ВТОРОЕ РОЖДЕНИЕ ЧУГУНА
Статья взята из журнала Юный Техник № 8 за 1978 год.
Он служит людям уже 2500 лет. Ядра у царь—пушки и огромные станины современных станков, воспетый Пушкиным «оград узор» и поршневые кольца тракторов, монументальные статуи и домашние сковороды… Все это чугун.
Чугун стоит дешевле стали. Это понятно: сталь как раз и получают из чугуна, выжигая из него часть углерода в мартеновских печах. Металл становится дороже, зато свойства его намного улучшаются. Каждый школьник знает: чугунную сковородку можно разбить, в вот со стальным ножом этого не произойдет — сталь намного прочнее и пластичнее.
Но взгляните на фото 1: эта крученая полоска тоже изготовлена из чугуна. Только не из обычного — иттриевого‚ Чтобы понять, как произошло это «чудо», давайте заглянем в отраслевую лабораторию специальных чугунов Саратовского института механизации сельского хозяйства имени М. И. Калинина.
Вот я держу на ладонях два небольших серо-пепельных цилиндрика, отполированные торцы которых отливают зеркальным блеском. Цилиндрики как будто совсем одинаковы, но взгляните на них в микроскоп. Видите разницу (фото 2 и 3) ?..
На одном образце словно морозные узоры, на другом — по светлому фону разбросаны тёмные горошины... По этим горошинам можно безошибочно узнать высокопрочный чугун, каким и является иттриевый. Такая структура и определяет его необычные свойства.
Вот что говорит по этому поводу старший научный сотрудник лаборатории, кандидат физико-математических наук Николай Киреев, занимающийся теоретическими исследованиями влияния иттрия на физико-механические, литейные и прочие свойства чугуна:
— Чугун, как известно, — это сплав железа, углерода, кремния, марганца, а также некоторых других веществ. Если разбить слиток обычного серого чугуна, то на его изломе будут отчетливо видны довольно крупные зерна — кристаллы. Темные прослойки графита и окислов, словно щупальца спрута, пронизывают металл, отделяют друг от друга отдельные зерна, ослабляют их связи между собой, уменьшают огромные силы взаимного притяжения атомов в кристаллических решетках. Потому—то серый чугун такой ломкий. Однако издавна замечено, что свойствами чугуна можно управлять в определенных пределах, если добавлять в его расплав некоторые вещества. Добавка небольшого количества фосфора улучшает литьевые свойства чугуна, Он становится подвластен скульпторам. Добавьте никеля — чугун станет лучше переносить воздействия высоких температур. Молибден повышает износоустойчивость... Лучше всего действует на чугун иттрий. Под его воздействием щупальца «спрута» съёживаются, углерод собирается в отдельные комочки — глобулы. Связи между крупицами металла становятся намного прочнее. Всего четверть процента иттрия в чугуне увеличивает прочность металла в два раза, а стойкость против износа—в четыре раза! А пластичность такого чугуна не уступает некоторым сортам стали
— Когда наш научный руководитель, кандидат технических наук Анатолий Афанасьевич Аникин, выступил с сообщением об этом на одной из конференций Саратовского областного правления научно—технического общества машиностроителей, литейщики были поражены. – Это вступил в разговор заведующий лабораторией Виктор Хотинский. — Никто не ждал, что добавка одного лишь элемента, да еще в сравнительно небольшом количестве, вызовет революцию в структуре чугуна…
По окончании доклада Анатолия Афанасьевича засыпали вопросами. Когда, как, сколько иттрия нужно добавлять в тех или иных конкретных случаях!.. Ответить на эти вопросы могли лишь практические разработки и опыты.
Вот этой работой и занялся молодой коллектив Саратовской отраслевой лаборатории специальных чугунов, созданной в 1972 году. Научные сотрудники Валерий Маркин, Владислав Паравин, Вячеслав Федоров, старший инженер Владимир Беккер и другие каждый день стали приходить на производство. В литейном цехе Саратовского подшипникового завода с их помощью были сделаны тысячи опытных плавок. Каждая требовала поистине аптекарской точности — ведь для конечного результата имеют значение даже крошечные добавки иттрия. И такую точность обеспечили А. Ф. Кочергин, Ф. М. Картаухов, А. С. Любимов и другие производственники.
И вот наконец достигнут первый успех. Вы знаете, как получают идеально круглые шарики для подшипников! Кусочки металла, лишь приблизительно напоминающие шары, обкатываются между двумя чугунными дисками, которые прижимаются друг к другу с усилием до 40 тонн. Диски вращаются и постепенно сдирают с будущих шариков все излишки металла. Но вот беда – сами диски при этом тоже сильно изнашиваются. Поэтому иттриевый чугун, стойкость которого намного выше обычного, оказался просто находкой для создателей шарикоподшипников. Новые диски стали служить в 3-4 раза дольше старых, производительность труда на этой операции возросла в 1,5 раза. Саратовский подшипниковый завод поставляет новые диски в Москву, Куйбышев, Харьков, Курск, Воронеж и многие другие города СССР, и отовсюду приходят хорошие отзывы. Даже в том случае, если бы иттриевый чугун пригодился только в подшипниковом производстве, можно бы было говорить о крупном успехе саратовцев. Ведь таких дисков в машиностроении – миллионы, а на одном только Саратовском подшипниковом заводе иттриевый чугун экономит около 430 тыс. рублей ежегодно.
Но иттриевый чугун оказался еще вполне подходящим материалом для производства поршневых колец и гильз цилиндров для тракторных моторов, тормозных барабанов для автомобилей, литейных форм для автоматических линий, частей для мощных гидромоторов...
3а разработку технологии иттриевого чугуна и внедрение ее в производство группа молодых ученых Саратовского института механизации сельского хозяйства выдвинута на соискание премии Ленинского комсомола. Таким образом, как бы подводится итог определенной части проделанной работы. Сами же исследования продолжаются.
— Иттрий — пока дорогой металл, — говорит Виктор Хотимский. — И нужно как можно более сократить его дозы, вносимые в уже найденные составы чугуна, отыскать новые варианты рецептуры с еще более уникальными свойствами…
Ю. ГУСАРОВ
Фото Ю. ТРОШКИНА
Статья взята из журнала Юный Техник № 8 за 1978 год.