Затем пошел разговор уже о деле. И Бояршинов стал вспоминать, какую сталь им привелось варить в своих печах. Быстрорежущую сталь - «рапид» на Златоустов-ском заводе освоили еще в 1906 году. В 1927 году получили запрос от нефтяников, не смогут ли златоустовские сталевары сварить буровую сталь, ее из-за границы тогда ввозили. Посмотрели анализ и посмеялись: зачем было золото за нее отдавать, когда в Златоусте такую сталь давным-давно варят... И с шариковой завод справится.

Тевосян напомнил, какую роль качественная сталь имеет для индустриализации. Бояршинов сразу зажегся. Он заговорил о культуре производства стали, которую заложил замечательный русский инженер Аносов.

- Иные, - говорил он, - не прочь и посмеяться над былинным булатом. Техника, конечно, далеко шагнула вперед, и для разных целей требуется сталь с самыми разнообразными свойствами. Мы сможем решить эту задачу, опираясь на опыт, который накапливался почти сто лет.

Тевосян поднялся, стал рассматривать фотографии на стенах. Была среди них одна фотография - старик с седой бородой, на шее большая медаль. На этот портрет и засмотрелся Тевосян.

- Это Павел Николаевич Швецов, - пояснил Бояршинов.- А медаль эту ему дали за снарядную сталь, в первую мировую войну ее тут варили.

...На складах Первого подшипникового завода все меньше становилось импортного металла и все больше отечественного, выплавленного в печах златоустовского и московского заводов, на «Электростали» под Москвой и на «Днепроспецстали» на Украине.

Но, чтобы шарик выдержал нагрузку и чтобы кольцо раньше времени не истиралось, недостаточно сварить качественную сталь. Надо узнать законы жизни стали,

А разве металл живет?

Кузница. В печи несколько прутков металла. Одни положили туда раньше, другие - позднее. Одни - темно-вишневого цвета, другие - красные, следующие - уже совсем светло-желтые.

Штамповщик возьмет пруток только тогда, когда он станет светло-желтым, почти соломенным. Этот цвет соответствует температуре нагрева примерно в 950-1050 градусов. Только при такой температуре металл становится пригодным для того, чтобы формовать из него кольцо. Кольца отковали. Пока кольцо остывает, окраска его меняется. Сначала оно ярко-красное, затем начинает темнеть. Оно, как принято говорить, проходит цвета побежалости.

Вот уж кольцо совсем холодное. Мы берем его в руки и убеждаемся, что оно далеко не идеальной геометрической формы. Его безусловно необходимо обточить. Однако никакой резец не берет его, настолько кольцо оказалось твердым.

Что произошло? Ответить на этот вопрос совсем не просто. Для этого нам придется познакомиться с наукой о жизни металлов - металловедением.

Но прежде этого давайте сделаем такое предположение. Вот вы живете в доме, стены его сложены из кирпича. Обыкновенный, скажем, пятиэтажный дом. В жаркие дни стены нагреваются, а к вечеру остывают. И вдруг окажется, что, остыв, кирпичи, из которых сложен ваш дом, выросли. Они раздались, кирпичи давят друг на друга, стены вспучились и вот-вот рухнут.

Вы скажете, что это предположение явно абсурдное. Никто бы не стал употреблять кирпичей, которые под влиянием температурных колебаний изменяют свои размеры. Короче говоря, вы хорошо знаете, что ничего подобного случиться не может.

А вот со сталью и с другими металлами такие вещи происходят. При нагреве и охлаждении стальные изделия не только изменяют размеры, но и свойства; например, мягкая сталь может стать очень твердой, и наоборот. Конечно, размер изделия изменится не настолько, чтобы это можно было заметить простым глазом. А что касается свойств металла, так их изменение заметить очень легко; для этого даже никаких приборов не требуется. Стальной пруток перед нагревом был довольно податливым - обыкновенный резец его легко мог взять. А после отковки кольца вы переломаете десятки самых стойких резцов, но они не то что не снимут с него стружки, но не смогут его поцарапать.

Все это на первый взгляд и загадочно и удивительно, но это можно объяснить, если знаешь законы жизни металла. Законы эти были открыты не так давно - менее ста лет назад - нашим соотечественником Дмитрием Константиновичем Черновым. Он заложил основы новой науки о металлах - металловедения. Наука эта стала быстро развиваться. Особенно больших успехов она добилась в последние десятилетия. Как же наука объясняет удивительные явления, с которыми мы встретились?

Начнем со строения металла. Вам, наверно, известно, что в твердом состоянии металлы являются телами кристаллическими. Каждый кристалл состоит из известного числа атомов, симметрично расположенных и образующих определенные геометрические формы. По выражению знаменитого русского кристаллографа Е. С. Федорова, кристаллы «блещут своей симметрией».

Какую форму имеют кристаллы железа? (Сталь - это ведь раствор незначительного количества, как правило, около одного процента, углерода в железе; поэтому мы сначала познакомимся с особенностями кристаллического строения железа.)

Кристалл железа - это куб. Однако атомы в нем размещаются двояким образом: в одном случае они располагаются в вершинах и центре куба, образуя так называемую объемноцентрированную решетку, в другом - атомы располагаются еще посередине каждой грани (гранецентрированная решетка). Ясно, что во втором случае атомы размещены теснее, чем в первом. Если представить себе атомы как шары, то в объемноцентрированной решетке шарами занято 68 процентов их объема, а в гранецентрированной - 74 процента. Очевидно, что это может оказать влияние на прочность, твердость и другие свойства.

В каких же случаях атомы располагаются одним образом, а в каких другим? Оказывается, одно и то же железо может пребывать в том или ином состоянии. Атомы весьма быстро перестраиваются, меняют свой строй. Эта очень важная особенность железа и некоторых других металлов называется аллотропией.

А размер куба - он остается неизменным? Нет, в одних случаях грань куба больше, в других меньше.

Наверняка возникнет еще один вопрос: можем ли мы влиять на кристаллическое строение железа, заставить атомы перестроиться?

Да, можем! И это дает нам средство, чтобы получить металл, обладающий заранее заданными свойствами. А для того чтобы понять, как это происходит, нам придется проделать небольшую экскурсию по некой воображаемой тепловой лестнице.

...Мы располагаем некоторой массой расплавленного, то есть жидкого, железа. Начнем его охлаждать. Чтобы проследить за тем, что при этом происходит, прибегнем к системе координат. На горизонтальной оси откладываем время, на вертикальной - температуру. Жидкое железо остывает. Когда мы дойдем до температуры 1539 градусов по Цельсию, оно затвердеет. Переход из жидкого состояния в твердое сопровождается выделением довольно значительного количества тепла; на горизонтальной оси координат мы это явление обозначим широкой ступенью.

Из каких кристаллов состоит только что затвердевшее железо?

Этого нельзя увидеть даже в самый сильный электронный микроскоп, но это можно установить при помощи рентгена. Кристаллическая решетка - объемно-центрированная. Можно измерить размер грани куба - она равна 2,93 ангстрема{3}. Это железо называют дельта-железо.

Продолжаем охлаждение. Уже при 1400 градусах произойдет перестройка кристаллической решетки - из объемноцентрированной она переходит в гранецентриро-ванную, то есть атомы уплотняются. И этот процесс сопровождается выделением некоторого, правда, незначительного, количества тепла. На оси координат - небольшая ступенька. Грань куба равна 3,64 ангстрема. Это гамма-железо.

Спустимся еще ниже, почти на 500 градусов. В течение всего этого периода кристаллическая решетка остается устойчивой, но вот мы достигли температуры 910 градусов. Новая перестройка. На температурной кривой опять площадка, кристаллы перестроились. Гране-центрированные кубы превратились в объемноцентри-рованные. Сторона этих кубов 2,90 ангстрема. Это уже бета-железо.