Журнал «Горизонты Техники» (ГТД) - Горизонты техники для детей, 1970 №1

язык.

Почему железо заменило бронзу

Представьте себе металлический предмет, например, стальной нож. Мы знаем о нем всё или почти всё. Не только, что он тупой или острый, хотя нас в данном случае это особенно и не интересует. Нож ведь служит для резания. Вооружившись микроскопом и соответствующей аппаратурой (ну и, конечно, необходимыми знаниями), можем этот кусочек стали в виде ножа узнать «насквозь», определить его структуру, то есть внутреннее строение, и все возможные его свойства.

Однако в температуре примерно в 1500 °C стальной нож исчезнет, а точнее, изменит свое твердое состояние и станет жидкостью. Нож перестанет быть ножом, подкова — подковой, хотя по-прежнему эти бывшие предметы останутся сплавом железа с углеродом. А свойства, столь важные в твердом состоянии, в этой температуре перестанут существовать, впрочем и не будут столь важными. Зато важными станут свойства и характерные особенности жидкого состояния.

Сталь в жидком состоянии — это опасная и грозная стихия. Обращаясь с железом в течение нескольких тысяч лет, человек всё же научился укрощать эту страшную стихию, придавать ей соответствующие формы, размеры и даже свойства. Сейчас специалисты такое укрощение называют обработкой металла.

Обработка металла начинается уже тогда, когда он находится еще в жидком состоянии и продолжается во время его затвердения и охлаждения, когда происходят в нем чрезвычайно важные преобразования и структурные изменения. Тогда-то металлам придают соответствующую форму и размеры: их отливают, куют, вальцуют и подвергают обработке резанием.

Если готовый стальной предмет вновь нагревать до температуры 1500 °C, то все ранее наблюдавшиеся явления будут проходить в обратной очередности. Впрочем, люди научились это использовать для так называемой тепловой обработки, которая сводится к нагреванию, а затем охлаждению сплавов для изменения их структуры, а значит и свойств, без изменения формы и размеров.

Тепловая обработка дает нам чрезвычайно большие возможности повышения столь важных свойств металлов и сплавов, каковыми есть твердость, сопротивление, прочность и многие другие. И нет ничего удивительного в том, что сегодня она стала большим и очень важным разделом техники и науки.

Правда, свойства материалов можно изменять не только тепловой обработкой. Свойства металлов значительно повысятся, если добавить к ним хром, никель, ванадий, молибден и многие другие металлы. В таком случае одновременно пользуемся и тепловой обработкой и добавлением сплавов.

В ближайших номерах нашего журнала мы хотим познакомить вас, дорогие читатели, с методами тепловой обработки и влиянием компонентов сплавов на свойства стали. А теперь поговорим немного о истории железа и стали.

Правда ли, что человек открыл сначала медь, потом олово и сплавы меди с оловом, называемые бронзой, а лишь спустя несколько тысяч лет железо? Вполне вероятно, ибо такую последовательность подсказывает нам история: после каменного века примерно 5 тысяч лет до нашей эры пришла эпоха бронзы, а ее сменила эра железа, которая продолжается до сего времени.

В действительности железо было открыто почти в то же самое время, что и медь, а может быть даже и раньше. Залежи железных руд многочисленны и есть во всех частях земного шара. А вот залежи медных руд, а особенно чистой меди, необычайно редки. Еще реже встречается олово.

Получение металла в древнем Египте.

Различные инструменты и оружие из бронзы (археологические раскопки).

Получение железа из руд, в противоположность меди, довольна несложное. Первые «металлургические печи», так называемые железоплавильные горны, в которых в далекой древности получали железо, представляли собой вырытые в земле ямы глубиной и диаметром примерно в 50 сантиметров. Руда в таких ямах, соприкасаясь с раскаленным древесным углем, превращалась в железо. И всё же, зная способ получения железа, человек занялся медью и бронзой.