Распространенные редкие…

Почему же присутствие ванадия так благородно влияет на сталь? Все дело в газах — кислороде и азоте,— которые растворяются в расплавленном металле во время его варки в печи. По мере того как металл застывает в изложницах, газы начинают из него выходить, но не все. Часть их «застревает» в металле и остается там в виде пузырьков. Вот эти-то пузырьки и ослабляют кристаллическую решетку, делают сталь непрочной. Но стоит добавить в расплавленную сталь немного ванадия, как он тут же вступает с газами в химические реакции, образуя ванадиевые соединения. Эти соединения всплывают на поверхность жидкого металла и удаляются вместе со шлаком. Кроме того, ванадий препятствует образованию в стали крупных зерен, а это, как мы помним, делает ее еще более прочной.

Но не только на сталь оказывает ванадий такое благотворное влияние. Он и алюминий делает гораздо тверже. И самое ценное в том, что алюминиево-ванадиевый сплав не боится ни влажного воздуха, ни морской воды и поэтому применяется в морской авиации и судостроении.

Мы уже говорили, что ванадий считается редким металлом. Но не он один. К группе редких металлов относятся также вольфрам, молибден, ниобий, индий, галлий, тантал. Редкими их назвали не только потому, что они редко встречаются в природе, но также и потому, что эти металлы долгое время не находили широкого практического применения, были редкими в технике.

Редким в природе ванадий, разумеется, остался. Примерно 50 металлов редко встречаются в недрах нашей планеты или же рассеяны так, что добыча их очень трудна и обходится дорого. Что же касается практического применения, то сейчас без многих редких металлов были бы невозможны космонавтика, радиоэлектроника, атомная энергетика и многие другие отрасли современной техники. В этой книжке вы познакомитесь с некоторыми группами редких металлов. Об одних из них — радиоактивных — мы уже говорили. Сейчас речь пойдет о группе тугоплавких редких металлов, один из которых — ванадий. Но история тугоплавких началась не с него, а с другого металла — вольфрама.

Это один из наиболее «старых» редких металлов: он был открыт еще в XVIII веке. И двести лет этот металл не находил почти никакого применения, за исключением «работы» в электрических лампах накаливания: из вольфрама делают нити этих ламп. Дело в том, что вольфрам — чемпион по тугоплавкости среди всех металлов: он плавится при температуре 3380 градусов. Однако наряду с этим великолепным качеством он обладает и другими свойствами, отнюдь не приводящими в восторг производственников: он, как говорят инженеры, в высшей степени нетехнологичен. Вольфрам технической чистоты хрупок, как стекло. Ни ковать, ни прокатывать, ни штамповать его невозможно. Создателям электрических ламп пришлось изрядно помучиться, прежде чем они научились делать из него тоненькие нити.

Итак, хрупкий металл, да к тому же еще и редкий, а следовательно дорогой. Какая же от него практическая польза?

Давно уже никто не задает себе такого вопроса. В нашем столетии вольфрам пережил свое второе рождение. Оказалось, что он, во-первых, не такой уж редкий, если научиться правильно его добывать, а во-вторых, область его применения настолько широка, что сколько бы ни добывали сейчас вольфрама, его все равно не хватает. И в первую очередь вольфрам служит для создания качественной стали, без которой не было бы современного машиностроения. Введенный в сталь вольфрам, как и ванадий, измельчает и упрочняет ее кристаллы. Кроме того, в стали образуются карбиды вольфрама (соединения вольфрама с углеродом), которые придают ей особую твердость. Но самое главное — создание с помощью вольфрама жаропрочных сталей.

Вам, может быть, приходилось смотреть по телевизору в выпусках зарубежной кинохроники, как обрушиваются горящие высотные здания. Невольно задаешься вопросом: почему же так происходит? Ведь здания имеют стальной каркас, который в огне не горит и не расплавляется при температуре пожара. Все дело в нашей «старой знакомой» — кристаллической решетке. Вспомните: олово меняет кристаллическую решетку и рассыпается в порошок на сильном морозе. Железо, наоборот, перестраивает свою структуру при высокой температуре и становится мягким, как тесто. В результате каркас здания рушится под собственной тяжестью.