Для чего нужна обработка металла давлением

 

Мы собрались в аудитории, чтобы послушать лекцию академика Андрея Бочвара, но лекция не начиналась. И вдруг вместо Бочвара за лекторским столом появился худощавый молодой человек, который представился нам как докторант вкадемика Илья Израилевич Новиков: "Я прочту вам сегодня лекцию, академик занят".

— Представьте себе цех. Под мерное позвякивание предупредительного звонка исполинский ковш плывет над цеховым оборудованием и наконец зависает над литейной формой — изложницей. Невидимые механизмы наклоняют его. Из так называемого носка ковша хлынула ослепительная струя расплавленного металла. Она исчезла в прожорливой литейной форме, но вскоре, уже оранжевого цвета, показалась в выпаре — сигнальном отверстии, говорящем литейщику о заполнении формы. Теперь начался процесс кристаллизации, т.е. перехода к твердому состоянию. Но для этого необходимо потерять тепло, создать переохлаждение, необходимо, чтобы в расплаве возникли так называемые центры кристаллизации — образования, отличающиеся от однородной массы. Обычно это примеси. Чем чище расплав, тем большего переохлаждения он требует. Вот как Жюль Верн описывает нам переход воды из жидкой фазы в твердую:

“...Несмотря на низкую температуру, море еще не замерзло. Это было результатом его полной неподвижности...

— Милая девочка, — сказал капитан Сервадак, — сумеешь ли ты бросить в море кусок льда?

— Ну конечно! — ответила девочка. — Но мой приятель Пабло сумеет бросить гораздо дальше!

— Ничего, попробуй, — предложил капитан, вкладывая маленький кусочек льда в руку Нини...

Нини бросила кусок льда в спокойную воду, тотчас послышался хруст... Море замерзло до горизонта...”

Вы поняли, что нужен был только центр кристаллизации — и процесс начался. Возьмем воду. Кто из нас не рассматривал зимой снежинку, удивляясь правильности ее строения.  Однако она образована из круглой капельки воды в тумане. А узоры на стекле от мороза?

Теперь мы знаем, что у каждого кристаллического вещества своя конструкция кристаллической решетки. Почему снежинка отличается по форме от узора мороза на стекле? Непременное условие появления морозных узоров (дендритов) — переохлаждение жидкости и наличие в ней примесей.

Дендриты можно встретить в природе. Это ветвистые кристаллы, — например, самородной меди, — которые находили древние.

Дендриты при литье делают литейное изделие хрупким. Хрупкость появляется из-за больших зерен, образующихся при кристаллизации. Таким образом, литье не дает нам изделие с высокими механическими свойствами. Мы еще не умеем так управлять процессом литья, чтобы получить такую же структуру, как после обработки металлов давлением. Цель обработки давлением — улучшить структуру металла, а не придать ему требуемую форму. Мы литьем можем придать металлу любую форму. Превратить жидкий металл в изделие сложной формы проще, чем твердый металл. Разработка качественного процесса литья — задача вашего поколения.

Но на наших заводах начальство не любит новаторов! Я оправдываю заводскую косность тем, что и боги не любили новаторов: они приковали к скале Прометея, сбросили в море Икара, помешали возведению Вавилонской башни... Не лучше поступали и цари. Царь Верхнего Египта Аммон спросил у бога Зевса: "Какая польза от письменности? Ведь люди станут пренебрегать памятью? А если люди узнают много вещей из книг без учителя, то будут мнить себя учеными, и учителя будут не нужны. Как тогда следить за их мыслями?"

Теперь коротко о том времени, когда родились процессы обработки металлов давлением. Я полагаю, что они появились на свет, когда люди поняли, что после механического воздействия отлитые изделия становятся прочнее.

— А вот и не так! — заявил Лазарь.

— Молодой человек, вы со мной не согласны? — удивился лектор. — Тогда останьтесь после лекции, поговорим, а пока не мешайте лектору.

После лекции Лазарь объяснил лектору свою гипотезу. Механическая обработка железа давлением позволила удалить из полученной  плавкой крицы шлаки, заварить дырки, но изделия из такого железа по прочности были хуже бронзовых. Механическая обработка осуществлялась ударами кувалд: (“курнас” на иврите). Раскаленный металл клали с помощью клещей- “цват” на наковальню – “садан” на иврите. Отсюда в русском появилось слово “ухват” и глагол “садануть” или слово “ссадина”.

Из Танаха известно, что в Бейт Шемеше, городе металлургов, жил силач Самсон. Он был уважаемым судьей с 1128 по 1108 годы до н.э. Кузнечное дело требует большой физической силы. Самсон влюбился в филистимлянку Далилу. Она была шпионкой филимистимлян: древняя Мата Хари! Танах рассказывает нам, что она отрезала у Самсона семь пядей волос во время его сна и этим лишила его физической силы. Я думаю, что Самсон использовал свои волосы для определения качества заточки ножей. Далила же решила, что Самсон своими волосами укрепляет металл ножа. Для того, чтоб удлинить меч Самсон изобрел кузнечную сварку. Он пытался обкладывать стальную полосу с обеих сторон  малоулеродистыми железными полосами и такой  слоенный пирог пытался сваривать ковкой, а потом затачивать.

Филистимляне пленили Самсона. Oни выведали у него кузнечные тайны потому, что научились делать стальные мечи, которые были куда прочнее бронзовых. Это преимущество позволило им захватить  на некоторое время Ковчег Завета.

Халибы, а потом филистимляне научились нагревать железные  пластины между слоями древесного угля и получали куда более прочные стальные полосы, закаливаемые в молоке.

Из этих полос они делали мечи. Закаленные мечи легко можно было заострить. Отсюда название термообработки- “закалка”. Слово “кал” на иврите означает “легко” и оно неслучайно встречается в кузнечных операциях. Такие мечи были куда прочнее бронзовых и легко затачивались. Если нужно было соединить два куска железа, то  это выполнялось сваркой. Предварительно оба куска надо было накалить до красна, что облегчало сварку. Так что  нужна была не только механическая обработка изделия давлением, но и термическая!

Тайной термической обработки, позволяющей затачивать ножи так, что они легко резали волос, видимо, и обладал Самсон.

Царь Давид вооружил свое войско стальными мечами и поэтому разгромил филистимян.Они стали частью еврейского этноса.

— Молодой человек, я не изучал историю этого вопроса, но знаю, что вдоль побережья Восточного Причерноморья жили искуснейшие кузнецы , потомки халибов. Это их кузнечные изделия высокого искусства мы находим в скифских курганах. Это они научились делать знаменитые на Кавказе шашки “гурда” и клинки “калдам”. Знаменитые Дамаская сталь! Скорее всего Дамаск был рынком сбыта их оружия.

Нельзя путать особую сталь - булат с обычной сталью. (Булат или на персидском “фулад”, на тюркском- “болот”- сталь высокой твердости и упругости.

          “Отделкой золотой блистает мой кинжал,

          Клинок надежный, без порока,

          Булат его хранит таинственный закал-

          Наследие бранного Востока”. М.Ю. Лермонтов указывал на нетленность искусства Востока.