Борьба за скорость

Известно, например, что хром стоек к окислению. При окислении сначала на нем получается тончайшая пленка из окисла. Это «самозащита» металла. Он сам предохраняет себя от разрушения — дальше окисление не идет. Вводя в сплав хром, мы повысим стойкость сплава. Вот почему хром есть во всех марках нержавеющей стали.

Вольфрам в железных сплавах соединяется с углеродом. Химические соединения углерода и вольфрама — карбиды— придают сплаву высокую твердость. Вот почему вольфрам мы встретим в инструментальной стали, где твердость — первое требование. Ведь резцами из такой стали режут металлы.

Разве неудивительны эти, идущие по воле человека, превращения металлов? Чистых металлов известно около 70. А наша техника применяет несколько сот марок сплавов с самыми различными свойствами.

Легирующие примеси в высококачественных марках стали.

Можно выдумать сплавы почти невесомые, всплывающие в воздухе, как пробка в воде, и сплавы, в десятки тысяч раз тяжелее стали. Это, конечно, фантазия писателей.

Но если бы лет пятнадцать назад вы сказали металлургу, что можно создать сплав, работающий сотни часов при температуре красного каления, — он наверняка счел бы вас фантазером.

Инженеры, создававшие такой сплав, знали по опыту, что столько-то процентов никеля обеспечат высокую прочность, а столько-то молибдена — стойкость к высоким температурам.

Они знали, что добавка хрома и кремния даст защиту против окисления и при низких и при высоких температурах. Им известно было и то, что для лучшей свариваемости и ковкости желательно иметь в сплаве немного углерода.

И они подобрали состав сплава. Но это было лишь началом работы.

В лабораторной печи сделали пару опытных плавок. Прочность при высокой температуре получилась выше, чем у других сплавов.

Однако ковать и прокатывать новый сплав оказалось очень трудно. Мешала слишком большая его твердость.

Куда же годится материал, который нельзя обработать! Инженеры стали тщательно изучать все свойства нового сплава.

Его испытывали при нагрузках, которые придется выдерживать в настоящей турбине. В специальных машинах подвергали образец «пыткам»: растягивали, изгибали, выкручивали на все лады. Смотрели, как материал ведет себя при длительной работе — много часов подряд. Ведь турбина на электростанции должна проработать непрерывно 100 тысяч часов — одиннадцать с половиной лет!

Конечно, испытывать образец 11 лет — дело немыслимое, но все же инженеры заставили металл сдавать экзамен подолгу, чтобы судить, как он поведет себя при еще более длительной работе.

Нельзя добиться того, чтобы материал совсем не менял своих свойств. Но можно и нужно добиваться того, чтобы изменения эти были медленными, незаметными, не мешающими работе машин.

Нелегкая эта задача, но ее решают наши металлурги.

Они проникают внутрь металла с помощью микроскопа и рентгеновского аппарата, исследуют влияние тепловой обработки на строение и свойства сплава.

Инженеры здесь не одиноки. Наука вооружает их новыми, совершенными методами исследования металлов.

Не только оптический, но и электронный микроскоп с увеличением в 100 тысяч раз становится достоянием металлурга. С его помощью можно увидеть даже отдельные молекулы.

Электронные приборы выдают тайну самых тонких, самых сложных превращений в недрах вещества.

Раньше узнать, нет ли дефектов внутри металла, можно было, только разрезав слиток или деталь. Теперь мы можем «заглянуть» внутрь металла, не разрушая его. Рентгеновский аппарат, магнитный и ультразвуковой дефектоскопы — вот те глаза металлурга, которые видят все изъяны, трещинки, все пороки, видят внутренний мир металла.

Сплав нагревают, выдерживают при определенной температуре и затем охлаждают — по-разному нагревают, по-разному выдерживают, по-разному охлаждают. И опыт и теория показывают, как это делать наилучшим образом.

Так справились и с «упрямым» сплавом, о котором мы говорили. Он стал хорошо поддаваться обработке. Но когда попробовали, как новый сплав сваривается, то испытали жестокое разочарование. Нагрев при сварке вызывал чрезмерную хрупкость и твердость. И сварные швы оказались теми опасными местами, которых всегда стремятся избегать.

Все существовавшие сварочные электроды пришлось забраковать и изготовить новые. Да и самый процесс сварки перестроили заново.

Понадобился и новый припой, так как ни один из имевшихся не был пригоден при высоких температурах. Пайка же, как и сварка, занимает немало места при изготовлении машин.

Затем испытания нового сплава перенесли из лаборатории в заводские цехи.

С высочайшей тщательностью повели плавку на заводе. Литейщики знали, что сплав, работающий при большой температуре, очень капризен. У него повышенная чувствительность к малейшим изменениям в составе.

Какая разница — на сотую или тысячную долю процента больше добавлено присадок! Какая разница — немного перегреть или недогреть сплав! Но эти маленькие разницы могут быть причиной большой разницы — между годным и негодным сплавом.