Путешествие в Страну элементов - Л. Бобров

В настоящее время на долю железа приходится 94 процента общего количества используемых в технике металлов. Все это позволяет утверждать, что техника еще долго будет развиваться по пути разумного сочетания новых материалов со старым и испытанным металлом — железом.

И люди всей нашей планеты хотели бы лишь в одной области своей жизни уже сегодня покончить с железом и его спутниками раз и навсегда, хотели бы, чтобы все грандиозное количество железа, которое ежегодно расходуется на производство оружия, было отдано в переплавку и вернулось к людям в виде плугов и станков, тракторов и автомобилей. Советские люди делают все для того, чтобы это время наступило как можно скорее и чтобы упоминание о железе, как о главном металле войны, стало достоянием истории. Но пока такое время не наступило, пока враги мира из империалистического лагеря не хотят кончать «железный век» в отношениях между людьми, железо будет надежно стоять на страже нашего мирного труда и безопасности всех народов.

Академик Ферсман писал: «Будущее за другими металлами, а железу будет отведено почетное место старого, заслуженного, но отслужившего свое время материала. Но до этого будущего еще далеко… Железо пока — основа металлургии, машиностроения, путей сообщения, судостроения, мостов, транспорта…»

Нельзя не согласиться с этими словами. Во всяком случае, Его Величество Железо наверняка надолго переживет самого последнего короля на нашей планете.

А если бы не было железа?

Тогда произошла бы катастрофа поистине космического масштаба. «…На улицах стоял бы ужас разрушения: ни рельсов, ни вагонов, ни паровозов, ни автомобилей… не оказалось бы, даже камни мостовой превратились бы в глинистую труху, а растения начали бы чахнуть и гибнуть без живительного металла.

Разрушение ураганом прошло бы по всей земле, и гибель человечества сделалась бы неминуемой.

Впрочем — человек не дожил бы до этого момента, ибо, лишившись трех граммов железа в своем теле и в крови, он бы прекратил свое существование раньше, чем развернулись бы нарисованные события…» — так писал академик Ферсман.

Если верна гипотеза о существовании железного ядра Земли, то исчезновение железа означало бы гибель нашей планеты.

Понятно, что ничего подобного случиться не может, и вся эта картина нарисована А. Е. Ферсманом лишь для того, чтобы подчеркнуть великую роль железа в нашей жизни.

Но этот же вопрос мы можем поставить и на вполне реальную основу. По существу, сознательная деятельность человека ведет к тому, что сконцентрированное в рудных месторождениях и извлекаемое для нужд промышленности железо непрерывно рассеивается по лицу нашей планеты и безвозвратно теряется. Становится понятной тревога ученых о том, что будет, когда истощатся богатые месторождения железа. А их ведь не так уж много на нашей планете. Это обстоятельство и позволяет нам — на сей раз уже вполне серьезно — поставить вопрос, давший название нашей главе о металлах сегодняшнего и завтрашнего дня.

Но это еще не все. До сих пор речь шла о количестве железа. Однако нельзя забывать и о более важной, качественной стороне вопроса. Ведь когда мы говорили, например, о сплавах железа, мы то и дело подчеркивали: этот сплав — прочнее обычной углеродной стали, этот — более жаростойкий, а этот — легкий и не боится коррозии. Все это вместе означает, что по свойствам своим они лучше железа или обычной углеродистой стали.

Значит, поиски новых металлов, идущих на смену железу, связаны со все новыми и новыми требованиями, которые техника предъявляет к качеству используемых ею материалов. Требования эти становятся настолько жесткими, что легированные стали часто уже не могут их удовлетворить.

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