Михаил Васильев - Репортаж из XXI века
Бесспорно, железо — основной металл современной техники. Но не настает ли время, когда железу придется сдать свои позиции и уступить первое место другим металлам? Обычно считают, что железо может быть вытеснено медью — металлом электротехники, крылатым металлом алюминием и юным богатырем, по всем показателям счастливо соперничающим со сталью, — титаном. И соответственно считают, что век будущего будет медным веком (ведь электричество вторгается все в новые области человеческой культуры!), веком алюминия (широко распространенного, практически вездесущего в природе металла — легкого, близкого к меди по электропроводности, прочного в сплавах, как сталь, — металла авиации) или веком титана.
Лично я не думаю, что в ближайшее столетие железо резко сдаст свои позиции. Из железа (я имею в виду, конечно, его сплавы — и в первую очередь с углеродом: сталь и чугун) делаются ныне каркасы гигантских плотин и высотных зданий, корпуса океанских кораблей и машины бесчисленных назначений, трубы нефтепроводов и тонкие механизмы наручных часов, ажурное кружево мостов и железнодорожные вагоны. Вряд ли можно составить полный список вещей, которые делаются из железа! Можно сказать, что вся современная материальная культура, созданная человеком, зиждется на 3 миллиардах тонн железа, заключенного в машинах, сооружениях, средствах транспорта, предметах обихода и т. д. и т. п.
Конечно, стремительно растет и выработка некоторых цветных металлов. Но одновременно растет и количество получаемого железа. Если в 1880 году железо составляло 95,65 процента по весу от всей выработки металлов, то и почти через шестьдесят лет, в 1939 году, когда уже в значительной степени развились и электротехника и авиация, доля железа составила 94,06 процента. Полтора процента за полстолетия — вот темпы, которыми железо до настоящего времени сдавало свои позиции. И вряд ли в ближайшие полвека этот темп так уж резко изменится.
Но, конечно, и алюминий, и магний, и медь, и титан, и цирконий будут занимать все более почетное место. Особенно это относится к титану и цирконию. Обычно считают, что и тот и другой являются редкими металлами. Но во всяком случае по отношению к титану это неверно. Титана в земной коре (по весу) 0,6 процента — это один из наиболее распространенных элементов. Он обладает высокой прочностью (вдвое прочнее железа) при относительно небольшом удельном весе (значительно легче железа). Есть у титана и еще одно чрезвычайно ценное свойство — его высокая способность сопротивляться действию коррозии. Ведь этот жесточайший бич металла уносит около четверти всей мировой добычи железа. Но коррозия практически почти не страшна титану. В этом отношении он не уступает даже платине. Он спокойно противостоит кислотам, щелочам, солям. Многолетнее пребывание в морской воде не заставляет его покрыться тончайшей пленкой окисла. «Царская водка» — концентрированная смесь азотной и соляной кислот, против которой бессильны благородные металлы золото и платина, не действует на титан. По своей химической стойкости он «благороднее» самых прославленных драгоценных металлов.
Титан чрезвычайно жаростоек. Он плавится при температуре 1725 градусов. Это в среднем на 200 градусов выше температуры плавления стали. Все эти свойства и делают его чрезвычайно «опасным» соперником железа. И действительно, производство титана, начатое в мире в 1946 году, растет фантастически быстро. Если в 1948 году было выплавлено всего 10 тонн титана, то в 1954 году эта цифра поднялась до 7200 тонн, а в 1955 уже приблизилась к 20 тысячам тонн! Тут есть над чем задуматься железу.
Мы уже говорили: сталь живет 35 лет. А изделия из титана и циркония будут жить столетия. Они будут практически вечными. И в то же время значительно более легкими, чем изделия из железа.
Судьба титана напоминает судьбу алюминия. Он был получен сравнительно поздно. В 1790 году впервые была выделена в чистом виде окись титана — белый кристаллический порошок. Сто двадцать лет понадобилось для того, чтобы получить сверкающий серебристо-стальной металл — первые несколько граммов металлического титана. Прошло немногим более десяти лет с тех пор, как было впервые налажено промышленное получение титана, а сегодня его уже называют металлом будущего, пророчат ему широчайшее применение в авиации, газовых турбинах, космических ракетах и многочисленных других областях техники. Действительно, тут есть о чем задуматься железу.
Мне хочется коснуться еще одного вопроса — нового вида обработки стали с целью повышения ее механических свойств. Классическими видами такой обработки являются термические — закалка, отпуск, отжиг; химико-термические — цементирование, нитрирование и механические — например, наклеп. Опыты показывают, что в ближайшее время к этим видам обработки прибавится принципиально новый вид — облучение потоком нейтронов. При этом сталь приобретает совершенно новые, неожиданные и удивительные свойства.
Мы живем в атомный век. Человек овладевает не слабыми, ненадежными, временными связями атомов в веществе, а несравненно более важными и глубокими связями элементарных частиц атомного ядра. Достижения атомной техники найдут применение и в металлургии.
Я думаю, что на первых порах человек станет «конструировать» с помощью радиоактивного воздействия легированные стали требующегося состава, не вводя в них редких и дорогих легирующих добавок, а создавая их прямо в ковше расплавленной стали из атомов железа, углерода, может быть, серы и фосфора, может быть, из атомов распространенного элемента, специально для этой цели добавленного в расплав.
Это можно представить себе так. Движется наполненный до краев ковш с плещущей упругими волнами сталью. На несколько десятков секунд он останавливается около какой-то машины, похожей на те, что применяются в медицине для лечения злокачественных опухолей рентгеновскими лучами. Свинцовая груша со скрытым в ней источником радиоактивного излучения требующегося состава склоняется над ковшом, и в недрах расплава под влиянием потока лучей совершаются сложнейшие ядерные превращения. Через несколько минут сталь разливают по изложницам, но ее состав уже не тот, что был совсем недавно. И еще несколько дней — уже в затвердевшей стали — будет меняться этот состав, будет происходить под влиянием вызванной облучением собственной радиоактивности изменение химического состава металла. Вероятно, этим же способом — изменением структуры атомных ядер, искусственным превращением элементов — можно будет получать руды редких и рассеянных элементов. Возможно, появится целая отрасль промышленности — радиационная металлургия, которая будет заниматься изготовлением редких химических элементов из более распространенных. Но вряд ли, учитывая всю стремительность технического прогресса, радиационная металлургия разовьется в отрасль промышленности даже к началу XXI века. Это все-таки дело более отдаленного времени.
Шахты доживают последний век
Еще в 1882 году великий русский ученый Д. И. Менделеев вписал в свою записную книжку фразу, открывшую новую эру в истории добычи подземных сокровищ. Гениальный ученый смотрел далеко вперед: сегодня, спустя три четверти века, мы присутствуем только при первых опытах практического внедрения этого способа. Но можно сказать уверенно, что в XXI веке он станет основным, вытеснит все другие. Вот эта фраза из записной книжки Д. И. Менделеева: «Поджечь уголь под землей, превратить его в светильный, или генераторный, или водяной газ и отвести его по трубам…»
С нами беседуют двое: директор научно-исследовательского института «Подземгаз» Иван Семенович Гаркуша и его заместитель по научной части Николай Ананьевич Федоров. Они передают друг другу эстафету беседы так умело и незаметно, что даже стенографистка, как выяснилось потом, не смогла разделить речи ученых. Так дополнять друг друга, не мешая, продолжать мысль другого, не создавая неудобства, могут только люди, крепко связанные одной мечтой, одной работой, привыкшие понимать друг друга с полуслова.
На столе лежат две книги: Ленин и Менделеев. Одну из них открыл на закладке Федоров. Это из нее была прочитана уже приведенная фраза из записной книжки великого русского ученого. Вторую взял в руки Гаркуша.
— …Английский ученый Вильямс Рамсей высказал ту же идею подземной газификации угля лет на тридцать позже. О работах Рамсея узнал Владимир Ильич. 21 апреля 1913 года в «Правде» появилась его статья «Одна из великих побед техники».
Ленин писал в статье, что эта идея означает гигантскую техническую революцию, что переворот, который вызовет ее решение, громаден.
Трудные были годы. Война, революция, интервенция, восстановление разрушенного народного хозяйства. В 1924 году Владимир Ильич умер. Но идея, которую он так горячо поддержал, не умерла. И не умерла она в значительной степени именно благодаря этой поддержке. Изучая работы Владимира Ильича, бойцы кавалерийского полка заинтересовались, почему не; ведется научная работа по подземной газификации угля. В газете «Техника» было напечатано их письмо: «Ставим вопрос и требуем ответа». И с 1931 года началась разработка методов подземной газификации — превращения угольных пластов в горючие газы на месте их залегания.
