Чернов – познавший сталь

Лицом Дмитрий Константинович Чернов был добр, широкоскул, крупен в своих спокойных чертах. Маленькие глаза из-под густых черных бровей смотрели внимательно, испытующе, с такой мужицкой русской хитринкой, что против воли возникало ожидание от этого человека какого-то меткого, далеко не всегда безобидного слова. Но Дмитрий Константинович был человеком сдержанным, чувства свои на людях проявлять не любившим. А уж какие у него возникали мысли, когда сдерживать себя приходилось, Бог его знает...

Взглядом он обладал проницательным, видел то, что другим не дано, и, изучая какой-то предмет, какую-то вещь, его заинтересовавшую, он непременно находил нечто, бывшее на глазах у всех, но тем не менее никем не увиденное.

Вот было у него, к примеру, увлечение – любил делать скрипки. За образец брал лучшее, что существует – инструменты Гварнери и Страдивари, и прежде всего старался понять происхождение их дивного голоса, найти главный секрет мастеров далекого прошлого, сумевших наделить дерево способностью издавать необычайно чистые звуки.

Трудно сказать, насколько Дмитрию Константиновичу удалось проникнуть в фамильные тайны кремонцев, но скрипки он делал такие, что и музыканты и скрипичных дел мастера испытывали, случалось, растерянность, пытаясь различить по звучанию скрипки, сработанные его руками, от итальянских, всемирно известных. А ведь это только маленькая часть жизни его, то, чем занимался он в свободное время. Главное же дело, чему посвятил себя целиком, что составило славу ему и славу России, — металл. Его и при жизни еще называли «отцом металлографии», создателем новой науки, металловедом, сделавшим ряд великолепных открытий.

Он начал работать в то время, когда металлургические заводы, по существу, ничем не отличались от кузни. Разве только масштабами. Мастера творили вслепую, следуя профессиональным секретам, рецептам – всему, что называется из поколения в поколение накопленным опытом. Так работали и великие кремонцы, создававшие скрипки. Ни те, ни другие не знали, что именно, какие процессы происходят в материале, с которым они всю жизнь имеют дело, в структуре металлической отливки или в тонкой, причудливо выгнутой скрипичной деке. Науки ни в том, ни в другом деле не существовало. Всем правили наитие, опыт.

Да, верно, был Аносов, постигший тайну булатной стали. Были и замечательные русские мастера, владевшие искусством плавки, но не было научных представлений о превращениях, происходящих в стали при ее закалке, отпуске, прокатке или ковке, то есть при тех процессах, которые и определяют в конечном счете качество металла.

А массовое производство меж тем разрасталось неимоверно. Все более и более требовалось машин — и самых разных, а качественного металла не хватало. И, конечно же, не только машин: орудий тоже, надежных, способных выдержать не десятки, а сотни, даже тысячи выстрелов и не утративших притом своих ценнейших качеств – точности и дальнобойности. От ученых жизнь потребовала иного отношения к обработке стали – и к тепловой и к механической. Все понимали: иначе не решить поставленных задач.

Тут надо обязательно вспомнить еще об одном человеке, впервые в России начавшем стальное литье. Павел Матвеевич Обухов, горный инженер, как и Аносов, посеял надежду, придя после ряда опытов к выводу, что сталь можно получать различных свойств, в том числе и сделать ее и более твердой, и более вязкой, если использовать различные добавки. Ему удалось получить такую сталь, тонкую пластинку из которой не пробивала ружейная пуля. А панцирную кирасу, сделанную на Златоустовском заводе, считавшуюся до того одной из самых прочных – вдвое большей толщины, пробивала.



На старых, еще петровских времен заводах Обухов наладил производство ружей по своему способу, и они оказались значительно лучше немецких, сделанных в Германии, у Круппа. Чуть позже он начал делать и стальные, нарезные пушки, тоже зарекомендовавшие себя самым лучшим образом. Однако же далеко не все так гладко складывалось у Павла Матвеевича Обухова. Бывало, что и пушки, отлитые по его рецепту, разрывались при испытаниях. Извечных пороков стального литья – усадочных раковин, пустот и ему не всегда избежать удавалось. Обухов, уже поверивший в свою звезду, принимал неудачи очень близко к сердцу. Настолько близко, что решил уйти из дела, оставив Обуховский завод. Он понимал: нужна серьезная наука. Нужен исследователь – талантливый и упорный, способный видеть то, что не дано другим. И к тому же не связанный традиционным взглядом и отношением к технологическому процессу. Обухов уверен был в том, что только человек, по-новому мыслящий, способен решить проблему. Короче говоря, ему понадобился Чернов.

Чернов начал вникать в процесс производства орудий, приглядываться и к процессу отливки, и к испытаниям на полигоне. Ему было тогда всего 27 лет, работа захватила его, и сознание того, что он делает государственно важное дело, наполняло чувством особой ответственности.

Рвется там, где тонко. Но орудия разрывались вопреки поговорке, в местах, казавшихся надежными, прочными. Чернов изучает места разрыва и обнаруживает: сталь здесь крупнозерниста, словно мякоть спелого арбуза. А если вот именно здесь сокрыта отгадка?

Чернов исследует орудия, долгое время исправно служившие, изготовленные по той же технологии и с тем же химическим составом стали, и вскоре замечает: в орудиях, испытанных временем, сталь мелкозерниста. Значит, он на верном пути. Значит, ответ надо искать в обработке литья. Наверняка литые болванки обрабатываются неодинаково.

В грохоте и лязге кузнечного цеха он приглядывается к механической обработке болванок. Как будто процесс всегда одинаков, но Чернов заметил, что степень нагрева кузнецы определяют на глаз – по цвету металла. Глаз, разумеется, инструмент надежный вполне, однако не настолько, чтобы отмечать ничтожную разницу в цвете, который принимал раскаленный металл. И еще он обратил внимание на одно странное, необъяснимое явление: металл, медленно остывающий на воздухе, постепенно темнел и вдруг в какой-то непредсказуемый момент словно бы вспыхивал. При быстром охлаждении в воде вспышка не наблюдалась. Еще загадка... Никто из кузнецов не мог дать ей объяснения. К тому же далеко не всегда вспышка являлась даже и в воздухе.

Но, может быть, эта странная вспышка – отражение, внешний эффект происходящих в массе металла преобразований? Как бы физическая констатация факта: остывая, металл проходит через некую критическую точку, он назвал ее точкой А, характеризуемую определенной температурой. Эта точка может означать грань, за которой творится в металле таинство.

Нужен опыт. Нужно много опытов, чтобы убедиться в предположении. Или чтобы отказаться от него навсегда.

Он велел отковать и закалить обычным путем две болванки. Одну – прошедшую критическую точку, и другую – остывавшую равномерно, без вспышки. Потом испытал их на прочность в одинаковых условиях. Вот тут и выяснилось: металл, прошедший критическую точку, не закалился, оставался мягким.

Эго наблюдение – открытие. Но он не знал еще, как, при каких условиях образуется крупная зернистость стали и что нужно делать для того, чтобы вызревала мелкая. Считалось общепринятым – достаточно усилить давление на сталь во время ковки – и будет мелкая зернистость. Так и поступали, но нужный результат достигался далеко не всегда.

Однако Чернову нужно было во всем самому убедиться. Теперь внимание он сосредоточивает на ковке. И делает еще одно открытие: находит точку В, прохождение через которую неуловимо!

Сколько поколений творцов металла смотрели, искали, но не находили ее! И здесь, на этой грани, тоже происходят невидимые превращения металла. Какие – он узнает.

А пока что он делает доклад на заседании Русского технического общества, этот молодой человек, которому еще нет тридцати, и в докладе сокрушает общепринятый взгляд в металлургии. Он говорит, что при нагревании сталь не остается неизменной в своем составе, а в определенные моменты в ней происходят превращения, меняющие структуру металла и его свойства. Три точки, им найденные, последняя из которых С, почти соответствует температуре плавления, обозначают вот те критические моменты. Эти точки стали называть «точками Чернова».

Он объяснял почтенному собранию: как только температура стали достигает точки В, состояние стали меняется, и она из зернистой или кристаллической становится аморфной. И выход в борьбе с разрывами открылся: сталь надо нагреть до температуры точки В или чуть выше и сразу же быстро охладить. Испытания на Обуховском заводе, о результатах которых сообщалось в докладе, однозначно подтверждали справедливость сказанного.

Он говорил спокойно, уверенно, и, слушая его, многие понимали: Чернов открывает в металлургии новый путь для получения сплавов. Путь научный, позволяющий отказаться от работы на глаз, избавляющий от проб и ошибок. Этот молодой человек в очках, прикрывающих плохо видящие глаза, — такова месть металла за утрату сокровенных тайн, — этот молодой человек, о котором никто ничего не слышал, предлагал широкое использование термической обработки стали. Он понял, в чем суть физико-химических процессов, идущих в металле при нагревании и при остывании, и дал метод получения разнородных сталей и сплавов.

Работа Чернова со сталью на этом не кончилась. Вскорости после эпохального выступления в техническом обществе его назначают главным инженером Обуховского завода. Впервые в России он отказывается от плавки стали в тиглях, создав новый способ бессемерования стали, который назвали русским. Бессемер предложил продувать чугун воздухом – предложил, особенно не задумываясь над последствиями, но добился поразительного результата: примеси, содержащиеся в чугуне, при продувании стремительно выгорали, повышая температуру чугуна. Способ был всем хорош, кроме, пожалуй, одного: металл получался рыхлым, со множеством усадочных раковин, пустот. Чернов задумал избавиться от этих недостатков.

Знал ли он о том, что Павел Петрович Аносов в свое время занимался тем же вопросом и исследовал процесс разливки стали и ее остывания? Конечно, знал. Чернов использовал его опыт и сумел дальше шагнуть. Но на этот раз пришлось начинать совсем с другой стороны.

Собственно говоря, у него появилось еще одно увлечение. Помимо скрипок. И если прежнее большинство встречало с вполне объяснимым уважением, то новое воспринималось забавным чудачеством. Он зарисовывал и фотографировал морозную роспись на окнах. Множество лет потом, даже и в глубокой старости, Дмитрий Константинович продолжал свою коллекцию. Но это вовсе не было причудой. Собирая коллекцию кристаллов, неповторимые узоры, возникающие, казалось бы, из ничего, он изучал кристаллизацию веществ. Это он считал необходимым для проникновения в тайну физических процессов, происходящих в условиях, по сути похожих на те, что протекают на стекле окна. Остывающий и отвердевающий металл кристаллизуется. Как и вода.

Обнаружив сложную систему кристаллов, возникающую при остывании стали, Чернов принялся изучать стальные слитки уже под иным углом зрения – рассматривая их как конечный результат кристаллизации жидкого металла. До него никто и никогда не делал этого. Кристаллы льда помогли разобраться в причинах низкого качества стальных отливок, свести их к системе, выявить условия, тому способствующие, и дать способы избавления от них.

Несообразно, после всего им сделанного, после этапных открытий, им совершенных в металлургии, что дома он жил в безвестности... Официальная наука как бы мирилась с ним, терпела его существование – и только. За границей фамилия Чернова встречалась во множестве трудов, на него ссылались последователи, его цитировали. А дома обходили молчанием.

Академик Михаил Андреевич Павлов, металлург, основатель советской школы доменщиков, писал: «Окончив Горный институт, студенты могли не знать даже о существовании Чернова, хотя они жили бок о бок с великим металлургом и сами готовились работать в качестве металлургов». Да и сам-то Павлов узнал о Чернове, хотя тот был жив-здоров, из знаменитой французской энциклопедии Фреми, переводя статью о железе. Вот тут-то он и наткнулся и на Чернова, и на краткое изложение основных его трудов.

И все же Дмитрий Константинович заставлял говорить о себе. В 1893 году, за десять лет до первого полета братьев Райт, но, правда, уже после того, как Можайский построил свой самолет, Чернов выступил в том же Русском техническом обществе с докладом «О наступлении возможности механического воздухоплавания без помощи баллона». Стоя перед слушателями, он демонстрировал собственный прибор, показывающий возникновение подъемной силы у вращающейся лопасти, повернутой под определенным углом по направлению вращения. Николай Егорович Жуковский выступал потом с докладом по поводу теории Чернова, всячески его поддерживая.

Вот такой был человек Дмитрий Константинович – без устали искал применения собственным мыслям. Так же неустанно – час за часом, всю жизнь радел за Россию.

В 1900 году поехал в Париж на Всемирную выставку. На выставке проходили торжественные заседания Французской академии наук. На заседании экспертной комиссии, посвященной проблемам металлургии, сидел в глубине зала, тихонько, изредка пощипывая седой пышный ус. Слушал, что говорил директор крупнейшего завода во Франции Поль Монгольфье: «Считаю своим долгом открыто и публично заявить в присутствии стольких знатоков и специалистов, что наши заводы и все сталелитейное дело обязано настоящим своим развитием и успехом в значительной мере трудам и исследованиям русского инженера Чернова. Приглашаю вас выразить ему искреннюю признательность и благодарность от имени всей металлургической промышленности». И «металлургическая промышленность» разразилась аплодисментами.

А Чернов поднялся как-то неловко, неуклюже даже немного, пожалуй, и, смущенно улыбаясь, раскланивался...