Неделя с ТМК. Выпуск №19 (167)
0:00
/
На протяжении веков кузнецы и металлурги сталкивались с проблемой коррозии стали. Каких только действий они не предпринимали – металл все равно со временем ржавел и разрушался. Победить неумолимую коррозию удалось с помощью фундаментальной науки.
Знаменитый английский ученый Майкл Фарадей оказал огромное влияние на развитие промышленности. Среди его изобретений и открытий – трансформатор, электромагнитная индукция, диамагнетизм, законы электролиза и многое другое.
Но он занимался не только этим. В 1820 году им проводились опыты по добавлению никеля к железу, показавшие, что их сплав стоек к воздействию кислот. Сделанная им публикация не привлекла внимание металлургов, зато ей заинтересовался французский геолог Пьер Бертье, получивший известность открытием бокситов. Он повторил эксперименты Майкла Фарадея, только заменил никель хромом – его сплав с железом показал аналогичные свойства.
Пьер Бертье высказал замечательное предложение о возможности изготовления из такого сплава столовых приборов – их нередко делали из железа и для удаления ржавчины их приходилось периодически чистить. Его ахиллесовой пятой оказалась хрупкость – в нем было многовато углерода, одновременно мешавшего повышению содержания хрома
Про идею Пьера Бертье надолго забыли, пока в 1872 году англичане Джон Вуд и Джон Кларк не подали патентную заявку на сплав железа, содержащий помимо хрома еще и вольфрам. Через три года француз Анри Брюстлен, проанализировав различные концентрации углерода в железе, пришел к выводу: для создания прочного сплава с высоким содержанием хрома, нужно, чтобы концентрация в нем углерода не превышала 0,15%.
Затем опять наступили года забвения и лишь в 1895 году немецкий химик Ганс Гольдшмидт разработал процесс алюминотермии, позволивший получать безуглеродистый хром. В 1904-1906 году французский металлург Леон Гийе создал ряд сплавов, относящихся к нержавеющей стали серий 300 и 400.
Исследования же немцев Филиппа Моннарца и Вильгельма Борхерса позволили выявить важную закономерность: коррозионная стойкость нержавеющей стали коррелирует с концентрацией в ней хрома. По их мнению, коррозионная стойкость значительно растет при концентрации хрома не менее 10,5%. Также они опубликовали серию научных работ о влиянии молибдена на коррозионную стойкостью стали.
И вот тут на арену исследований выходит английский инженер Гарри Брирли, трудившийся в Brown Firth Laboratories – научном центре, организованном судостроительной John Brown and Company. В 1912 году Brown Firth Laboratories получает заказ от производителя стрелкового оружия на разработку способа защиты стволов от разрушения. Проблема заключалась в эрозии внутренних поверхностей и Гарри Брирли было получено найти материал, способный ей противостоять. Она стал изучать добавление хрома к углеродистой стали и создал несколько марок, в которых содержание хрома варьировалось от 6% до 15%, не считая различных концентраций углерода.
И, наконец, в 1913 году Гарри Брирли выплавил сталь с содержанием хрома 12,8% и углерода 0,24%, получившую официальное название нержавеющая сталь. Обстоятельства ее получения окутаны тайной. Считается, что он случайно нашел среди сваленных в кучу образцов металла несколько штук, неповрежденных ржавчиной.
По более правдоподобной версии, Гарри Брирли травил образы азотной кислотой и обнаружил способность его новой стали выдерживать ее воздействие. Тогда он решил проверить, как она поведет себя с лимонным соком и уксусом и результат был тот же.
Гарри Брирли стал предлагать свою сталь предприятиям по выпуску столовых приборов, однако никто не хотел ее покупать. Наконец, удача улыбнулась ему – его школьный друг Эрнест Стюарт, менеджер Mosley's Portland Works, заинтересовался его изобретением. Вместе они подобрали режим обработки ножей из нержавеющей стали, обеспечивший сохранение их прочности после охлаждения.
Именно Эрнест Стюарт придумал общераспространенное название для изобретения Гарри Брирли – Stainless Steel, толкуемую как сталь без коррозии или нержавеющая сталь. По легенде, окунув сталь в уксус и вытащив ее из него, он произнес: «This steel stains less» - «На этой стали остается мало пятен». Отсюда и Stainless Steel. Гарри Брирли называл ее по-иному - Rustless Steel.
Первыми их клиентами стали знакомые и друзья – им были розданы ножи с условием их вернуть в случае выявления коррозии. Этого не случилось. В 1915 году в газете The New York Times вышла статья «A Non-Risting Steel», фактически стимулировавшую продвижение нержавеющей стали на американском и глобальном рынках. Тогда началось ее победное шествие по миру, до сих пор не остановившееся. В 2024 году на планете было изготовлено 62 млн тонн нержавеющей стали.
Дальнейшая судьба Гарри Брирли сложилась неоднозначно. В 1915 году он покинул Brown Firth Laboratories, перейдя в Brown Bayley Steels. Его исследования в Brown Firth Laboratories были продолжены Уильямом Хэтфилдом, ему приписывается разработка знаменитой марки нержавеющей стали 18/8 (18% хрома, 8% никеля).
В Brown Bayley Steels Гарри Брирли стал начальником производства, в 1925 году – директором. В 1941 году им была учреждена благотворительная организация The Freshgate Trust Foundation, собиравшая финансовые средства для помощи людям, выросшим в стесненных условиях, с целью получения ими образования. Она существует и поныне.
