И прочная, и пластичная

Получается просто обидно. Такой великолепный легирующий материал, как ванадий, невозможно полностью использовать. Чуть-чуть больше «нормы» — и свойства стали безнадежно ухудшаются. Невольно напрашивается аналогия с ядом, который в малых дозах лечит, в больших — убивает. А можно ли найти противоядие?

В лаборатории, где опыты проводятся в крохотных электрических печурках, результаты всегда получаются лучше, чем в производственных цехах. Это и понятно. Громадная мартеновская печь — сложный и капризный агрегат. Попробуй обеспечь в мартене необходимую чистоту эксперимента: в самом воздухе цеха носится в виде мельчайшей пыли столько самых разнообразных веществ, что иногда просто невозможно определить, из-за чего не удался опыт. Можно только восхищаться умением уральских сталеваров, сумевших в тяжелейших условиях филигранно провести плавки и подтвердить лабораторные открытия.

Плавка следовала за плавкой, и после каждой из них сталь становилась все лучше — цифры, показывающие величину прочности и пластичности, «сходились» все ближе и ближе. И наконец, стало ясно, что «противоядие» действительно найдено.

Им оказался обыкновенный кальций. «Засорение» металла кальцием решало сразу две задачи: во-первых, карбонитриды «не допускаются» в приграничные области зерен, чем предотвращается хрупкость стали, повышается ее пластичность. А во-вторых, значительно большая часть карбонитридов «перекочевала» в кристаллы, повышая прочность металла. Таким образом, «засорение» металла кальцием увеличило одновременно и прочность и пластичность стали. Особенно важно, что в два-три раза увеличилась и хладостойкость. А это значит, что при существующих на земле холодах такая сталь уже ломаться не будет.

Стоимость дополнительной примеси невелика. Введение ее в сталь не связано ни с какими трудностями. А экономический эффект весьма значителен: для одного Уралвагонзавода свыше 12 миллионов рублей в год! Но главное то, что открыты новые пути для получения всевозможных конструкционных сталей. Надо искать для каждого вредного элемента своего «конкурента», вытесняющего его из границ зерен. Работа, разумеется, огромная. Ведь элементов в металле — и вредных и легирующих, которые мы вводим сознательно,— достаточно много. И для каждого необходимо найти свой «вытеснитель». Но ожидаемые выгоды стоят такой работы. Впрочем, она уже идет. В ближайшие годы, полагают ученые, они сумеют создать новые марки именно тех сталей, в которых наиболее нуждается сейчас народное хозяйство.

...А далеко от Донецка, в Москве, другая группа ученых работает над тем, чтобы придать металлу еще лучшие качества. И тоже делает это путем введения в металл «посторонних» веществ, но совсем иначе. Впрочем, сначала немного истории.

...Французский садовник Монье мрачно стоял в своей оранжерее, в которой он выращивал пальмы. Сказать, что его дела шли плохо,— это значит ничего не сказать. Дела шли отвратительно. Надо было готовить партию пальм для отправки в Англию, а денег — ни сантима. Не на что купить кадки. А как же отправить пальмы без кадок?

Тут взгляд Монье случайно остановился на куче цемента, оставшегося после недавнего ремонта оранжереи, и в голове мелькнула неожиданная мысль: а что, если... В самом деле, чем цемент не материал?

Нет, цемент оказался неподходящим материалом для кадок. Они получались тяжелыми, а главное — непрочными. Пальмы росли, и их корни разрывали цементные стенки. Монье надел на кадки железные обручи — не помогло. Тогда он соединил обручи продольными железными прутьями. Кадки стали прочными, но очень уж некрасивыми. А что, если железный остов замазать цементом и снаружи? Вот теперь хорошо! Кадки стали гладкими, а главное — удивительно прочными. Садовник делал цементные стенки все тоньше и тоньше, вес кадок уменьшался, а прочность оставалась высокой. Так в 1867 году родился железобетон, в котором слились свойства двух компонентов — прочность цемента и пластичность железа. И это позволяет железобетону одинаково хорошо работать и на сжатие и на растяжение. Такой материал, где использованы свойства двух или более компонентов, называется композиционным или просто композитом. Но нужно все время помнить, что композит — это не сплав, тут не химическое, а чисто механическое соединение материалов.