100 великих научных достижений России - Виорель Ломов

Памятник П.П. Аносову в Златоусте. Скульпторы А.П. Антропов и Н.Л. Штамм

Хотя и назван булат сталью, это не совсем сталь. Булат тоже сплав железа и углерода, с минимально возможными примесями серы, марганца и кремния, но по малому содержанию углерода он все же ближе к чугунам, да и по твердости после закалки намного превосходит низкоуглеродистые стали. Уникальные свойства булата зависят от его химического состава, структуры металла (наличия в нем легирующих добавок; в Японии, например, молибдена), а также от специфических способов его термообработки, ковки и закалки. Сложность изготовления булатов (можно сказать, эксклюзивность) чрезмерно удорожала их, вследствие чего появлялась масса декоративных подделок. Внешне булат отличается наличием беспорядочного узора, который получается при кристаллизации, и т. н. «ложные булаты» (золингеновские, толедские и тому подобные клинки) в тщете иметь все нужные характеристики булата старались воспроизвести хотя бы этот рисунок.

Надо сказать, что булат и сегодня превосходит все стали по совокупности параметров – ковкости, упругости, хрупкости, сопротивлению коррозии, способности затачиваться до бритвенной остроты, долго сохранять ее… Например, хорошо заточенный индийский или японский клинок из булата обладает несравненно более высокими режущими способностями, чем стальной клинок, – он перерезает в воздухе газовый платок, а сделанный из самых лучших современных сталей – нет.

В 1828 г. Горное ведомство, озабоченное улучшением свойств холодного оружия, поручило управляющему Оружейной фабрики Аносову заняться получением качественной стали. Павел Петрович, уверенный, что такую сталь можно изготовить только литьем, взялся за практически неразрешимую задачу – раскрыть секрет литого булата. Это означало ни много ни мало восстановить утерянный из-за чрезмерной секретности мастеров древности и Средневековья семь веков назад «рецепт» получения восточного сплава, над которым уже долго и безрезультатно бились лучшие ученые-металлурги Европы, включая самого М. Фарадея.

Аносов, к концу жизни прослужив на Златоустовских казенных заводах 33 года от практиканта-шихтмейстера до горного начальника, знал металлургию, как никто больше в России, и был автором многих крупных открытий, большая часть которых родилась в связи с булатной проблемой.

Ученый создал способ газовой цементации железа при переделе в сталь, метод прямого получения стали из руд в тиглях; предложил технологию передела чугуна в сталь с присадкой руды, чем за 30 лет упредил открытие П.Э. Мартеном мартеновского процесса. Освоив тигельный способ плавки стали, Аносов заложил основы металлургии легированных сталей; впервые в мире применив для исследования строения стали микроскоп, он основал металлографию – за 23 года до того, как это сделал английский металлург Г. Сорби, коего в Европе почитают создателем этой науки.

На счету металлурга много других, более «мелких» новаций: он заменил вредное для здоровья ртутное золочение клинков гальваническим; разработал способ получения золота из золотосодержащих песков в доменных печах; усовершенствовал золотопромывальную машину и др.

В 1837 г. П.П. Аносов получил привилегию на изобретение литой стали.

Своими трудами русский металлург стал знаменит во всем мире. Так, например, английский ученый-геолог Р. Мурчисон назвал Златоустовский завод «Шеффилдом и Бирмингемом хребта Уральского», а по словам владельца Уральских чугуноплавильных заводов П.Н. Демидова, опытам Аносова «удивлялась вся Европа».

После двенадцатилетних экспериментов по сплавлению в огнеупорных тиглях в разных пропорциях мягкого железа с графитом и рудой, с варьированием всевозможных добавок – кремния, марганца, хрома, золота, платины, титана и других металлов, ученый открыл тайну булата и получил литой булат, не уступавший по свойствам индийскому вутцу и имевший характерный булатный узор, который нельзя было получить никаким другим способом. К своему открытию металлург пришел четырьмя путями, из которых отдал предпочтение «сплавлению железа непосредственно с графитом или соединение его прямо с углеродом». Другим трем, которые тоже увенчались успехом, Аносов посвятил немало опытов, но отверг их из-за дороговизны либо нетехнологичности.

Результаты своих многолетних трудов Петр Павлович изложил в прекрасном исследовании «О булатах», опубликованном в «Горном журнале» в 1841 г. В этой монографии ученый дал своему детищу новое имя – русский булат. Отдал дань признательности Аносов и правительству Николая I. «Если мои опыты и увенчались успехом, то этот успех принадлежит не мне, а правительству: оно, дав направление моей службе, наделило и средствами к исследованиям. Этого мало, оно готовило меня к успеху другими пособиями: награды при малейших успехах по службе и милостивое ободрение при неудачах постоянно поддерживали пламенное усердие к достижению предположенной цели».

Помимо самого сплава, металлург «оставил подробное описание процесса производства булатной стали и изделий из нее. Какие необходимы исходные материалы, как вести плавку, нагревать металл к ковке и даже каким образом полировать и травить готовое оружие» (Ю.Г. Гуревич).

Производство булата на Златоустовской оружейной фабрике было пущено на поток. При жизни Аносова булат приобрел широкую известность и стал таким же легендарным, как и восточный; много раз был отмечен на российских и международных выставках. На одной из таких выставок в Лондоне англичане, испытывая крепость златоустовского булата, «рубили русским клинком по английскому. В результате на английском клинке образовалась изрядная зазубрина, а на аносовском – только пятнышко».

На аносовских клинках мастер И. Бушуев выгравировал крылатого коня, который стал частью герба Златоуста.

После смерти Аносова в 1851 г. за особые заслуги металлурга «по горной части» его вдове и семейству была назначена пожизненная пенсия, равная 2/3 его жалованья. Почти все дети (их у Павла Петровича было девятеро) получили образование за казенный кошт, некоторые стали инженерами и предпринимателями.

Что же касается русского булата, в нем, как и в восточном, не обошлось без тайны. Аносов оставил булатные клинки, гнущиеся в дугу, перерубающие гвозди и газовые платки на лету, а также отработанную в подробностях технологию создания сплава, по которой, однако, ни один из его последователей до наших дней не смог получить литой булат искомого качества.

СТВОЛЫ И КРИСТАЛЛЫ ГАДОЛИНА

Механик, инженер, минеролог, ученый-артиллерист, генерал от артиллерии; участник Крымской кампании; профессор физики Михайловской артиллерийской академии и Петербургского артиллерийского училища; доктор минералогии Петербургского университета; почетный профессор Московского университета; почетный академик Артиллерийской академии; академик Петербургской АН; почетный член многих русских и иностранных обществ; инспектор русских арсеналов; заведующий техническим артиллерийским училищем, постоянный член Артиллерийского комитета и различных комиссий по перевооружению армии, по воздухоплаванию и др.; кавалер ордена Александра Невского, Святого Георгия 4-й степени и других русских орденов, Командорского креста Почетного легиона, шведского ордена Короны 1-й степени; лауреат Ломоносовской премии АН, Премии им. А.В. Дядина, Большой Михайловской премии, Аксель Вильгельмович Гадолин (1828–1892) является автором теории проектирования орудий, разработчиком вопросов технологии металлов, формовки и металлообработки, а также одним из основоположников теории симметрии и антисимметрии кристаллов.

В истории русской науки имя А.В. Гадолина неразрывно связано с выдающимися достижениями ученого в теории артиллерийских орудий и в минералогии. Не станем разрывать эти достижения, тем более что труды физика – генерала от артиллерии разделить нереально, как невозможно разорвать стальные стволы спроектированных им пушек и нарушить природную гармонию открытых им кристаллов. К тому же без законов кристаллографии не обойтись при стальном литье. Недаром Гадолин «для основательного изучения физики и химии в артиллерийском училище, а также для подготовки артиллерийских приемщиков, которым необходимо было знать курс горных наук, ввел в преподавание кристаллографию». Как ученый-артиллерист, Гадолин оставил свой след практически во всех вопросах проектирования и технологии изготовления артиллерийских орудий, от теоретических основ пороходелания до решения проблемы влияния ветра при артиллерийской стрельбе. Главным «артиллерийским» трудом Гадолина стала созданная им теория сопротивления стен орудий (теория скрепления), сыгравшая исключительно важную роль в последующем развитии артиллерии в мире.