ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Возникновение металлографии из "очерки истории физико-химического анализа" Развитие капитализма в России в первой половине XIX в. способствовало росту промышленности, торговли и культуры, увеличению числа учебных заведений и различных школ по подготовке специалистов. В это время открываются новые университеты. Возникает большой интерес к точным наукам. Увлечение естественными науками, и в частности химией, в России в начале XIX столетия благоприятно сказалось на изучении металлов и их сплавов. [c.33] В начале XIX в. Россия занимала одно из первых мест в мире по производству чугуна. На чугунолитейных заводах выплавлялось до 12,2 млн. пудов чугуна в год. Из этого числа на долю Урала приходилось свыше 10 млн. пудов, т. е. 84% производства чугуна в стране. Во времена оны крепостное право, — по словам В. И. Ленина, — служило основой высшего процветания Урала и господства его не только в России, но отчасти и в Европе... Но то же самое крепостное право, которое помогло Уралу подняться так высоко в эпоху зачаточного развития евронейского капитализма, послужило причиной упадка Урала в эпоху расцвета капитализма [1]. [c.33] Начиная с первых десятилетий прошлого столетия, рост производства чугуна в России прекращается и на протяжении полувека выплавка чугуна держится на уровне 11—13 млн. пудов в год. В. И. Ленин указывал, что главной причиной застоя Урала было крепостное право горнопромышленники были и помещиками и заводчиками, основывали свое господство не на капитале и конкуренции, а на монополии и на своем владельческом праве [2]. [c.33] Металл, вырабатываемый на Урале, вследствие чистоты руды и применения топлива (древесного угля), не содержащего вредных примесей (фосфора, серы), получался очень высокого качества и пользовался славой далеко за пределами России. Тем не менее применявшиеся старые способы производства уже к 30-м годам прошлого столетия не могли удовлетворять в достаточной мере возросшие требования к стали ни в количественном, ни в качественном отношении. Нужно было искать новые, более совершенные способы производства, которые могли бы обеспечить получение стали высокого качества и в большом количестве. И вот в первой четверти XIX в. в металлургии идет упорное изыскание новых способов получения стали. Ученые-химики и горные инженеры упорно работают над освоением новых методов производства высококачественной стали. При этом основное внимание было сосредоточено на получении литой стали и познании тайны булата. [c.34] Еще в 1786 г. французские ученые Вандермонд, Г. Монж и Бертолле издали сочинение [3], в котором доказывали, что-основные отличия в свойствах железа, стали и чугуна обусловлены различным процентным содержанием углерода в сплаве. [c.34] Авторы различали три рода стали естественную сталь, цементную и плавленую. По поводу дамасской стали эти ученые писали, что качество ее зависит от искусства хорошо смешивать.. железные и стальные бруски и вместе их выковывать [3, стр. 72]. Сорта стали они различали по цвету травления образца какой-нибудь кислотой (чаще всего соляной). По цвету пятна на шлифе судили о качестве металла и содержании углерода в стали. Так, травление образца из дамасской стали выявило змееобразные жилы, одни беловатого, другие темносерого, а иные черноватого цвета . В конце XVIII в. в металлургии господствовало мнение шведского металлурга Ринмана, который полагал, что узоры, видимые на булатах, происходят от сваривания стали и железа различной твердости, а различие узоров зависит от способов сваривания. [c.34] Однако секрет изготовления булата оставался неизвестным и в Персии, и в Европе до работ П. П. Аносова. Высокие качества булатной стали ученые связывали с ее узорами и стремились их объяснить наличием особых примесей. С этой целью они делали весьма тщательные анализы и не находили, к удивлению. заметных количеств какого-либо элемента, присутствие которого могло бы объяснить эти узоры. [c.35] Химический анализ индийской стали проводили многие иностранные ученые. Так, английские химики и физики Фарадей и Стодарт, занявшись этим вопросом в 1820 г., поставили себе задачу получить металлические сплавы большой твердости и упругости на основе изучения свойств и состава индийской стали. Ими было замечено, что небольшие примеси посторонних веществ в стали изменяют ее свойства. Прибавление хрома, например, сообщает стали хрупкость. Они отмечали, что лучшие сорта стали получаются от соединения ее с серебром, платиной, родием, иридием, палладием и другими металлами. Исследуя химический состав булата, они объясняли узоры на нем присутствием в сплаве алюминия. [c.35] Фарадей и Стодарт не могли сделать правильных выводов, не изучив кристаллической структуры сплава, процесс изготовления и обработки образцов. Полученные ими результаты, конечно, имели некоторое значение для выработки правильных представлений о металлических сплавах. Однако основной вопрос в металлографии — нахождение зависимости между структурой и свойствами сплава — оставался мало изученным. Действительно, такие чрезвычайно важные вопросы, как влияние структуры на свойство металла, изменение свойств металлических сплавов от различной степени нагрева и способов охлаждения, способность стали закаливаться в зависимости от содержания в ней углерода и других элементов, не были в удовлетворительной степени выяснены и разрешены. [c.35] Все это показывает, что в то время не было речи о каких-либо научных основах ведения процесса производства литой стали, не было и сколько-нибудь обстоятельных обобщений накопленного опыта. Он оставался достоянием отдельных мастеров. Дальнейшее развитие промышленности, однако, требовало систематизации, обобщения и научного обоснования накопленных данных. [c.35] В области изучения металлов работал известный русский физико-химик Аполлос Аполлосович Мусин-Пушкин (1760— 1805) — почетный член Петербургской академии наук, научные труды которого касались как вопросов химии и физики, так и металлургии и минералогии. Он подробно исследовал металлический хром. В 1797 г. А. А. Мусиным-Пушкиным был разработан оригинальный метод получения ковкой платины [6]. В то же время им изучалась кристаллизация металлов [7]. В 1798 г. [c.36] Изучение металлических сплавов производилось в лаборатории Горного департамента, а также в лабораториях и пробных избах при металлургических заводах Урала. Искусные русские мастера умели, например, весьма точно определять качество чугуна не только по анализам пробы, но и по наблюдениям за плавкой и остыванием чугуна. Так, на литейных заводах мастерами велись наблюдения за поверхностью остывающего изделия, на которой по мере остывания появлялись изменения, или игры . Эти игры можно было одинаково наблюдать как на древесно-угольном , так и на коксовом чугуне. На русских металлургических заводах применялись и механические способы определения свойств металлических изделий. Так, в 1775 г. на Олонецких заводах был введен новый метод оценки чугуна, состоящий в том, что чугунный брусок длиною 14 дюймов, положенный на подставку, подвергался перелому грузом от 40 до 50 пудов. Чугуны, выдержавшие эту пробу, считались пушечными, остальные же шли на отливку снарядов. [c.36] В начале XIX в., когда в России было организовано производство пушечных стволов из стали и чугуна, начали все больше и больше обращать внимание на структуру (сыпь) изделий. Большое внимание уделялось также и изучению удельного веса образца, проводились достаточно точные измерения сопротивления на разрыв [9]. [c.36] Любарский и П. Г. Соболевский в лаборатории Горного корпуса в Петербурге исследовали белый металл и нашли, что он состоит в основном из платины с примесями осьмистого иридия. Ими же был разработан простой метод получения ковкой платины. Профессор физики Петербургского университета Н.П. Щеглов писал по этому поводу Европейские знаменитые химики в течение семидесяти лет старались найти простейший и легкий способ отделять чистую платину от сопровождающих ее обыкновенно в природе других минералов и приводить в ковкое и плотное состояние но доселе усилия их были безуспешны. слава и честь гг. Соболевскому и Любарскому, они нашли наконец такой способ [101. [c.37] что при этом применялось увеличительное стекло для изучения зернистого сложения сплава. Ниже мы приводим факты, показывающие, что русские ученые для изучения строения металлических сплавов еще до П. П. Аносова эпизодически применяли увеличительные стекла и микроскоп. Уже в 1807 г. профессор физики Харьковского университета А. И. Стойкович (1775—1832) в своей книге О воздушных камнях и их происхождении писал Рассматривая их (аэролиты.—Ю. С.) вооруженным глазом, увидим в них скученные, то совершенно круглые, то продолговатые, то эллиптические каменные зерна различной величины, расположенные без всякого порядка... Все камни суть сплав различных тел, коих природу, посредством химического разложения, узнать должно... Во всех сих камнях находится железо в соединении с серою и никелем . В другом месте он пишет Посредством зрительного стекла весьма удобно можно приметить в них четыре разнородные вещества [131. [c.38] В 1825 г. профессор Горного института в Петербурге Д. И. Соколов (1778—1852) в статье Описание тел, выпавших из воздуха, составляющих собрание Хладни писал Можно удобно видеть с помощью микроскопа структуру аэролита в отбитой его части [14 [. [c.38] Для изучения строения металлов подготовляли шлиф, который травили кислотой, после чего его исследовали под микроскопом. Когда было изготовлено ножевое лезвие из аэролита, то при термической и механической обработке лезвия были замечены (невооруженным глазом) интересные явления на поверхности ножевого лезвия, выработанного без дальней отделки, которая побежала тем же сизым цветом, видно, как в помянутом железе, через кование его, нарушалось начальное кристаллическое расположение частей ибо поверхность лезвия представляет, вместо видманштеттовых фигур неправильные облакообразные черты [14, стр. 139]. [c.38] Кроме изучения строения металлических сплавов как невооруженным глазом, так и при помощи увеличительного стекла, в рассматриваемый период уделяется большое внимание исследованию физических свойств металлов. В. М. Севергин писал, что физические свойства рассматриваются в пятнадцати отношениях, а именно блеск, цвет, тяжесть или плотность, твердость, упругость, тягучесть и ковкость, вязкость, проводимость теплотвора, расширяемость, плавкость, летучесть, кристалли-зуемость, электричество или гальванизм [17[. [c.39] Вернуться к основной статье