Посмотри внимательно на эту руду. Если мне однажды удастся выплавить
из нее железо, то будущее мое обеспечено.
Гарри, мало что понимая, удивился и возмутился:
-- Это же отбросы, которых полно кругом.
-- Нет, это ценная смесь угля и железной руды.
Мюшет отложил кусок "отбросов" в сторону так осторожно, словно, это был
по меньшей мере кусок золота. Гарри покачал головой:
-- Я не согласен с тобой. Мой отец тоже считает, что это отбросы, и
отвалы из них непрерывно растут.
Мюшет попробовал еще раз убедить друга в ценности этого материала, но
тот лишь посмеялся в ответ, и он оставил свои бесплодные попытки. После
небольшой паузы Мюшет добавил:
-- Твой отец -- толковый директор, но, к сожалению, эти "камни"
называет отбросами, а, между тем он сильно заблужается.
Собеседники не знали, что стоя за дверью, Джон Клифтон подслушивал их
разговор. Когда на утро следующего дня Мюшета позвали к директору, он, не
подозревая ничего плохого, удивился, что тот принял его очень сухо, едва
ответив на приветствие. В кабинете был и Джон Клифтон.
Высокий, широкоплечий директор встал перед Мю-шетом, и тот вынужден был
смотреть на него подняв голову.
-- Значит дураком меня считаешь? Не знал, что ты такой умник, а то не
стал бы утруждать тебя обучением Гарри искусству пробирования. Но это не
главное. Плохо то, что ты моему сыну дурно говорил обо мне. Это неслыханно,
и мне следует тебя выгнать.
При последних словах Клифтон усердно закивал головой. Мюшет отрицал все
обвинения и просил позвать Гарри, чтобы тот подтвердил его невиновность. Но
тут возражать стал Клифтон, до сих пор спокойно наблюдавший за происходящим.
Директор все же послал за сыном. После того как Гарри сказал, что Дэвид
никогда не позволял себе выпадов в адрес директора, а, наоборот, утверждал,
что директор хороший руководитель, ситуация резко изменилась. Послали за
злополучным куском руды, и Дэвид убежденно и горячо начал объяснять
директору, что речь идет о смеси железной руды и каменного угля и что
необходимо найти способ с выгодой использовать такую руду. Это было бы очень
прибыльным делом для всей черной металлургии Англии. Мортон почувствовал
искренность и честность молодого человека и вполне удовлетворенный отпустил
его. Джону Клифтону было велено остаться. Что ему сказал директор,
неизвестно, но вряд ли это были любезности. Спустя четверть часа Клифтон
покинул дом директора. Природная доброта Мортона не позволила уволить
Клифтона, который уже многие годы работал у него на заводе. При последующих
встречах с Мюшетом Клифтон проявил дружелюбие, тщательно скрывая свою
ненависть.
Примерно в двух милях от конторы, где служил Мюшет, находился небольшой
сталеплавильный заводик,который он арендовал. Здесь он построил несколько
плавильных печей и почти каждую ночь к огорчению своей молодой жены, ждавшей
первенца, проводил возле них. Несколько лет прошло без каких-либо
существенных событий. Дэвид Мюшет с радостью занимался своим маленьким сыном
Робертом, а когда тот подрос, начал брать его в плавильную лабораторию.
Внезапная смерть директора Мортона, который живо интересовался работами
Мюшета, повлекла за собой далеко идущие последствия. Новый директор не
принимал участия в судьбе бухгалтера, который ночами плавил железную руду, а
затем анализировал полученный металл и потому нередко был утомлен и даже
засыпал стоя за своим бюро.
Однажды вечером Мюшет увидел, что его опытны правильные печи разрушены,
а плавильная лаборатория разгромлена. Все эти разрушения были делом рук
Клифтона и его помощников, действовавших по прямому заданию нового
директора. Оставаться на службе дальше было невозможной К этому времени имя
Мюшета уже было известно в кругах специалистов. Его статьи и отчеты
регулярно печатались в солидном журнале "Philosophical Magazine", поэтому не
случайно нескольких деловых людей из Глазго предложили ему построить
сталеплавильный завод в Кольдере. Он согласился и стал не только директором
завода, но и его совладельцем, отдав в распоряжение новой фирмы все свое
небольшое состояние. Однако если это предприятие поначалу было
обнадеживающим, то закончилось весьма плачевно. Совладельцы завода, деловые
люди, занимавшиеся в основном торговыми oneрациями, вскоре увидели, что
прибылей ждать слишком долго и постепенно вывели из дела свои капиталы.
Мюшет, наоборот, вложил в него даже деньги своей жены. Наступило неизбежное
и полное банкротство. В катастрофе была и его собственная вина, так как он
интересовался в основном исследованиями, не обременяя себя заботами даже о
простой рентабельности завода. Долг составил более десяти тысяч фунтов, что
было очень большой суммой в то время, и суд назначил распродажу имущества.
Подрастающий Роберт, оказавшийся свидетелем банкротства, видел, какие
усилия предпринимал отец, чтобы обеспечить хотя бы сносное существование
семьи и при этом оставаться честным и порядочным. Он часто вспоминал отца,
когда судьба обходилась с ним круто, и тот служил ему примером. Открытый
Дэвидом Мюшетом Blackband -- угольный железняк -- называли также Mushetstone
(камень Мюшета). Эта руда была основой бурного развития черной металлургии
Шотландии вплоть до XIX века.
Основные металлургические заводы располагались на берегах Клайда,
служившего одновременно водным путем для транспортировки чугуна в
металлических баржах. На наиболее крупном заводе было шестнадцать доменных
печей, а в общей сложности в этом районе было сосредоточено до ста доменных
печей. Ночью картина казалась совершенно фантастической: куда ни обращался
взор, везде к нему рвалось пламя печей, между которыми змеился расплавленный
чугун, выпускаемый из леток. Оторвать взор от этой картины было невозможно.
Конечно, жить в таком районе хотел не каждый, но Мюшеты чувствовали себя
сравнительно благополучно, особенно после того, как были преодолены
последствия банкротства. Дэвид Мюшет занялся специальной журналистикой и
стал весьма состоятельным. Он, как мы помним, приобрел небольшое имение
вблизи Глазго по дороге на Пейсли.
Роберт Мюшет был во многом похож на своего отца. Он, как и отец, был
фанатичным изобретателем, который развивал неуемную энергию, если им
овладевала какая-либо идея. Часто он вспоминал эпизод, который произошел с
ним еще в детстве. Однажды отец взял мальчика с собой в механический цех
Клайдского металлургического завода, где обрабатывали пушечные стволы,
отлитые в литейном цехе. Он на всю жизнь запомнил, что и как там делали. На
одном станке одновременно обрабатывали четыре ствола, причем наряду с
механической обработкой поверхности проводили также рассверливание пушечных
каналов. Резцы держали специально приставленные для этого мальчика того же
возраста, что и Роберт, а ему едва исполнилось 12 лет. Он с удивлением, обо
всем забыв, смотрел, как легко снимается стружка, словно это было
обыкновенное дерево, а не чугун. Стальные резцы и сверла доставляли массу
хлопот, и мастер жаловался на их плохое качество еще больше, чем на
мальчишечью банду, которая только и ждала момента, когда он отвернется,
чтобы начать баловаться. Дело в том, что резцы и сверла очень быстро
затуплялись и их приходилось часто затачивать и снова закаливать, Это
отнимало много времени, а время, как известно, деньги.
Уже несколько месяцев Роберт работал на опытной печи, смешивая и
переплавляя чугун с рудой различных сортов. Он не любил, когда его отвлекали
от дела и поэтому не очень любезно встретил четырех джентльмен нов,
пришедших в цех. Лишь когда выяснилось, что посетители всерьез интересуются
его сталью, легированной титаном, Роберт несколько оттаял. Он показал им
пробы, отобранные от последних опытных плавок, и изготовленные из них
поковки.
Один из четырех посетителей, некто Хардли из Шеффилда, внимательно все
осмотрел и обратился к Роберту:
-- Мистер Мюшет, мне говорили, что у Вас есть сталь, которая без
закалки становится твердой. Так ли; это?
Роберт усмехнулся и, немного подумав, ответил:
-- Да я создал такую сталь. Она особенно хороша; будет в качестве
инструментальной для механической: обработки чугунов". Взяв один из
образцов, ничем не отличавшийся от остальных, добавил: "Вот эта сталь".
Новая сталь была сложнолегированной. В ее составе было пять процентов
вольфрама, два -- три процента марганца, немного хрома и кремния. Позднее
Осборн в Шеффилде начал выплавлять эту сталь Мюшета. Долгие годы она
оставалась лучшей инструментальной сталью, используемой на крупных станках
при высоких скоростях резания.
Титановая сталь, на которую Мюшет взял более двенадцати патентов, имела
значительно более скромный успех. Реклама не помогала, и у четырех его
посетителей эта сталь вызвала небольшой интерес, когда он демонстрировал
титансодержащие железные руды из Новой Зеландии и Норвегии. Хардли шепотом
сообщил своим коллегам,что его химики в Шеффилде вообще не обнаружили титана
в пробах, присланных Мюшетом несколько недель назад. Вслух же он, понятно,
восхищался титановой сталью. Через несколько дней появилось официальное
заключение, но в нем речь шла лишь о самозакаливающейся вольфрамовой стали.
Независимо от Роберта Мюшета другие исследователи (причем некоторые даже
несколько раньше) тоже использовали вольфрам для легирования стали, в
частности инструментальной.
Во второй половине XIX века, когда литая сталь пришла на смену
сварочному железу, и чугун, и сталь начали в большей степени, чем
когда-либо, определять технический прогресс, люди очень мало знали о
причинах превращения железа в сталь и еще меньше о механизме действия
легирующих элементов. Постепенно наука проникала в тайны металлургии. Была
создана основанная на работах Реомюра теория закалки сталей, прочное место
завоевал химический анализ, были введены механические испытания материалов,
стальные конструкции начали рассчитывать, а не изготовлять на глаз. И тем не
менее было очень много непознанного, и пробирование преобладало над
штудированием, то есть практика преобладала над наукой, однако пробирование
осуществляли теперь более систематизирование.
Человек, который в течение длительного времени занимался
систематическим пробированием и делал это особенно успешно, был тоже
англичанином. Его имя Роберт Абот Гадфильд. Родился он в 1858 году в
Шеффилде. Гадфильд легировал сталь самыми различными элементами, как до него
это делали Фарадей и Штодарт. Он изготовил и исследовал множество самых
различных сплавов. Один из них оказался главным и сделал Гад-фильда
знаменитым. В то время ему не было и двадцати пяти лет. Сталь Гадфильда, как
ее вскоре стали называть, содержала не меньше 12 процентов марганца и
оказалась первой в ряду необычных сталей, превзойдя в этом даже
самозакаливающуюся вольфрамовую сталь Роберта Мюшета.
Это была поистине счастливая минута Роберта Гадфильда, когда он
установил, что марганцовистая сталь совершенно не похожа на все другие.
Вместе со своим ассистентом он попытался подвергнуть закалке откованный
образец. Раскалив образец добела, он опустил его в чан с водой, а когда
извлек из чана, обнаружил, что сталь стала не тверже, как все стали после
закалки, а мягче. Но это была не единственная неожиданность, которую
приготовила сталь своему создателю и специалистам. Гадфильд даже рассердился
на своего ассистента, когда тот во второй половине того же дня вбежал в
плавильное отделение, где шла очередная плавка, и стал утверждать, что новая
сталь не поддается ни токарной обработке, ни фрезерованию.
Садятся резцы из самых лучших инструментальных сталей. Эту сталь
невозможно ни резать, ни фрезеровать, ни строгать.
Ассистент повторил эти слова несколько раз, хоз у Роберта Гадфильда не
было оснований не доверят этому толковому и надежному парню. Они направите в
механическую мастерскую.
Образец марганцовистой стали все еще был зажа на токарном станке.
Ассистент включил его, и в тот мс мент, когда резец достиг образца, раздался
сильный скрежет, от которого Роберт вздрогнул и махнул руко| ассистенту,
чтобы тот прекратил обработку.
В последующие дни и недели Гадфильд и его асск стент практически не
покидали завод. Они испытывали на ковкость различные стали, содержавшие до
20 процентов марганца. Предпринимались попытки закаливать сталь Гадфильда в
различных средах, но тщетно; Она оставалась мягкой. Когда ее подвергали
холодной ковке, то участки, на которые приходились удары молота, становились
твердыми, и чем больше была степень деформации, тем тверже становилась
сталь. При обработке напильником наблюдалось аналогичное явление.
Сопротивление металла под напильником росло по мере надавливания: чем
сильнее был нажим, тем больше сопротивление. Проведя все эти исследования,
Гадфильд и его помощник перестали удивляться поведению стали при обработке
со снятием стружки.
В 1883 году Роберт Гадфильд запатентовал марганцовистую сталь. Вокруг
разгорелись страсти. Многие не верили в необычные свойства стали и
предполагали обман или некомпетентность. Но факты оставались фактами, а
человечество получило сталь, сопротивляемость которой нагрузкам росла по
мере их увеличения. Это был идеальный материал для сейфов, предохранительных
решеток, для высоконагружаемых деталей машин и подверженных усиленному
износу участков машин и механизмов. Но вряд ли кто сегодня вспомнит
изобретателя марганцовистой стали, когда, например, едет в трамвае и тот со
скрежетом и визгом проходит по стрелкам или круто поворачивает.
Роберт Гадфильд без сомнения принадлежит к плеяде тех последних крупных
изобретателей нового времени, в которых органически сочетались стремление к
техническому прогрессу и капиталистическое предпринимательство. Его имя
неразрывно связано с внедрением в технику специальных легированных сталей.
Сталь Гадфильда является первой аустенитной сталью, примененной на практике.
Атомы железа в кристаллах этой стали расположены так, как в чистом железе
при высоких температурах. Умер Гадфильд в 1940 году.
С изобретением марганцовистой стали широкое развитие получили
исследования взаимосвязи структуры сплавов на основе железа и их свойств. Но
еще до познания этой связи химики и металлурги эмпирическим путем создали
стали с особыми свойствами. Затраты на эти работы были значительными. Более
двух десятилетий продолжались систематические исследования, которые
проводили два американца, прежде чем они смогли представить специалистам
новую инструментальную сталь, превосходящую по своим свойствам все ранее
известные стали. На Всемирной выставке 1900 года специалисты впервые
услышали о быстрорежущей стали Фредерика Винслоу Тейлора.
Выставка проводилась в Париже и по своему великолепию должна была
превзойти все виданное до сих пор. Это должен был быть супершоу искусства и
культуры, науки и технического прогресса. Так было задумано. Взоры всего
мира были обращены к Парижу, и тот, кто это мог себе позволить, отправлялся
туда.
Гигантские выставочные павильоны располагались вдоль берегов Сены между