Манфред Лэеккерт - Железо

Ганс-Герман молча кивал головой. Они вошли в просторное помещение, где работало около ста человек-мужчины и женщины. Одни из них сидели за столами, другие перед телевизионными экранами, третьи диктовав ли в микрофоны. Чувствовался напряженный трудовой ритм, но тишина была почти абсолютной. Профессор обратился к занятой у монитора женщине. Ганс-Герма.» не понял сказанного, но, очевидно, речь шла о нем, так как она с интересом взглянула в его сторону. Профессор представил ее как доктора Рету, специалиста по металлургии высоких давлений. И в этой лаборатории Ганс-1 Герман мало что понимал, хотя и был студентом-металлургом.

Доктор Рета, темноволосая, строго причесанная, в темных очках, производила неприветливое впечатление.] Ее возраст невозможно было определить. Где-то около сорока, решил Ганс-Герман, скорее даже больше сорока. Тем не менее голос у нее был приятный. Неожиданно! Ганс-Герман заметил, что если люди удалялись на расстояние более метра друг от друга, то они оказывались в полной тишине. Звуки исчезали, голоса пропадали. Чтобы убедиться в этом, студент несколько раз отходил от говоривших и снова приближался к ним. Очевидно, этот эффект достигался благодаря очень точному применению законов акустики. Во всяком случае отрицательной или нежелательной звуковой нагрузки человек не испытывал, несмотря на то, что людей в помещении было, как мы уже говорили, достаточно много. Ганст Герман внимательно слушал доктора Рету, которая говорила о том,^го при современном уровне науки. о железе и стали давление как один из факторов, влияющих на состояние металла, приобрело очень большое значение и возможности его использования еще не изучены до конца.

«Примерно сто лет назад было принято изменять состояние материала только путем изменения температуры. Сейчас высокие давления широко используются для изменения физического состояния металлов, для получения материалов на основе железа, которые по своим свойствам превосходят любую из сталей».

Доктор Рета внушала доверие, поэтому очень скоро возникла простота в общении, и Ганс-Герман, не смущаясь, спросил, давно ли начали заниматься металлургией высоких давлений и может ли доктор Рета привести примеры, подтверждающие преимущества этого процесса перед традиционными. Доктор Рета охотно согласилась.

— Начну с простого примера. Вода закипает при 100 градусах Цельсия, но только при нормальном атмосферном давлении. Уже многим поколениям школьников из физики известно, что при пониженном атмосферном давлении вода закипает, не достигая 100 градусов. Так, в горах ее кипение начинается при тем более низкой температуре, чем выше эти горы над уровнем моря, то есть чем меньше атмосферное давление. А что такое кипение воды? Это не что иное, как переход ее из жидкого состояния в газообразное. Иными словами, изменение состояния вещества прямо зависит от давления. В такой же зависимости от давления находится и переход из твердого состояния в жидкое. При нормальном давлений железо плавится при 1539 градусах Цельсия, но эта температура растет при увеличении давления. Зависимость сохраняется только при сверхвысоких давлениях; Обработка расплавов железа в реакторах высокого давления с целью легирования его другими элементами потребовала увеличения температуры плавления до нескольких тысяч градусов Цельсия. И что самое неожиданное, в некоторых случаях температура плавления обработанных таким образом сталей впоследствии почти не снижалась и при нормальном давлении. Профессор Клейн добавил:

— Фрау доктор Рета своими исследованиями внесла основной вклад в решение этой проблемы.

Женщина слегка смутилась: столь высокая оценка руководителя института была для нее неожиданной. Профессор дружески улыбнулся своей сотруднице и продолжил:

— Ведь должен же я когда-нибудь это сказать, более что нашему молодому гостю интересно знать, с каких пор металлургия высоких давлений вошла в нашу жизнь. Началось с того, что люди осуществили свои давнюю мечту, начав производство искусственных алмазов. Мягкий графит и самый твердый на земле материал — алмаз имеют один и тот же химический состав. Это углерод, различно лишь его фазовое состояние. Когда это было установлено, ученые приступили к поиску путей получения алмазов синтетическим путем. Среди ученых встречались и шарлатаны, напоминавшие алхимиков средневековья, но в конце концов положительный результат был достигнут. При сверхвысоких давлениях вначале удавалось получать лишь алмазную крошку, и тем не менее это был громадный успех. Вскоре научились получать более крупные частицы алмаза. Их использовали для обработки сверхтвердых материалов. Сегодня уже не является проблемой получение искусственных алмазов, в несколько раз превосходящих по размеру наиболее знаменитые природные. Во время обеденного перерыва Вы сможете в нашем реакторе сверхвысоких давлений синтезировать себе на память Кохинур.

Ганс-Герман не знал, что и думать. По-видимому, это шутка. Но было бы, конечно, неплохо в кругу друзей невзначай достать из кармана алмаз величиной в несколько сот карат. Они, понятно, не поверят, что он настоящий, и тем более, что его сделал сам Ганс-Герман. Но тем больше будет эффект, когда после проверки все убедятся в этом. Студент поблагодарил профессора и сказал, что охотно воспользуется его предложением. Тот продолжил:

— Синтез алмазов оказал благотворное влияние на технику высоких давлений. Конструировались и строились все более мощные промышленные установки по созданию высоких давлений. Во многих научных центрах появились институты, лаборатории и опытные заводы, в которых занимались проблемами высоких и сверхвысоких давлений. Технику высоких давлений в металлургию начали внедрять довольно давно. В 1956 году при очень высоких давлениях (примерно 130 килопаскалей) была получена новая модификация железа. Как показали рентгенографические исследования, атомы в решетке кристалла имели гексагональное расположение. Это немагнитное железо назвали эпсилон-железом.

Позднее для железа была создана полная диаграмма температура-давление. С ее помощью были разработаны современные технологические процессы обработки этого металла с использованием высоких и сверхвысоких давлений. Особую известность получили такие процессы, как деформация и сварка взрывом. Для нас прежде всего важно то, что на температуру и давление, изменяющие состояние вещества, можно воздействовать легированием. Мы можем рассматривать концентрацию легирующих элементов как один из параметров, меняющих состояние вещества.

Профессор умолк, и, хотя Ганс-Герман многого не понял, ему стало ясно одно — металлургия высоких давлений открыла путь к получению новых материалов на основе железа. Следующий вопрос, который задал студент, касался качества новых сталей, ибо столь трудо— и энергоемкая обработка имеет смысл лишь в том случае, если вновь создаваемые сплавы много лучше прежних. — Вы правы. Пойдемте со мной. С этими словами профессор, а с ним фрау доктор Рета и Ганс-Герман направились к одному из мониторов. Профессор сказал что-то в микрофон, и тотчас же на экране появилось изображение. Это была диаграмма с кривой, которая непрерывно поднималась вверх. Профессор объяснил: «Это обычная кривая напряжение-удлинение, необычны лишь значения напряжений. У так называемых высокопрочных сталей вашего времени максимальное значение временного сопротивления составляло несколько килоньютонов, а у обычных сталей было намного меньше. Так, рядовая строительная сталь для мостов имела временное сопротивление 500 паскалей. Мы же применяем материалы, прочность которых по крайней мере в сто раз выше. Перед Вами сталь, обработанная в условиях сверхвысоких давлений. Она отличается исключительно высокой плотностью упаковки атомов, ее временное сопротивление составляет…, — профессор не закончил фразу, напряженно вглядываясь в экран. — Это же невероятно! Пожалуйста, опустите значения, фрау доктор».

«Двенадцать, двенадцать с половиной, тринадцать, четырнадцать тысяч…» Ганс-Герман не мог понять, что так взволновало профессора, а теперь и фрау доктора Рету. Оба о нем явно забыли. Кривая достигла цифры девятнадцать тысяч и продолжала расти. Между тем и другие сотрудники заметили необычность происходящего. Они молча в недоумении смотрели на экран монитора. Несмотря на идеальную звукоизоляцию, Гансу-Герману показалось, что он слышит нарастающий гул голосов. Теперь он уже ничего не видел и не слышал голоса доктора Рету, которая довела счет до двадцати пяти тысяч. Неожиданно Ганс-Герман увидел рядом профессора:

— Я обещал Вам показать, какие необычные свойства приобретают стали, обработанные при сверхвысоких давлениях. Вы видите перед собой пример. Уже теперь нагрузка очень высока; если обратиться к понятиям нашего времени, то она равна той, которую испытывает проволочная нить сечением в один квадратный миллиметр, на которой подвешен электровоз скорого поезда. Из такой стали можно сооружать километровые башни с платформами, стартовыми площадками и посадочными полосами для космических кораблей и многое другое.