Читать «Вертикально вниз» онлайн - страница 29

Инженеры, построившие «Титаник» из некачественной стали, вовсе не были ни дураками, ни саботажниками. Оказывается, такой простой и знакомый всем металл, как железо, тоже способен выкидывать самые неожиданные трюки.

Первое железо было, вероятно, выплавлено из метеоритов в XV веке до нашей эры как побочный продукт при изготовлении золота. Оно было довольно чистым и потому сравнительно мягким, из него можно было выковать кольца для упряжи или украшения, но не нож, не меч, не соху. Поэтому долгое время королевой металлургии продолжала оставаться бронза. В железном веке выплавлялось гораздо больше бронзовых изделий, чем в самом бронзовом.

Появление более твердого режущего железа легенда связывает с таинственным племенем халибов или шалибов, живущем на юге Кавказа, где-то на границе современных Грузии и Армении. Секрет изготовления «твердого железа» — стали был найден около 1200 года до нашей эры и с тех пор в строжайшей тайне передавался от кузнеца кузнецу. Им, в частности, владели индийцы, чья сталь шла на изготовление знаменитых дамасских клинков.

Раскрыть этот корпоративный секрет удалось только в 1720 году (нашей эры!) французу Реомюру. Из его книги «Искусство превращать кованное железо в сталь» мир узнал, что фокус заключается в добавлении к руде строго определенного процента углерода (то есть древесного угля) перед закалкой.

Однако, на работу Реомюра современники не обратили большого внимания.

Меж тем в открытии Реомюра есть одна очень значимая деталь. Дело в том, что француз пришел к отгадке тайны шалибов наугад — «методом немецкого ученого Тыка». Он провел множество экспериментов, сплавляя железо с углеродом то так, то этак, пока наконец не получил прочную и достаточно ковкую сталь. Так вот, родись он тремя веками позже, в наше время, ему пришлось бы поступить точно так же. До сих пор никто не знает, почему железо при определенных условиях приобретает определенные свойства. Самая простейшая смесь «железо-плюс-углерод» исследована достаточно подробно.

Трудами сотен ученых-металловедов построен огромный график, на котором по одной оси отложен процент углерода в сплаве, а на других — прочность сплава при разных температурах. (если бы инженеры «Титаника» могли взглянуть на него хот одним глазком!) Hо в этом графике не просматривается ни малейшей закономерности. Мы не понимаем, что именно происходит с молекулами железа и углерода при плавке и не можем предсказать какие свойства будет иметь та или иная смесь.

Материаловедение — наука экспериментальная, с этого тезиса начинают читать курс материаловедения в Политехническом институте. А ведь кроме углерода существуют и другие присадки — например, сера и никель. Они изменяют свойства стали самым непредсказуемым образом. Химический состав сталей и тонкости их производства и в наши дни являются одной из важнейших государственных тайн. Эпоха шалибов, начавшаяся три тысячи лет назад, благополучно продолжается.

И так обстоит дело не только в материаловедении. Те же турбины, корабельные или авиационные, таят немало загадок. Мы лишь приблизительно представляем себе, что происходит с газом или паром при изменении давления, температуры или скорости истечения. Всегда остаются зона допущения и зона непредсказуемости. Есть только один путь — построить модель и убедится своими глазами. Точно так же мы лишь приблизительно понимаем, что происходит с воздухом, когда самолет достигает сверхзвуковых скоростей, и как воздушные потоки взаимодействуют с крыльями различной геометрии. Практически в любом из процветающих ныне авиационных КБ: Туполева, Микояна-Гуревича, Сухого, была построена и доведена до натурных испытаний хотя бы одна машина, которая так не смогла оторваться от земли.