Во времена Чернова рентгеновские лучи еще не были известны, их открыли более четверти века спустя; Чернов даже не имел пирометра, то есть прибора для измерения высоких температур. И все же он заметил, что внутри стали происходят какие-то очень важные явления, и добрался до их сути.

«Тепловую лестницу», по которой мы путешествовали, удалось построить уже позднее, когда для изучения металла, измерения «кирпичей» (кристаллов), из которых сложен каждый пруток, каждая полоска металла, были получены надежные средства - рентген и высокочувствительный микроскоп.

Д. К. Чернов открыл и пути перестройки металла. Они положены в основу всех тех термических способов обработки стали, какие применяются при изготовлении подшипников.

Прав был инженер Борис Васильевич Груздев, когда утверждал, что главное - суметь надлежащим образом приложить науку к практическим задачам. Все дело заключалось лишь в том, чтобы применить великие открытия Чернова и дальнейшие открытия, сделанные в металловедении, в практике, в данном случае в производстве подшипников.

Для того чтобы обточить обыкновенное кольцо, его подвергают отжигу, то есть размягчают. После обточки кольцо надо сделать твердым - его закаляют.

В технике, так же как и в природе, явления нельзя рассматривать разрозненно. Нагревая и охлаждая стальное кольцо, можно получить ту или иную структуру стали. А как все это сказывается на размере кольца или шарика, на его геометрической форме?

Вернемся к нашей «тепловой лестнице».

Кольцо погрузили в закалочный агрегат. В нем оно нагревается до температуры, при которой происходит перестройка структуры металла. Пока температура кольца не достигнет критической точки, оно, естественно, будет расширяться. Достигнув критической температуры, то есть поднявшись на площадку Аз, кольцо перестанет расти и даже несколько уменьшится. Таким колыю останется, пока все процессы, связанные с перестройкой кристаллической решетки, не закончатся. После этого кольцо под влиянием нагрева вновь начнет расширяться. Такое кольцо будет состоять уже из гамма-железа, или, как говорят металловеды, будет находиться в аустенитном состоянии.

В гамма-железе, как мы уже знаем, атомы плотно упакованы. Это хорошо. Плотная кладка атомов надежна. Такой металл лучше выдержит знакопеременную нагрузку. Но в этом состоянии он остается при температуре выше 800 градусов. Если же. его остудить, произойдет обратная перестройка - металл перейдет в альфа-железо. Карбиды железа снова вылезут наружу, а этого допустить нельзя. Как быть?

А что, если попытаться остудить сталь очень быстро? В этом случае удастся перескочить через критическую точку и углерод останется растворенным в железе. Такое состояние стало ненормальное, вынужденное, но оно наиболее желательное, так как подобная структура чрезвычайно тверда.

Так достигается и необходимая твердость, и карбиды железа остаются в растворе.

Теперь о размерах. При нагреве и остывании размер кольца беспрерывно изменялся. Что же, в конечном счете, получилось? Кольцо стало больше или меньше? Оказывается, во время этих превращений объем металла вырастает. Кольцо диаметром в 100 миллиметров вырастет примерно на 100 микронов. Зная это, мы можем спокойно действовать дальше. Но и после закалки и дальнейшей механической обработки (шлифования) размер кольца не остается неизменным.

Кольцо растет. И шарики тоже растут.

Вооруженные знаниями о структурном строении стали, попытаемся разобраться в причинах этого как будто неожиданного и опасного явления. Вот к каким выводам мы придем.

В момент перестройки структуры железа (гамма на альфа) события развивались очень бурно. Совершилась моментальная перестройка атомов, они сгруппировались в новые кристаллические решетки.

В этой спешке не все атомы успели стать на свои места. В закаленной стали остается, оказывается, примерно десять процентов аустенита. После закалки и шлифовки продолжается внутренняя жизнь металла. Это и влияет на размер кольца - оно растет.

Чтобы снять напряжение внутри металла, необходимо металл снова нагреть, но уже не до критической точки, а гораздо ниже (примерно до 150 градусов) и остудить. Однако и в этом случае кристаллическая решетка все еще не будет однородной. Для массовых подшипников это уже не может иметь значения, потому что увеличение кольца на три-пять микронов не играет большой роли. Но есть такие машины, для которых нужны подшипники особо высокой точности. В этих случаях никакое самопроизвольное изменение размера допустить нельзя.

Как быть? Надо сделать металл совершенно устойчивым. Этого можно достигнуть, продолжая его охлаждать до температуры ниже нуля. Обработке холодом подвергаются кольца и шарики, которые идут на особо ответственные подшипники. Теперь можно быть уверенными, что размер кольца уже не изменится. Перестройка завершена, и кристаллическая решетка как бы заморожена.

Преемникам Чернова - советским ученым-металловедам, в свою очередь, пришлось проделать огромную работу. Надо иметь в виду, что в зависимости от химического состава стали «критические точки» передвигаются вверх или вниз по температурной шкале.. Каждая марка стали имеет свои критические точки. Их надо определить, а это тяжелый труд, требующий упорства, настойчивости. Малейшая неточность может ввести в заблуждение производственников, навести их на ложный путь.

Вот почему с таким волнением берешь в руки уже успевшие пожелтеть труды Ленинградского института металлов и читаешь строгий научный отчет о том, как четверть века назад исследовались законы поведения подшипниковой стали.

«В течение шести часов, - читаем мы в отчете, - сталь нагревалась, а затем, достигнув температуры 780 градусов, ее начали охлаждать. Это продолжалось около восемнадцати часов». Все средства использовались, чтобы изучить «характер» новых марок стали - микроскопы, рентген.

И тайное становилось явным. Из фактов, добытых с величайшим трудом, складывалось живое руководство к действию, оно тотчас же поступало на вооружение рабочих и инженеров, ведших бой за экономическую независимость Родины.

Так писались законы нового для нас производства подшипников.

«Учиться мерить!» Тысячи молодых рабочих нового завода учились мерить. А мера измерения - микрон.

Что такое микрон?

Возьмите в руки стальной стерженек, подержите его несколько минут, от тепла вашей руки он нагреется и удлинится на несколько микронов.

Микрон - одна тысячная часть миллиметра. Метр - 100 сантиметров, сантиметр - 10 миллиметров, миллиметр - 1000 микронов.

Возьмем линейку. Самое мелкое деление-миллиметр. Расстояние между двумя соседними черточками столь незначительно, что попытка разделить его еще на тысячу частей оказывается явно безнадежной.

Хорошо! Пусть микрон величина невидимая. В химии мы ведь обращаемся с атомами, хотя никто еще атома не видел. Даже в самом сильном электронном микроскопе, который дает увеличение в сто - сто пятьдесят тысяч раз, можно увидеть только крупные молекулы, но не атомы. Тем не менее это не помешало проникнуть в тайны атома и довольно основательно его изучить.

В так называемых технических условиях производства подшипников предписывается соблюдение размеров, выраженных в микронах. Из-за ошибки в несколько микронов сверхскоростная машина может потерпеть аварию.