История металлургии и современное прокатное производство
В настоящее время, когда разработаны способы получения литого металла почти без газовых пустот и усадочных раковин, сложный и трудоемкий процесс ковки, требующий нагревательных печей, мощных молотов и прессов, в ряде случаев стал ненужным.
Открытия, сделанные более ста лет назад молодыми учеными, позволили обеспечить русскую армию прочными и надежными артиллерийскими орудиями.
А Чернов продолжал исследования. В 1878 году он изложил Русскому техническому обществу содержание своего труда «Исследования, относящиеся до структуры литых стальных болванок», который подвел итоги изучения процесса затвердевания стали и структуры стального слитка, конечно в современной металлургии уже применяется множество специальных сталей, например нержавеющие стали.
При застывании металлического расплава образуются не только зерна, но и древовидные сростки отдельных мелких кристалликов — так называемые дендриты. Похожую форму имеют, например, снежинки, являющиеся дендритными кристалликами льда. Переплетаясь своими ветвями, дендриты врастают друг в друга, и таким образом отдельные металлические зерна сцепляются между собой.
При затвердевании металла, кроме того, образуются многочисленные пузырьки газов. Происходит это потому, что растворимость различных газов в твердом металле значительно меньше, чем в жидком, и при кристаллизации металла избыток газов из него выделяется. Часть их уходит в атмосферу, а часть так и остается в застывшем металле в виде газовых пузырей особенно чатсо это происходит. когда изготавливается чугун.
Чернов не только дал анализ основных пороков стального слитка, но и разработал способы борьбы с ними. Он писал, например: «...2) подвергая сталь в жидком виде сильному давлению, получают беспузыристые и безусадочные болванки самых простых форм; для дальнейшей обработки употребляются молоты или прокатные станы; 3) прекращая химическим путем выделение газов в отливаемой стали, получают стальные изделия самых разнообразных очертаний прямо отливкою в земляные или металлические формы, без дальнейшей обработки под молотом».
Перед Великой Отечественной войной академик А. А. Бочвар и профессор А. Г. Спасский успешно применили для борьбы с пористостью отливок из алюминиевых сплавов метод кристаллизации под давлением в автоклавах. В наши дни широкое применение нашла и плавка в вакууме.
Чернов первым дал научное объяснение замечательных свойств булатных клинков. Когда булатная сталь остывает, то первой начинает кристаллизовываться более тугоплавкая малоуглеродистая сталь. Она образует древовидные кристаллы. Между ними располагаются возникающие позже кристаллики менее тугоплавкой более углеродистой стали. Таким образом, получается сложное переплетение более твердых и более вязких кристаллов. Ковать булат нужно было так, чтобы не разрушить, а только смять его древовидные кристаллы. «При закалке более
твердое вещество сильно закаливается, а другое вещество остается слабо закаленным, но так как оба вещества в тонких слоях и тесно перевиты одно с другим, то получается материал, обладающий одновременно и большой твердостью, и большой вязкостью», — писал Чернов. Подтвердилось предвидение Аносова — характерный узор булатной стали действительно отражает ее строение.