сти против огня и окислителей. Когда были преодолены трудности получения металлического алюминия, то он первым делом завоевал кухню. Легкие и чистые неокисляющиеся кастрюли, ложки и кружки — вот на что были истрачены первые его запасы. В технике его вначале не применяли, — да и куда, казалось, годится этот мягкий, не особенно прочный, не паяющийся, легкоплавкий металл? Алюминий завоевал мир только после того, как был изготовлен дюралюминий — твердый сплав, полученный «кухонным способом»: в тигель с алюминием добавляли попеременно различные металлы, и каждый новый сплав исследовался на прочность и другие качества.
Никто не мог в то время объяснить, почему 4 % меди, 0,5 % магния и незначительные примеси других металлов превратили мягкий, податливый алюминий в чудесный дюраль, прочный и способный закаливаться, как сталь. Замечательные свойства дюралюминия проявляются не сразу, и это значительно облегчает и упрощает его обработку. После закалки дюраль остается мягким еще несколько дней. За это время он «набирается сил», пока внутри сплава происходит перемещение медных частиц, образующих скелет дюралюминия. Но имеются и другие сплавы, которые кое в чем даже лучше дюраля. Таков, например, русский кольчугалюминий, по прочности превосходящий дюраль.
Внедрение дюраля и других легких сплавов имеет колоссальное значение для всех видов транспорта. Вес вагона метро или трамвая, сделанного из алюминия, на треть меньше, чем изготовленного из стали. В стальном трамвайном вагоне на одно пассажирское место приходится около 400 килограммов мертвого веса. А если металлическую конструкцию трамвая выполнить из алюминия, то вес на пассажирское место снизится до 280 килограммов.
История магния очень любопытна: он, можно сказать, был открыт два раза. Первый раз его открыл Дэви, и с тех пор он более ста лет считался одним из самых бесполезных металлов. Он шел лишь на елочную пиротехнику, в виде лент и порошка. Но в XX столетии было обнаружено, что этот «игрушечный» металл обладает такими замечательными свойствами, что его применение может вызвать настоящий переворот в различных областях техники.
Алюминий дал человеку настоящие крылья. Но человеку мало только летать — ему надо летать как можно дальше. И вот, если вес металла, из которого сделан самолет, сделать еще легче, скажем, на 20 %, то это лишняя тонна бензина в запасе и, стало быть, лишние тысячи километров полета. Но где же найти металл более легкий, чем алюминий?
И вот вспомнили про магний. Ведь его удельный вес 1,74 г, то есть на 35 % меньше, чем алюминия. Однако у магния нет тех качеств, которые нужны для строительного металла, то есть крепости и в особенности сопротивляемости к окислению; магний даже кипящей водой разлагается, отнимая от нее кислород и превращаясь в белый порошок — окись магния. Да и на воздухе он горит лучше дерева. Но конструкторы и химики не пришли в отчаяние: они знали, что сплавы — вот что поможет им найти металл с нужными свойствами. И действительно оказалось, что самые небольшие прибавки меди, алюминия и цинка лишают магний горючести и придают ему прочность, равную прочности дюраля. Все сплавы, содержащие более 40 % магния, называются электронами. В электроны, кроме магния, входят еще алюминий, цинк, марганец и медь.
И вот теперь, в XX веке, магний был открыт второй раз и сразу же завоевал себе прочное место как металл самолетостроения. Особенно обширно его применение для авиамоторов. Их части из магниевых сплавов обладают большой прочностью и неутомимостью.
Разве металлы «устают»? К сожалению, да. Стальная пружина, разгибаясь и сгибаясь сотни тысяч раз, теряет упругость, становится хрупкой и ломается — «устает». Вал мотора, «старея», ломается. И вот техника открыла, что некоторые сплавы «неутомимы»; и у них атомы разных металлов так хорошо подошли друг к другу, что, несмотря на удары, сцепление их не ослабевает. Таковы сплавы с магнием.
Конечно, одно самолетостроение не исчерпывает всех возможностей использования магния. Он широко применяется в автомобилестроении. Инструменты и части машин из магниевых сплавов отличаются большой прочностью и легкостью: они в пять-шесть раз легче стальных при той же, а иногда и большей прочности.
Магний — очень распространенный в земной коре металл, он встречается всюду. Подобно железу, он легко образует месторождения. В больших количествах магний содержится в морской воде, в соленых озерах, например у крымских берегов в водах Сиваша.
Главная руда магния — карналлит (двойная хлористая соль калия и магния), и наш Советский Союз исключительно богат им. Крупные запасы его в Соликамском месторождении лежат пластами под землей на глубине 100–200 м от поверхности. Карналлит рвут аммоналом, рубят отбойными молотками в шахтах и поднимают на поверхность.
Здесь еще нужно с ним много повозиться, чтобы отделить магний от хлора, с которым он тесно связан. Для этого карналлит надо расплавить и пропустить через него постоянный ток. Электричество разорвет связь между магнием и хлором, и белый металл живыми струйками польется в изложницы.
Сейчас пришло время добывать магний и из морской воды, в которой 3,5 % солей, и из них одна десятая часть магния. Таким образом, один кубометр морской воды содержит 3,5 кг металлического магния.
Добыча его очень проста: фильтрованная морская вода наливается в чаны, куда подсыпается гашеная известь, и тогда, в виде мути, выпадает гидрат окиси магния. Его отстаивают, а воду сливают. Осадок сушат на фильтрах, нейтрализуют соляной кислотой и окончательно обезвоживают. Полученный хлористый магний идет на электролиз в плавленом виде, примерно при 700°, как и карналлит. Вот и весь процесс.
Но магний не только строительный металл. Его способность гореть, развивая при этом огромную температуру, до 3500°, тоже не забыта техникой. Магний — важная составная часть в специальных бронзах. Магнеалюминиевая пыль — самая сильная смесь для зажигательных бомб. Магний очень нужен промышленности, и ему предстоит блестящее будущее.
Но вернемся к самолетам. Есть и еще «летающий» металл, к освоению которого самолетостроители сейчас только приступают. Это бериллий. Его удельный вес 1,82, но он устойчивее и «крепче» магния.
Сплавы бериллия превосходят по качествам все сплавы, до сих пор применяемые в самолетостроении. Инструменты из этих сплавов работают без шума и не дают искр.
Бериллий повышает качества магниевых сплавов, сообщая им особую прочность и неокисляемость. Незначительная присадка бериллия к магнию устраняет необходимость защищать металлический магний от окисления при разливке.
Но встает вопрос: а нет ли сплавов еще более легких?
Вспомним о металле литии. Ведь его удельный вес 0,53, то есть как у пробки. А между тем, прибавленный в небольших количествах к сплавам алюминия и магния, он придает им особую твердость.
К сожалению, еще не найдено стойких сплавов с большим количеством лития. Но искать их стоит, так как литий — распространенный металл, его в земной коре столько же, сколько цинка, и он встречается в значительных количествах в некоторых месторождениях в виде минералов сподумена и литиевых слюд.
Следовательно, если бы, например, сплавы лития с бериллием оказались подходящими, литий можно добыть в достаточных количествах. Но работы по изучению литиевых сплавов еще не увенчались успехом, — это является задачей сегодняшнего дня.
Литий встречается в минеральных водах, и врачи приписывают водам, богатым литием (как, например, воды Виши во Франции), особо целебные свойства. Но все же наиболее заманчивой является перспектива получения легкого, прочного и неокисляющегося металла для самолетов.
Легкие металлы и сплавы, однако, еще далеко не заменили в настоящее время черные металлы — железо, сталь и их сплавы ни в транспорте, ни во многих других видах промышленности. Поговорим об этих «старичках», которые, однако, еще очень бодры, крепки и дают все новые сплавы отличных качеств.
Если учесть все сложные, так называемые легированные, стали, то мы увидим, что они состоят из ряда близких между собой металлов — железа, титана, никеля, кобальта, хрома, ванадия, марганца, молибдена и вольфрама. Все эти сплавы в основе своей — «стали», то есть состоят из углеродистого железа, качества которого существенно улучшены «легированием», или прибавкой редкого металла.
Идя по пути замены части железа редкими металлами, технологи пришли к сплавам, в которых уже нет железа. Таков, например, стеллит, состоящий из вольфрама, хрома и кобальта. Этот сплав явился родоначальником широко известных теперь сверхтвердых сплавов, принесших в технику невиданные скорости резания металла — сначала 70–80, а теперь и сотни метров в минуту.
Вольфрам породил сверхтвердые сплавы и мощную технику резания металлов. Вольфрам и молибден дали сотни новых марок сталей, небывалых по прочности, жароупорных, броневых, рессорных, снарядных, бронебойных и тому подобных.
Нет, пожалуй, ни одной отрасли техники, в которую не проникало бы коренных изменений в связи с раскрытием свойств таких редких металлов, как вольфрам, молибден и другие.
Впрочем, название «редкие» — для них уже пережиток. Если учесть их содержание в земной коре, то молибдена в два, а вольфрама даже в семь раз больше, чем свинца. Какие же они редкие! А в промышленности они тоже уже становятся обычными, и их добыча сильно растет, догоняя добычу других, обычных, «нередких» металлов.
Стальные сплавы с молибденом применяются для изготовления орудийных стволов и лафетов. Марганцево-молибденовая сталь применяется как материал для брони и бронебойных снарядов.
Конструкторы автомобилей и самолетов предъявляют три основных требования к металлу: максимальная упругость, большая вязкость, высокое сопротивление длительным сотрясениям и частым ударам. Рост потребления молибдена за последние годы как раз и объясняется широким применением его в валах, шатунах, опорных механизмах, авиамоторах, трубах, особенно в соединении с хромом и никелем.