I. ВЗГЛЯДЫ НА СПЛАВЫ ЖЕЛЕЗА
С УГЛЕРОДОМ ДО 1800 г.
Древнейшие памятники письменности и немногочисленные раскопки свидетельствуют о том, что железо было известно людям несколько тысяч лет назад. С производством или по крайней мере с использованием железа мы встречаемся почти у всех народов древнего мира. Очень давно была известна и сталь. Значительно позднее начали производить чугун. Правда, в Китае изделия из чугуна изготовляли еще в начале нашей эры. В Европе чугун стал известен только в конце средних веков. Помимо умения изготовлять железо и сталь, уже в древние времена было известно, что сталь можно закаливать, и это именно было основным отличием стали от железа. Упоминание о закаливании стали имеется еще у Гомера [1]:
«Так расторопный ковач, изготовив топор или секиру, В воду металл (на огне раскаливши его, чтоб двойную Крепость имел) погружает, и звонко шипит он в холодной Влаге...»
Плиний Старший [2], живший в 1 в. н. э., говорит даже, что в некоторых случаях лучше использовать для закалки стали масло, чем воду.
Хотя сталь умели делать так давно и таким способом, что получали материалы с отличными режущими свойствами (например, производившаяся в древности индийская сталь ВУТЦ; позднее, в средние века, дамасская сталь и мавританская сталь; ножевые изделия 14 в. из Шеффилда, а затем из Золингена), но почти до конца 18 в. было неизвестно, что является основным различием между железом и сталью.
Несмотря на то, что для производства стали использовали преимущественно древесный уголь, и что так называемую цементованную сталь (получаемую посредством цементирования или науглероживания железа) изготовляли уже около 1000 лет до н. э. [932, 943], почти до конца 18 в. было неизвестно, что сталь является сплавом железа с углеродом, и от того, что обычно называют железом, отличается главным образом содержанием углерода. Также обстояло дело и с чугуном.
Хотя в течение многих веков умели производить термическую обработку стали, но до начала 20 в. не знали явлений, которые возникают в процессе закаливания и отпуска стали. Издавна считали, что решающим фактором при закалке является что-то в роде охлаждающего жидкого тела и что своеобразные качества этого жидкого тела обладают способностью повышать твердость стали. И так как воду из некоторых рек считали особенно активной, то некоторые местности становились известными своей водой, о чем вспоминал еще Плиний [2].
Из Шеффилда, который славился своими отличными ножевыми изделиями, воду вывозили даже в Америку. Позднее особенно хорошей считалась вода из Золингена. Помимо воды, рекомендовалось использование разных других, довольно изысканных жидкостей (кровь людей и животных, соки растений и т. п.). Алхимики 15 и 16 вв. [6] составляли сложные рецепты эффективных жидкостей для закаливания. Их рецепты, помимо своей запутанности, были полны суеверий и мистики. Такие предписания, выражающие веру в эффективность специально составленных жидкостей, просуществовали вплоть до начала 19 в. [36].
Плиний [2], Альберт Великий [3], Бирингуччо [4], Агрикола [5], Листер [14], описывая производство и термическую обработку стали, не пробовали еще разобраться в составе стали. Живший в 13 в. Альберт Великий [3] только утверждал, что сталь не является отличным от железа металлом, а представляет собой как бы рафинированное железо: «Chalybs autem поп est alia species metalli quam ferrum, sed est subtilios pars ferri ex ferro per distillationem extracta» («С другой точки зрения, сталь, напротив, не есть металл как железо, но тонкая часть железа, выделяемая путем дистилляции».)
Первые попытки объяснить явления, происходящие при закаливании стали и при ее производстве, датируются второй половиной 17 в. Тахен [10] утверждал, что сталь при закаливании в воде повышает свою упругость в результате действия щелочей, содержащихся в воде, на кислоты, содержащиеся в стали. Этот автор также писал, что ножовщики повышают упругость своих изделий с помощью животных щелочей. Лимери [12], разбирая получение стали посредством нагревания железных прутьев, обсыпанных рогами или копытами животных, объяснял, что «летучие щелочные соли» проникают из рогов в железо и уничтожают имеющиеся в нем кислоты. А поскольку эти кислоты способствуют некоторому раздвижению частиц железа и возникновению пор, то уничтожение кислот ведет к сближению частиц и исчезновению или по крайней мере уменьшению пор, вследствие чего материал становится более сжатым, более плотным, а поэтому и более упругим.
На переломе 17 и 18 вв. в химии возникла теория флогистона. По этой теории сталь отличалась от железа только тем, что заключала в себе флогистон и благодаря этому обладала металлическими свойствами в большей степени, чем железо. Далее тело, сжимаясь, теряло флогистон; так, например, металл после сжигания становился «землей» или «известью». Эти «земли» или «извести» (в нашем понимании окиси) считались в теории флогистона простыми телами. Таким простым телом должно было быть и железо, которое при присоединении флогистона (после восстановления) становилось сталью. Этот взгляд на железо и сталь удерживался в течение большей части 18 в. С ним мы встречаемся в работах Хенкеля [19, 20], Неймана [24], Крамера [26], Геллерта [23], а также в несколько измененном виде у Маквера [22], Бергмана [28], Ринмана [27] и Кирвана [30].
Уважаемый посетитель!
Чтобы распечатать файл, скачайте его (в формате Word).
Ссылка на скачивание - внизу страницы.
