Чище, еще чище!

Страницы: 1 2 3

Наверное, каждый человек сумеет отличить один от другого наиболее распространенные металлы. Тут уж мы не ошибемся. Красную пластинку уверенно назовем медью, а легкую серебристую — алюминием. О железе и говорить нечего. Его мы узнаем и по внешнему виду, и по крепости, и по весу... А между тем, когда мы, указывая на металлические изделия, говорим «железо», «медь», «алюминий», «свинец», то ошибаемся самым решительным образом. Никогда еще ни одному человеку не удалось взять в руки металл, который, без той или иной натяжки, можно назвать элементом из таблицы Менделеева. И очень не скоро удастся. Может быть, лет через сто, а может, и через тысячу. Пока что мы в своем обиходе пользуемся не чистыми металлами, а сплавами. Иными словами, смесью из двух или нескольких компонентов. Хорошо это или плохо?

Однозначно ответить на этот вопрос нельзя. Раньше, вплоть до нашего столетия, можно было, пожалуй, сказать, что хорошо. Сейчас инженеры говорят — и хорошо, и плохо. А в будущем, возможно, будут категорически утверждать — плохо. В чем же тут дело? В том, что чистые (или почти чистые) металлы обладают в ряде случаев одними свойствами, а их сплавы — совсем другими.

Вот, например, чистое железо — очень мягкий металл. Ножом, сделанным из него, не обстругаешь даже деревянную палочку: лезвие тут же затупится. Кому нужен такой материал? К счастью, человек с самого начала имел дело не с чистым железом, а с его сплавами с углеродом и с другими веществами. А из сплавов, как оказалось, можно получить множество материалов с самыми разнообразными свойствами, в том числе и такими, каких нет ни у одного из компонентов. Например, магнитный сплав из совершенно немагнитных материалов, или сплав, который практически не меняет своих размеров при охлаждении или нагревании и т. д. Но это, так сказать, не совсем обычные свойства. А обычные состоят в том, что сплав может быть в 10—20 раз прочнее основного металла, или его температура плавления может быть намного выше или ниже...

Что касается прочности, то всем ясно, насколько это важно. Ну, а температура плавления? Представьте себе такую картину. Вы сели в автомобиль, завели двигатель, поехали. И вдруг — взрыв, треск, удар: мотор вышел из строя. Оказалось, что расплавились поршни, не выдержали температуры, которую развивает сгорающий в цилиндрах бензин. Разумеется, такого не бывает. Но для этого ученым пришлось подобрать для поршней специальные алюминиевые сплавы, которые хорошо выдерживают ударные нагрузки при высокой температуре. Такие сплавы созданы. А вот для ракетных двигателей, как мы уже говорили, подобрать подходящие сплавы пока еще не удалось. И когда конструкторы создают новые виды изделий, они обязательно указывают, при каких нагрузках и температурах эти изделия должны будут работать. А ученые-металловеды подбирают такие сплавы из двух или нескольких компонентов, которые отвечали бы поставленным требованиям.

Иногда сплавы составляются так, чтобы «работали» все качества компонентов. Вот, например, сплав свинец-олово-сурьма. Первые два компонента мягкие, третий — твердый. Взаимоисключающие свойства. А из этого сплава делают подшипники, потому что он, во-первых, хорошо сопротивляется истиранию (сурьма), что обеспечивает изделиям долгую жизнь, а во-вторых, легко прирабатывается и получает гладкую скользящую поверхность (свинец, олово), что уменьшает трение.

Сейчас научились создавать сплавы таких металлов, которые в расплавленном состоянии совершенно не смешиваются друг с другом. Как, скажем, вода с маслом. Это сплавы железо-свинец, железо-висмут и другие. Их получают методом порошковой металлургии: сначала металлы растирают в порошок, а потом спекают вместе при высокой температуре.

Итак, сплав — это хорошо? Не будем торопиться с выводами.

В предыдущей главе мы уже видели, насколько ухудшают прочность металла посторонние примеси. А ведь они — тоже компоненты сплавов, хотя и нежелательные. К тому же сплавы обладают и другими отрицательными свойствами. Например, те же железные сплавы при всей своей прочности имеют крупнейший недостаток: они легко ржавеют. Ну, а чистое железо?

...Уже полтора тысячелетия стоит на одной из площадей Дели железная колонна высотой 8 метров, диаметром 65 сантиметров, весом 6,5 тонн. И, несмотря на жаркий и влажный климат Индии, на ней нет ни единого ржавого пятнышка. Это объясняется тем, что колонна сделана из чистого железа. А чистое железо не ржавеет. Сейчас лишь немногие крупнейшие металлургические лаборатории мира могут получить граммы железа такой чистоты. Как это удалось древним индийским металлургам? Ответа на этот вопрос пока нет, хотя выдвигалось множество версий. Некоторые считают даже, что делийскую колонну сделали... космические пришельцы! Можно представить себе растерянность ученых, их досаду, если они додумались до такой версии, чтобы хоть как-то объяснить этот один из самых «сумасшедших» секретов древнего мира.

железная колонна в индии

А вот, например, титан. Впервые он был получен в 1810 году. После всесторонних испытаний было установлено, что титан — непрочный, хрупкий, с трудом поддающийся обработке металл. И уже сложилось было мнение, что титан невозможно ни прокатывать, ни штамповать. То есть невозможно делать из него изделия. Поэтому сам титан долго не применяли, а использовали только его соединения для изготовления белил. Титановые белила — самые лучшие. А впоследствии оказалось, что виновниками хрупкости титана являются примеси. Достаточно чистый титан очень прочен, пластичен и хорошо поддается обработке.