В настроении весьма приподнятом возвращался Олег из института. Итак, с сегодняшнего дня он уже дипломник. Что ж, для его двадцати лет это просто хорошо. Иметь за плечами четыре курса высшей школы, а впереди манящие, почти осязаемые перспективы интересной, увлекательной профессии! О чём ещё мечтать?
Пройдёт год — и он будет металлургом. А тогда...
Но все это в сторону! Теперь его мысли всецело поглощены важнейшей проблемой. Называется она — быстрорежущая сталь.
Когда руководитель кафедры предложил эту тему, Олег ответил не сразу. Он раздумывал, колебался, как бы оценивая свои силы.
— Хорошо, согласен! — наконец решил он.
— Вот и прекрасно! — сказал профессор. — Только имейте в виду: придётся поработать — и весьма основательно. Вы берете проблему большого хозяйственного значения.
Да, Олег это имел в виду. Сущность проблемы была ему хорошо знакома. Речь шла об инструментальной стали.
Инструменты... Резцы, сверла, фрезы... Без них немыслима холодная обработка металлов, без них не сделаешь автомобиль, самолёт, винтовку, не построишь станок, двигатель, пароход. Не будь инструментов, не могло бы существовать современное машиностроение.
В прошлом столетии инструменты готовили из прочной углеродистой стали. Все шло прекрасно, пока обработка металлических деталей производилась на тихоходных станках. Но вот появились станки-быстроходы. Они сулили высокую производительность. Велико же было разочарование конструкторов, когда на этих новых станках инструменты отказались работать. Они быстро изнашивались и выходили из строя. При больших скоростях станка инструмент нагревался до 600—700°. Таких температур углеродистая сталь не выдерживала. Она становилась мягкой, теряла свою прочность и режущие свойства.
Это было досадно. Отказываться из-за капризов инструмента от быстроходных станков не хотелось. Оставалось одно: заменить «нежную» углеродистую сталь другой, которая сохраняла бы «хладнокровие» даже при высокой температуре.
Начали искать замену. После долгих опытов американцы Тейлор и Уайт нашли такую сталь. Помимо железа и углерода, она содержала хром и вольфрам. Это было в 1898 г. Понадобилось ещё восемь лет, чтобы определить наилучший рецепт новой инструментальной стали. Олег знал его. Тут было, кроме железа, 0,7 % углерода, 0,3% ванадия, затем хрома 4% и 18% вольфрама. Резцы и сверла, приготовленные из этой стали, работали на больших скоростях. При температуре 600° новая сталь не смягчалась. Её назвали быстрорежущей. Она открыла дорогу в машиностроение быстроходным токарно-фрезерным и сверлильным станкам.
Зачем же понадобилось теперь искать другие стали? Проблема возникла потому, что в стали Тейлора я Уайта содержится очень много вольфрама: целых 18 процентов! А вольфрам — дорогой и редкий металл. К тому же им весьма интересуются химия, электротехника, оборонная промышленность.
Требовалось: не ухудшая свойств быстрорежущей стали, уменьшить в ней долю вольфрама, а ещё лучше — совсем обойтись без него.
Поисками новых инструментальных сталей металлурги занимаются давно. Появилась, например, быстрорежущая сталь «момакс», содержащая всего 2% вольфрама. Но она требует много дефицитного молибдена и, помимо того, склонна к обезуглероживанию, что усложняет её ковку, прокатку и термическую обработку.
Быстрорежущей сталью занимались некоторые наши научно-исследовательские институты. Работа велась все время. Теперь включался в неё студент-пятикурсник, комсомолец Олег Иванов.
Вот так запросто подходишь в жизни к очень серьёзным вещам. Что, если ему удастся решить эту проблему?!
Мысленно забегая вперёд, Олег уже видел себя перед лицом высокого собрания. Вот сидят профессора — члены комиссии, вот его товарищи-комсомольцы, а вот студенты других курсов, пришедшие посмотреть, как это происходят. На стенах развешаны таблицы, чертежи, а он сам, Олег Иванов, стоит на трибуне и торопливо «укладывается» в 30 минут.
Впрочем, не следует фантазировать! Нужно приниматься за работу...
Олег задумался: с чего начать?
*
Жизнь шла своим чередом: книги и книги, лаборатория, комсомольская работа, кино, театр и всякие другие «лирические отступления». Все это тесно переплеталось в нечто органическое, составляя сущность его бытия.
Дипломная работа подвигалась довольно скверно. Начав, как и полагается, с изучения обширной литературы, Олег заинтересовался работой Ленинградского института металлов. Ленинградцы пытались создать сталь, содержащую хром, ванадий и кремний.
Кремний! Это было заманчиво — его в природе сколько угодно. К сожалению, ленинградская сталь не показала высокой стойкости. Но, может быть, ленинградцы недостаточно обстоятельно изучили этот сплав или же в длинной цепи опытов и лабораторных исследований проскользнула ошибка? Надо ещё раз попытаться. А затем, ведь можно испробовать не только кремний, но и алюминий. Хорошо бы посоветоваться с профессором.
 |
| Профессор, заслуженный деятель науки И. А. Минкевич, всегда охотно помогал Олегу Иванову. |
Профессор, заслуженный деятель науки Н. А. Минкевич, всегда охотно шёл навстречу Олегу. Он дал Иванову ряд указаний и сказал:
— Надо пробовать. Надо делать маленькие лабораторные плавки.
Иванов стал пробовать.
Когда в огромном здании института гасли огни и водворялась ночь, Олег в уединении небольшой лаборатории приступал к работе. Ночью он действовал потому, что плавка производилась в электропечи, которая пожирала много энергии. Днём включать печь не разрешалось. Олег подбирал шихту и начинал плавку. Работа велась на ощупь, вслепую не было ещё достаточно опыта.
 |
| ...и в электрической печи начиналась плавка. |
Вскоре молодой исследователь убедился, что, кроме трудностей обработки, эта «алюминиевая сталь» ничего не обещает. Избранная им дорога оказалась ложной. Лобовая атака вместо быстрых и желанных результатов принесла некоторое разочарование.
Пришлось углубиться в теорию, чтобы можно было решать проблему с открытыми глазами. Верное решение нащупывалось постепенно, с большим трудом. Олег докапывался до первопричин, определяющих свойства быстрорежущей стали.
Немало дней было посвящено изучению химического равновесия в сложных сплавах железа — вольфрама — углерода. Сейчас перед ним раскрывались новые стороны равновесия этих сплавов, которые раньше были в тени. Эта работа привела к очень ценному открытию. В стали Тейлора и Уайта содержится 18% вольфрама, но активно, т. е. по прямому назначению, используется не больше 10%; растворяясь в железе, вольфрам придаёт сплаву прочность и режущие свойства. Остальное же количество вольфрама находится в стали в виде крупных зёрен карбида, представляющего собой химическое соединение вольфрама с железом и углеродом. Этот карбид не имеет существенного влияния на свойства стали. Выходит, что можно без ухудшения прочности и режущих свойств металла уменьшить в нем содержание вольфрама почти наполовину.
Все более углубляясь в теорию, Олег стремился свести своё задание к основным и наиболее конкретным вопросам.
— Нужно выяснить, — решил он, — какие элементы могут быть использованы для создания новой стали. Рассмотрим физическую картину смягчения закалённой стали при нагреве. Начнём по порядку. Что, собственно, представляет собой закалённая сталь? По существу, это твёрдый раствор карбида в железе. Хорошо. Что же происходит при нагревании стали? Вначале из раствора выделяются мельчайшие зерна карбида. Их нельзя увидеть даже пол микроскопом. Этот процесс не ухудшает свойств стали. Смягчение её начинается после, когда мельчайшие зерна карбида соединяются в крупные зёрна, хорошо различаемые под микроскопом. Решение задачи нужно искать именно здесь. Ясно!
Процесс возникновения крупных зёрен карбида (так называемая коагуляция) зависит главным образом от элементов, которые входят в состав стали. Можно ли подобрать элементы, мельчайшие карбидные зерна которых при нагревании стали не имели бы склонности к коагуляции? Да, можно. Этим требованиям удовлетворяют карбиды вольфрама, молибдена и ванадия.
Задача сводится к тому, чтобы подобрать выгодное, наиболее удачное соотношение этих элементов при наименьшем содержании вольфрама. Но как это соотношение найти?
Пришлось ещё раз изучать равновесие в тройных сплавах.
Подобно вспышке магния, это проникновение в глубь теории озарило всю работу Иванова.
Снова потекли беспокойные ночи в институтской лаборатории. Как всегда, работа начиналась с подбора шихты, т. с. составных материалов для плавки. Их нужно было брать в определённой пропорции; в этом деле приходилось полагаться главным образом на чутье исследователя.
Затем шихта закладывалась в магнезитовый тигелёк, который опускался в вертикальный цилиндр электропечи Таммана. Включался ток, и начиналась плавка. Проходил час, другой. Олег сквозь синие очки наблюдал за ходом процесса. Внезапно раздавался треск, за которым следовало яростное шипенье сверкающего металла.
— Чёрт возьми, лопнул тигелёк!
Расплавленная сталь выливалась, разъедая графитовый цилиндр печи.
Приходилось все начинать сызнова.
Прежде всего необходимо сменить графитовый цилиндр, но к нему невозможно прикоснуться. Он раскалён — температура свыше 1000°. Нужно подождать, пока охладится. А время идёт.
Едва температура цилиндра опускалась до 400°, как Олег, надев рукавицы, осторожно вынимал его из печи. При этом горячий ток воздуха, идущий со дна печи, взмывал кверху целые облака угольной пыли, накопившейся между цилиндром и кожухом печи. Пыль густым налётом покрывала всю лабораторию, не щадя при этом и исследователя.
О, эти злополучные тигельки! Они доводили Иванова до белого каления. Они испытывали его «закалку», его терпение, самообладание, настойчивость и упорство — качества, без которых нельзя вести научную работу.
Эти качества воспитывал в нем комсомол. Многое дало Олегу изучение произведений Ленина. Сталина... Именно здесь он почерпнул, что во всяком деле следует искать конкретности, основы, существа вопроса, что начатая работа во что бы то ни стало должна быть доведена до конца.
Нет, даром ничто не даётся...
*
Рассвет заставал искателя стали за пятой или шестой плавкой. Он был доволен, когда удавалось за ночь провести две нормальные плавки, без «инцидентов» с тигельками.
Выплавленные в лаборатории небольшие бруски металла подвергались химическому анализу. Результаты этих анализов нередко разочаровывали исследователя. Например, в металле обнаруживалось 3% углерода. Конечно, это уже не сталь, а чугун, который нельзя ковать и который для инструментов непригоден.
Случалось, что слиток благополучно проходил химический анализ, но с треском проваливался на последующих испытаниях. Снова приходилось возвращаться к исходному положению.
После химического анализа слиток нужно было ковать. В институтской лаборатории соответствующего оборудования тогда не было, приходилось обращаться на завод «Оргаметалл».
Когда кузнец ковал слиток, Иванов с трепетом наблюдал за его движениями. Кузнец мог одним чрезмерно сильным ударом пневматического молота разнести в прах результаты долгих трудов Олега. Сталь при ковке требует нежного обращения.
— Поосторожней, товарищ... Слегка, мягче... мягче, — уговаривал Иванов кузнеца.
 |
| Олег напряженно следил за работой кузнеца. Один чрезмерный удар пневматического молота мог разнести в прах результаты долгих трудов. |
После ковки происходил отжиг и всевозможные исследования, определялся режим термической обработки стали.
Но вот из множества плавок, сквозь все эти химические анализы, механические испытания и различные исследования прорвался один слиток стали, на который Олег возлагал серьёзные надежды. В небольшом куске серого металла был сконцентрирован упорный труд исследователя, бессонные ночи, проведённые в лаборатории, годы институтской учёбы и надежды на будущее. В этой стали содержалось только 4,5% вольфрама. Но быстрорежущая ли она? Это покажут заводские испытания.
 |
| Слиток подвергался в лаборатории анализу. |
Под Москвой, на заводе «Электросталь» по рецепту комсомольца Иванова был выплавлен слиток нового металла весом в 50 килограммов. Из этой стали другой завод, «Фрезер», приготовил инструменты: большие сверла диаметром в 20 миллиметров. Как-то они будут вести себя в работе?..
Наступил долгожданный день. Олег приехал на завод «Фрезер» рано утром. Работники заводской лаборатории начали приготовления к испытанию. Иванов ещё и ещё раз проверял каждое сверло в отдельности, смотрел, хорошо ли расточен носик — режущая часть сверла, соприкасающаяся с обрабатываемым металлом. В это утро он был страшно придирчив.
Но вот все приготовления закончены, сверло зажато в станок, а в суппорте станка закреплена болванка длиной с метр, самая обыкновенная стальная болванка, из которой изготовляются детали для различных машин.
Станок запустили. Раздалось характерное шипенье обрабатываемого металла. Сверло быстро завертелось, вгрызаясь в болванку. С каждым поворотом оно уходило в глубь металла на 0,4 миллиметра. Широкая блестящая стружка, скручиваясь в стрелы, вылетала из-под сверла во все стороны.
Вот уже инструмент просверлил одно отверстие... другое, третье...
На заводе бывали в прошлом подобные испытания. Часто сверла, проделав 5—6 отверстий, выбывали из строя.
А здесь... Вот уже пять отверстий... десять... пятнадцать...
Олег пошёл завтракать. Он с утра ничего не ел. А когда вернулся, то заметил у станка группу людей. Работники завода одобрительно покачивали головами. Сверло проходило шестой десяток отверстий. Оно проработало целую смену, высверлив 150 отверстий. Работа продолжалась и в вечерней смене и весь следующий день. Сделав честно 600 отверстий, сверло вышло из строя.
— Блестяще! — сказал механик, проводивший испытания, и поздравил Иванова.
Новая марка стали, которой было присвоено обозначение «ЭИ-184», показала на этих испытаниях те же качества, что и прославленная быстрорежущая сталь Тейлора. Но вместо 18% вольфрама она содержала всего лишь 4,5% этого дорогого металла.
Вскоре наступил другой знаменательный день. За столом президиума сидела комиссия, в аудитории были друзья-студенты, работники заводов. На стенах висели таблицы и чертежи. Олег Иванов защищал дипломную работу. Его утверждение, что можно снизить в быстрорежущей стали содержание вольфрама наполовину, вызвало оживлённые споры.
— Ерунда! Скороспелые выводы! Наука говорит другое! — восклицали некоторые оппоненты.
Им горячо возражал профессор Минкевич.
Дипломная защита превратилась в бурное научно-техническое совещание. Члены комиссии спорили между собой, забыв о дипломнике.
Скептикам были предъявлены «вещественные доказательства» — сверла, изготовленные из новой инструментальной стали. К каждому из них был приложен документ с указанием «трудового стажа».
Споры закончились единодушным присуждением Олегу Сергеевичу Иванову звания инженера-металлурга.
*
В отличном настроении возвращался Олег из института. Итак, с сегодняшнего дня он — инженер. Что ж, для его возраста — двадцать один год — это просто замечательно! О чём ещё мечтать?
Но все это в сторону! Надо приниматься за работу. Впереди аспирантура...
И он снова горячо взялся за поиски новых сталей.
Прошло два года. Сталь «ЭИ-184» успела за это время приобрести широкую известность в машиностроении.
А недавно советская инструментальная промышленность получила новую марку стали: «ЭИ-260». Она была исследована и предложена аспирантом Ивановым. В ней вольфрам отсутствует полностью. Несмотря на это, режущие свойства её ещё выше, чем у стали «ЭИ-184».
В весенние мартовские дни, когда XVIII съезд партии намечал будущее великой страны, комсомолец Олег Иванов был награждён орденом «Знак Почёта». Награду он воспринял, как вдохновенный призыв к дальнейшей работе на благо социалистической родины.
Работа продолжается.
Комментариев нет:
Отправить комментарий