Путешествие в Страну элементов

Так, хромировать сталь можно электролитическим путем. При этом толщина образующегося слоя хрома составляет всего 0,005 миллиметра, но этого уже достаточно, чтобы значительно увеличить стойкость изделия.

Никель можно нанести на сталь еще проще: для этого деталь погружают в нагретый раствор солей никеля. Железо, как более активный металл, вытесняет никель, который и осаждается на поверхности детали. Никелированные изделия хорошо работают при повышенных температурах.

Очень тонкие и прочные покрытия можно получить электроискровым методом. Стальное изделие присоединяют к источнику тока, к его поверхности приближают другой электрод, сделанный из металла, который хотят нанести на сталь. Вспыхивает разряд, и мельчайшие частицы металла-защитника начинают распыляться и оседать на поверхности обрабатываемой детали. Этим методом можно наносить на поверхность также углерод и твердые сплавы, причем в последнем случае прочность детали возрастает в десятки раз.

До сих пор речь шла о поверхности стальных изделий и улучшении ее свойств элементами — помощниками железа. Поистине неисчерпаемым арсеналом различных ценнейших свойств обладают многочисленные сплавы на основе железа. Их обычно приготовляют из ковкого железа, добавляя к нему в мартенах или электропечах другие элементы в строго рассчитанных количествах.

Для введения в сталь хрома, молибдена, вольфрама обычно добавляют в печь не сами эти элементы, а их сплавы с железом, так называемые ферросплавы. Феррохром, например, содержит 60 процентов хрома, ферромолибден — до 75 процентов Mo.

Сейчас влияние добавок в сталь тех или иных элементов достаточно хорошо изучено, поэтому часто можно заранее предвидеть, как повлияет на свойства стали та или иная присадка.

Так, добавка в сталь кремния увеличивает ее эластичность, а марганца — вязкость и сопротивление удару.

Сталь, содержащая вольфрам, приобретает необычайную прочность, сохраняющуюся при высоких температурах. А это очень важно, так как при высоких скоростях резания металла резец от трения раскаляется, и если он сделан из обычной стали, то теряет при этом свою твердость. Но для вольфрамовой стали, которую так и называют — «быстрорежущей», такое разогревание не страшно: она по-прежнему остается твердой. В состав такой стали, кроме вольфрама (18 процентов), входит хром (4 процента) и ванадий (1 процент).

Аналогично действует добавка к стали бора. А ниобий делает сталь особенно пригодной для изготовления электродов электросварочных аппаратов: шов при этом получается прочный и чистый.

Совместное присутствие в стали вольфрама, молибдена и ванадия обеспечивает настолько высокую прочность сплава, что его используют для изготовления танковой брони (а также для изготовления головок снарядов, пробивающих эту броню).

Очень интересно влияние ванадия на свойства стали. Роль присадки при этом двояка: карбиды ванадия, включенные в структуру стали при плавке, резко увеличивают ее прочность. Кроме того, ванадий является так называемым модификатором. Что это значит? Дело в том, что ванадий связывает и удаляет из металла в виде шлака растворенные в стали газы — азот и кислород, поэтому сталь приобретает более плотную, мелкозернистую структуру. В результате повышается выносливость изделий.

В качестве модификаторов используют также элементы второй группы периодической системы — магний и стронций. Стронций связывает серу и фосфор, так что содержание этих вредных примесей в стали уменьшается в два-три раза (сера) и в десять раз (фосфор).

Улучшает качество стали и добавка циркония. А хром сообщает стали высокую устойчивость против коррозии. Так, в состав нержавеющей стали входит 18 процентов хрома и 9 процентов никеля. Из такой стали изготовлены многие ответственные детали машин, химической аппаратуры, а также корпуса подводных лодок. Сплав, содержащий 35 процентов никеля и 8 процентов хрома (элинвар), очень упруг, поэтому он используется для изготовления различных пружин, в том числе часовых.

Из других сплавов на основе железа упомянем еще обладающий очень малым коэффициентом расширения сплав инвар, содержащий 36 процентов Ni, 0,5 процента Mn и 0,5 процента С. Такой сплав очень нужен для изготовления точных приборов. Из него можно делать различные эталоны и калибры. Инвар может заменить гораздо более дорогой сплав платины и иридия, обладающий теми же свойствами.

А сплав, содержащий 46 процентов никеля и 0,15 процента С, успешно заменяет дорогостоящую платину, которая когда-то считалась незаменимой во всех случаях, когда нужно было впаять металл в стекло, — ведь у платины и у стекла очень близкие коэффициенты расширения. У нашего сплава, который поэтому и называется «платинит», такой же коэффициент расширения, но значительно более низкая стоимость.