Металлургия - это искусство

Современная металлургия раскрывает секреты мастеров прошлых лет

    Нижнетагильский музей-заповедник "Горнозаводской Урал" славится своими уникальными экспонатами. Но неизменное внимание посетителей привлекают рекламные изделия XIX века Нижнетагильского завода. Как писал Д.Н. Мамин-Сибиряк в 1891 году "…тут и железные крендели в несколько пудов весом, и до бессовестности перекрученное железо…". Все они были изготовлены для демонстрации качества тагильского металла на промышленных выставках конца XIX века, непременными участниками которых всегда были заводы Тагильского горнозаводского округа.

    Впервые "четырёхгранное железо", свёрнутое спиралью в холодном состоянии, было представлено на Парижской выставке 1851 года. В 1878 года на очередной выставке в Париже демидовские заводы выставили знаменитые узлы из мартеновской и бессемеровской стали, завязанные в холодном состоянии, кубовое железо в виде бутылки и железный самовар, за что и получили высшую награду – Grand prix.

Знаменитый тагильский узел

Знаменитый тагильский узел

Рекламные изделия

Рекламные изделия

    Специально для Уральской научно-промышленной выставки в 1887 году был сделан барьер павильона Тагильских и Луньевских заводов из прутьев круглого болтового железа с завязанным посередине узлом. На Всероссийской художественно-промышленной выставке 1882 года в Москве посетители обращали внимание на необычные скрученные рельсы, мартеновские узлы, железные самовары, вазы, графины. Предприятия получили на этой выставке Государственный герб "за поддержание с древнего времени высоких качеств изделий заводов". Для выставки 1886 года в Нижнем Новгороде мастером НТЗ М.Е. Прокопьевым были изготовлены железные самовары из круглых дисков толщиной около 1/8 дюйма, т. е. 3,1 мм. Изделия делали в холодном состоянии без сварки и "склеивания", постепенным загибом от центра диска к его окружности.

    Во главе академической экспедиции в 1899 году на уральских заводах побывал Д.И. Менделеев. О посещении Горнозаводского музеума в Нижнем Тагиле он оставил следующее свидетельство: "Показали мне... музей с образцами тагильских произведений, бывших на разных выставках, где с особой выпуклостью выясняется великая мягкость и вязкость изделий: из рельс навязаны узлы и наплетены чуть ли не кружева – без следов трещин, толстые в несколько дюймов листы железа согнуты не в два, а в четыре и более раза – как мягкая салфетка, и тоже нигде ни следа трещины".

    Природа изготовления подобных "чудес" тагильскими металлургами заинтересовала бывшего директора НТМК В. А. Паршина. С 1953 года он начал свою трудовую деятельность на комбинате, с 1978 года занимался проблемами прокатного производства в отраслевом НИИчермет в Свердловске, потом – в центральном институте в Москве, в Министерстве чёрной металлургии СССР, а затем в научно-производственной фирме "Техномет-НТ", в Академии информационных процессов и технологий.

    Предлагаем вашему вниманию небольшую научно-популярную статью академика Международной академии информационных процессов и технологий В.А. Паршина, которого с музеем-заповедником связывает крепкая дружба и взаимовыгодное сотрудничество. Она посвящена данному вопросу – "Холодные узлы тагильских металлургов".

    "Чудо металлургии позапрошлого века – это завязанные в холодном состоянии узлы из стальных штанг, находящихся в музее Нижнего Тагила.

    Эти экспонаты являются непревзойдённой рекламой высочайшего качества металла марки "Старый соболь", что обеспечивало тагильским изделиям победы на российских и всемирных выставках. Однако до настоящего времени посетители музея, в том числе и специалисты металлурги, выражали сомнение, что эти узлы вязались в холодном состоянии, в том числе и потому, что на поверхности узлов отсутствуют какие-либо трещины и другие дефекты.

Павильон Тагильских и Луньевских заводов. Уральская научно-промышленная выставка, Екатеринбург, 1887 год.

Павильон Тагильских и Луньевских заводов. Уральская научно-промышленная выставка, Екатеринбург, 1887 год.

    В настоящее время повторить такой эксперимент и завязать в узел холодную штангу в принципе возможно. Однако идеальной чистоты поверхности металла и формы узла из рядовой крупнозернистой стали не достичь. Главной операцией способа (технологии) формирования узла является операция кручения штанги. Холодная штанга при кручении передает энергию крутящегося механизма равномерно по всей её длине, скручивая при этом штангу в ровное кольцо (как это происходит в житейской практике: если обыкновенную нитку крутить, то она скручивается в правильное кольцо, которое является кольцом узла при последующей его затяжке).

    Всё изменяется, если крутить штангу, нагретую до аустенитного состояния (до 1200 С), т. е. до температуры пластической деформации. В нагретом металле энергия ядра значительно ослаблена энергией её нагрева. Поэтому в процессе кручения энергия крутящегося механизма расходуется и гасится в ближайшей части штанги, что делает невозможным образование кольца узла.

    Высокое качество узлов стали марки "Старый соболь" достигалось за счёт мелкозернистой стали, легированной атомарным аморфным углеродом берёзового угля (без использования каких-либо других легирующих элементов), а также интенсивной всесторонней клиновой ковки исходной заготовки (штанги) плюс интенсивного процесса кручения самой штанги. Таким образом, старые демидовские мастера интуитивно решили проблему громадных энергетических затрат, чтобы в холодном состоянии завязать в узел штангу большого диаметра и получить хорошее качество узла. Выражаясь современным языком, они создали и реализовали комплексную нанотехнологию в составе нанопроцесса легирования стали атомарным углеродом и интенсивных процессов пластической деформации. В настоящее время эти процессы внесены в классификатор металлургических нанопроцессов.

    Таким образом, интуитивно созданные нашими предками технологии производства чудес металлургии в настоящее время являются неоспоримым доказательством того, что имеется единая база для всех процессов металлургии – этой базой является сама природа металлургических процессов.

    Ценность научных открытий двадцатого столетия в том, что наука открыла путь в атомарный мир металлургических процессов и позволила осознанно использовать главный дар нашей природы – энергию атомов".

Публикацию подготовила Галина ОСЕТРОВА, сотрудник Нижнетагильского музея-заповедника "Горнозаводской Урал".

    Литература: Газета "Тагильский вариант" №34(173) от 16.10.2014.

 

Главная страница