The new science of strong materials

Сталеварение
Производство стали
,
особенно современной
, -
дело весьма сложное
.
Мы расскажем о нем лишь весьма кратко
.
Углеродистыми сталями мы называем сплавы железа с углеродом
,
содержащие до
2%
углерода
.
Кроме углерода
,
в стали
может быть немного шлаковых включений
,
а также контролируемые добавки других элементов
(
например
,
кремния и
марганца
).
Традиционное сварочное железо
,
как вы уже знаете
,
почти не содержало углерода
,
но имело значительные
шлаковые включения
,
в небольшом количестве входили в него и другие элементы
.
Как мы уже говорили
,
самая большая
трудность первых железоделателей состояла в том
,
что
,
удаляя углерод из чугуна
,
они повышали точку плавления его
примерно с
1150
до
1500° C,
то есть за
'
пределы возможностей их печей
.
Поэтому нельзя было удалить шлак
,
а чтобы
получить нужную прочность и твердость
,
следовало вернуть в железо часть углерода
;
это можно было сделать
,
насыщая
углеродом горячую
,
но уже твердую поверхность железа кузнечными методами
.
Однако со временем температуру печей удалось несколько поднять
,
и примерно в
1740 
году Бенджамин Хант научился
плавить сварочное железо с небольшой добавкой углерода в установленных в печах глиняных тиглях
.
Ему удавалось
проплавлять до
40 
кг металла
.
При этом шлак
,
будучи более легким
,
всплывал на поверхность и его удаляли
.
Оставалось
железо с небольшим количеством углерода и с прежними включениями
.
Содержание углерода можно было подогнать
,
так чтобы получить желаемую прочность и твердость
,
а свободную от шлака сталь вылить в изложницу
.
Тигельная сталь была дорогой
,
отчасти потому
,
что исходным сырьем для нее служило довольно дорогое сварочное
железо
.
Кроме того
,
качество ее было не всегда одинаковым
,
потому что никакие примеси
,
кроме шлака
,
не удалялись и
не контролировались
.
Но даже и в таком виде тигельная сталь обычно была и дешевле
,
и лучше большинства
“
сталей
”,
из которых кузнецы ковали мечи
,
из нее делали высококачественный инструмент
.
Если инструмент и оружие из прежних сталей имели дьявольски твердую поверхность и мягкую сердцевину
,
то из
тигельной стали получались
“
насквозь
”
прочные изделия
.
Однако в некоторых случаях и эта сталь подвергалась
науглероживанию
(
цементации
),
с тем чтобы уменьшить износ режущего лезвия
.
Так делается иногда и до сих пор
.
Правда
,
никто сейчас не получает обычную углеродистую сталь в тиглях
,
разве что делают это в экспериментальных
целях или при выплавке дорогих легированных сталей в небольших количествах
.