Путешествие в Страну элементов

Для быстрорежущих станков нужны резцы более твердые и жаростойкие, чем лучшие сорта сталей. Для химической промышленности нужны материалы, лучше противостоящие химической коррозии, чем нержавеющие стали… Если мы вспомним, что нержавеющая сталь получалась при добавлении к железу легирующих металлов — таких, как хром и никель, а быстрорежущая — вольфрама, то естественно будет попробовать обратиться именно к этим металлам, чтобы получить материалы лучшие, чем сплавы на основе железа.

Вместе с железом и вместо железа

Элементы, окружающие железо в периодической системе: кобальт, никель, хром, молибден, вольфрам, ванадий, — вошли в промышленность в основном благодаря железу. Мы уже видели, насколько благотворно влияют даже небольшие добавки этих элементов на качество стали. Вот только один пример: еще в 1907 году получение жаростойкого сплава, содержащего, кроме железа, хром и молибден, позволило увеличить скорость резания металла с 5 до 40 метров в минуту. Скачок производительности в восемь раз не мог не дать «путевку в жизнь» легирующим элементам. Без ванадия не было бы автомобиля, без хрома — нержавеющих сталей. Но самостоятельную, независимую от железа «специальность» эти металлы получили позже.

В 1957 году были достигнуты скорости резания уже в 1500—2000 метров в минуту. Быстрорежущая сталь на основе железа не выдерживала таких скоростей: при работе резец нагревался, его прочность резко снижалась. Были найдены новые сплавы — теперь уже без железа. Таков победит, содержащий карбид вольфрама и кобальт. В наше время уже выплавляются стали, содержащие до 90 процентов молибдена или вольфрама, а сплав, состоящий из кобальта, никеля, хрома и молибдена, противостоит всем кислотам, кроме фтористоводородной.

Нельзя забывать, что каждый из легирующих элементов сам по себе более тугоплавок, чем железо, а у вольфрама нет равных среди металлов: поверхность Солнца имеет температуру всего вдвое большую, чем нужно для того, чтобы расплавить этот металл. Вольфрам прекрасно куется и вытягивается.

Понятно теперь, почему ему была открыта широкая дорога в те отрасли промышленности, где железо уже не смогло бы «работать», например, в электротехнику и радиотехнику.

Эти отрасли потребовали новых материалов. Тонкая вольфрамовая проволочка (0,01–0,5 миллиметра) сияет в миллиардах электрических лампочек, в кенотронах радиоаппаратуры также «работает» вольфрам, из этого металла сделаны контакты большого числа ответственных приборов…

В наше время все названные металлы стали обычными материалами техники. Однако самостоятельно они применяются несравненно меньше, чем в сплавах с железом. Почему же? Да потому, что руд их меньше, содержание металлов в них невысоко, обработка сложнее, чем для железа. Кроме того, чтобы в полной мере использовать полезные свойства каждого металла, нужна очень тщательная очистка их. Например, долгое время хром считали самым твердым, но хрупким металлом. Когда же удалось получить очень чистые образцы его, оказалось, что он достаточно пластичен и ковок. Но такая очистка непомерно удорожает металл. Бесспорно, что по многим своим качествам рассмотренные металлы явно превосходят железо. Однако ни один из них не может равняться с железом по количеству запасов его в природе. А есть ли у железа вообще достойные соперники в этом отношении?

«Крылатый металл»

Алюминий не напрасно называют «крылатым металлом», ведь до 80 процентов веса самолета составляют именно алюминий и его сплавы. Современная авиация — один из главных, хотя и далеко не единственный, потребитель алюминия.

Путь этого металла в просторы воздушного океана был нелегким. Сейчас, когда любая хозяйка ставит на огонь алюминиевую кастрюлю, трудно поверить, что всего лет 70 назад английские ученые в знак глубокого уважения к Д. И. Менделееву преподнесли ему драгоценную алюминиевую вазу, отделанную золотом. Кто бы мог в те времена подумать, что полет первых аэропланов, сделанных из фанеры и парусины, спустя два десятилетия вызовет к жизни целую отрасль современной промышленности, производящую алюминий и другие металлы и легкие сплавы. Многое тогда было трудно угадать… И все-таки наиболее дальновидные ученые, в том числе Менделеев, предсказывали алюминию великое будущее.

Вспомните героев народных сказок… Многие из них совершали сказочные подвиги, побеждали чудовищ, ходили «за тридевять земель, в тридесятое царство», чтобы в конце концов обрести каким-либо чудесным образом «злато-серебро да драгоценные каменья». Таковы мечты, порожденные тяжелой жизнью в вековой нищете и горе.