Металлы болеют

Итак, ученые поняли, как происходят болезни металлов. Все дело в кристаллической решетке. Однако на вопрос, почему меняется решетка, ответ до сих пор не найден. Опять эти как и почему! А между тем ответ на последний вопрос даст нам еще большую власть над металлами. Ведь меняется не только их внешний вид, меняются и физические свойства — сопротивление электрическому току, термическое расширение, магнитная проницаемость и др. Значит, постигнув механизм превращений кристаллической решетки, мы сможем создавать сплавы с заранее заданными физическими свойствами, предназначенными для той или иной узко специализированной цели: магнитные, жаропрочные, кислотоупорные, трансформаторные и т. д. и т. д.

Так что, как видите, оловянная чума — вовсе не болезнь, а просто одно из многих свойств металлов. Но вот другое свойство, гораздо более неприятное, иначе как болезнью не назовешь. Причем болезнью страшной, бескомпромиссной. Речь идет о коррозии, или, попросту говоря, о ржавлении.

Ежегодно во всем мире производится более пятисот миллионов тонн стали. Огромное количество! Но — увы! — едва ли не четверть этого количества, около ста двадцати пяти миллионов тонн, ежегодно погибает. Гибнет от коррозии. Ржавеют и выходят из строя машины и механизмы. Пропадает не только сам металл, пропадает труд людей, затраченный на создание изделий. А сколько еще труда приходится затратить, чтобы заменить изъеденные коррозией детали новыми! Порой мы испытываем большое неудобство, когда, чтобы попасть домой, приходится перебираться по хлипким дощечкам через свежевырытые траншеи. Однако не стоит винить строителей: если они во время не сменят проржавевшие водопроводные или газовые трубы, тепловую магистраль или телефонный кабель с испорченной изоляцией, то нам будет еще хуже. Взломать асфальт, вырыть траншею, заменить трубу — это стоит немалых денег. И, однако, эти затраты не идут ни в какое сравнение, скажем, с затратами на смену проржавевшей обшивки днища океанского теплохода. Вот почему борьба с коррозией — одна из первоочередных задач науки о металлах.

Мы хорошо знаем, как ржавеет железо. Для этого его достаточно намочить в воде или просто подержать на открытом воздухе. Многие думают, что медь, алюминий, олово и другие применяемые в обиходе металлы в обычных условиях не окисляются. Это совершенно неправильно. Коррозии подвергаются абсолютно все металлы, но только все по-разному...

Однако прежде всего надо сказать, что же такое коррозия. Так вот, коррозия — это разъедание металла в силу различных причин. Наиболее распространенный вид коррозии — химическое соединение металла с различными веществами: кислотами, газами, солями, а особенно с кислородом воздуха. И наиболее активно эти химические реакции протекают во влажной атмосфере.

Мы рассказывали о Делийской колонне, которая вот уже полторы тысячи лет стоит в жарком и влажном климате Индии и на ней нет ни одного пятнышка ржавчины. И объяснили это тем, что колонна сделана из чистейшего, почти без примесей, железа. «Почти» потому, что получить абсолютный по чистоте металл, как мы знаем, невозможно. Но почему не ржавеет чистое железо?

Дело в том, что оно тоже окисляется, только по-особому. Чистое железо мгновенно вступает в химическую реакцию с кислородом воздуха, и на его поверхности образуется тончайшая, не более половины микрона, пленка окисла. Несмотря на столь мизерную толщину, она очень прочна и надежно «отсекает» железо от внешней среды, не пропуская к нему ни кислород, ни воду, ни кислоты, ни другие химически активные вещества; вроде слоя эмали, который мы употребляем для надежной защиты стальной посуды от внешних воздействий. Вот почему чистое железо и сохраняется удивительно долго. Так же корродируют и многие цветные металлы: медь, алюминий, свинец и другие. Поэтому нам и кажется, что они вовсе не окисляются. Но соскребите с алюминия ножом защитную пленку хотя бы в одном месте — и при особо неблагоприятных условиях он разрушится полностью.