о1 Лекция 3 тема 3.1, 3.2 (2)

Современники М.В. Ломоносова с большим интересом встретили выход в свет этого труда. В том же 1763 г. издававшийся в Петербурге журнал «Ежемесячные сочинения и известия об ученых делах» сообщал своим читателям:«...не надлежит сомневаться, чтоб книга, показывающая добывать, пробовать и выплавлять металлы, с большой охотой от российской публики не была принята». «Первые основания металлургии» были изданы огромным по тому времени тиражом - 1225 экземпляров. Книга была разослана на крупнейшие горные заводы и рудники Урала и Алтая, а также многим ученым и промышленникам и быстро приобрела широкую популярность.

«Первые основания металлургии» разделены автором на пять частей, следующих одна за другой в строгой логической последовательности. В предисловии Ломоносов четко определяет задачи металлургии, отделяя их от задач последующей обработки металлов методами ковки или другими способами, применявшимися на «железных» заводах. «Металлургии должность тут кончится,— пишет ученый,- когда она поставит чистые металлы или полуметаллы, в дело годные». Первая часть книги посвящена описанию свойств металлов и различных минералов, находящихся в земле. Прежде всего, дается определение самого понятия «металл». Металлом, по Ломоносову, «называется светлое тело, которое ковать можно». Далее металлы разделяются на «высокие» (т. е. благородные) - золото и серебро и на «простые» - медь, олово, железо, свинец. Первые «одним огнем без помощи других материй в пепел сожечь не можно, а, напротив того, простые чрез едину оного силу в пепел обращаются».

Ломоносов подробно характеризует свойства каждого из этих металлов (их удельный вес, ковкость, твердость и вязкость, цвет, окисляемость и др.), распространенность в природе и использование на практике. Особенно подробно он останавливается на свойствах железа, подчеркивая, что это наиболее дешевый и весьма распространенный в природе металл, хотя в отличие от других и не встречающийся в «самородном» виде.

Ученый применяет и широко распространенное теперь понятие - сталь. Он пишет о железе: «В рассуждении упругости уступают ему все металлы, которая ежели будет в нем превосходительна и с великою жестокостью совокуплена, то называется такое железо сталью».

Ломоносов придавал большое значение изучению процессов «го­рения» (т. е. окисления) металлов и продуктов окисления. «В этом состоит его гениальное предвидение значения теплот образования окислов металлов для характеристики протекания металлургических процессов».

В заключение первой части книги приводится общая характеристика железных руд и руд цветных металлов. При этом Ломоносов подчеркивает большое разнообразие руд, встречающихся в природе,- «почти всякая земля свои особливые руды имеет» ^- и важность уметь ана­лизировать руды «через пробирное искусство».

Вторая часть «Первых оснований металлургии» цели­ком посвящена рудным месторождениям и их поискам. Следующие разделы целиком посвящены горнозаводской практике. Большое внимание уделяется охране труда горняков, на­чиная от описания правильной организации подземных работ и мер по их безопасности и кончая характеристикой оградительных сооружений и одежды рабочих. Ломоносов подчеркивает роль «пробирного искусства», т. е. производства анализов исходного сырья (руды) и конечных продуктов металлургического производства.

Заключительная, пятая часть «Первых оснований металлургии» посвящена основным процессам извлечения железа и цветных металлов из руд. В книге говорится о подготовке руд к плавке - их измельчении, промывке и обжиге, т. е. обо всем том, что теперь называется обога­щением исходных материалов. Эта важная часть металлургического производства, нашедшая особенно широкое применение в наши дни, освещается в трудах М.В.Ломоносова. В пятой части речь идет о плавильных печах и процессах, в них происходящих. Ломоносов подробно описывает выплавку чугуна и железа. Он приводит конструкцию доменной печи и агрегатов для переработки чугуна в железо, останавливается на характере происходящих в них процессов и на методах плавки. Книга Ломоносова хорошо иллюстрирована многочисленными схемами и чертежами, облегчающими изучение описанных в ней процессов и механических приспособлений. Ломоносовские теории остались незыблемыми и в наше время.

В

В. Е. Грум-Гржимайло

первой четверти XX в. они были развиты замечательным русским металлургом В. Е. Грум-Гржимайло, который посвятил свой многолетний классический труд «Пламенные печи», вышедший первым изданием в 1925 г., памяти М. В. Ломоносова — «первого русского поэта, ученого, химика, металлурга и основателя гидравлический теории пламенных печей».

XVIII век вошел в историю нашей Родины как век большого подъема горнометаллургической промышленности. В этот период были заложены основы науки о металле, созданы первые технические школы - начальные, средние и высшие - для подготовки квалифицированных кадров горнозаводского дела.

Мы не случайно остановились здесь так подробно на общих законах природы, установленных М. В. Ломоносовым в его работах по металлургии и горному делу. Великому русскому ученому выпала честь создать основы современной науки о металлах. Идеи, заложенные в его классических трудах, в течение многих десятилетий развивались отечественными учеными и инженерами. Прослеживая на протяжении двух с лишним столетий историю старейшей русской научной школы - школы металлургов, мы с полным к тому основанием ставим во главу ее Михаила Васильевича Ломоносова. Его работы в области горного дела и металлургии были вызваны к жизни потребностями быстро развивающейся русской промышленности, и они хорошо послужили нашему отечеству и мировой науке. Можно добавить, что М.В.Ломоносов заложил основу многих теоретических и прикладных исследований в металлургии.

Одновременно с созданием основ науки о металлах в XVIII в. продолжала совершенствоваться техника металлургического производства. Десятки талантливых изобретателей в России и за рубежом улучшали металлургические агрегаты, повышали их производительность.

Металлургическая техника России в конце XVIII в. не уступала западноевропейской, а во многом даже превосходила ее. Уральские доменные печи, например, считались в то время крупнейшими в мире. Их высота доходила до 13 м, т.е. была почти предельной для печи, работавшей на древесном угле. Наибольший диаметр такой печи (в распаре) составлял почти 4 м, а ее недельная выработка достигала 200 - 300 т. Такая высокая производительность по свидетельству видного немецкого историка металлургии Л.Бека, была недостижимой тогда для самых больших английских домен, работавших на коксе. Размеры и производительность доменных печей того времени больше всего зависели от количества и давления воздуха, нагнетаемого в печи. Русские изобретатели XVIII в. успешно работали над совершенствованием воздуходувных устройств доменных печей. В 1743 г. крепостной мастер уральских заводчиков Демидовых Григорий Махотин предложил вдувать воздух в доменную печь не через одну, а через две фурмы. Это мероприятие улучшило работу печи и ускорило процесс плавки.

Однако этого было мало. Крупные доменные печи требовали большего давления вдуваемого в них воздуха. Эту задачу успешно решил выдающийся русский теплотехник и изобретатель Иван Иванович Ползунов (1728 - 1766). В 1765 г., за три года до английского изобретателя Смитона, он сконструировал цилиндрическую воздуходувку, заменив ею малопроизводительные меха ящичного типа.

В

П.П. Аносов

о второй половине XVIII века в России выдвинулось немало талантливых организаторов и умелых руководителей горнозаводского дела, людей просвещенных, хорошо понимавших интересы и потребности развивающейся промышленности. Кстати, нужно сказать о старейшей в России высшей горнометаллургической школе, из стен которой вышли многие крупнейшие деятели отечественной горнозаводской промышленности, прославленные ученые - специалисты горного дела и металлургии. Горный институт был основан в 1773 г. Сначала, до 1804 г., он назывался Горным училищем, затем Горным кадетским корпусом, Институтом корпуса горных инженеров, а с 1866 г. носит свое теперешнее название - Горный институт. Его воспитанниками были видные русские и советские ученые П. П. Аносов, А. П. Карпинский, В. А. Обручев, И. М. Губкин, А. М. Терпигорев, Е. С. Федоров, Н.С. Курнаков, М. А. Павлов, В. Е. Грум-Гржимайло и др.

Р

Д.К. Чернов

Н.С. Курнаков

усский ученый металловед Павел Петрович Аносов (1797-1851) в1831 г. за 23 года до того, как это сделал английский металлург Генри Клифтон Сорби, применил микроскоп для определения структуры стали. Им была разработана технология изготовления шлифов. Аносову первому удалось открыть тайну булата. Он получил сталь, не уступающую по качеству прославленной дамасской. История металлургии свидетельствует, что с древнейших времен человек стремился улучшить свойства металлов, нагревая и охлаждая их, но незнание сути происходящих процессов не давало ему возможности управлять этими явлениями. Взаимосвязь состава, структуры и свойств железа была установлена лишь в шестидесятых годах XIXв. русским ученым металлургом Дмитрием Константиновичем Черновым (1839-1921).Его имя остается связанным с двумя фундаментальными открытиями, которые были отправной точкой почти всех новых исследований стали -понятие о критических точках стали и понятие об изменениях структуры, которые сталь испытывает при термической обработке. Россия всегда была богата талантливыми людьми, а больших затрат на создание институтов, крупных лабораторий, оснащенных сложными и дорогостоящими приборами, тогда еще не требовалось. Благодаря усилиям ученых русская наука и в эти годы была на уровне мировых достижений, а во многих областях прочно удерживала первенство. Всем известен огромный вклад, который внесли в то время в сокровищницу знаний замечательные русские ученые: В.В.Петров, Н.И.Лобачевский, Д.И. Менделеев, А. М. Бутлеров и многие, многие другие. Уверенно продолжала развиваться XIXв. и наука о металле. Семена, посеянные М.В. Ломоносовым, давали обильные всходы. Десятки талантливых ученых и практиков развивали его идеи. В России складывалась серьезная научная школа металлургии, которая к концу XIX в. заняла ведущее положение в мировой науке о металле. На рубеже XIX - XX столетий русская металлургическая школа выдвинула немало талантливых ученых, внесших вклад в науку о металле. Одним из важнейших достижений науки о металлах явилась разработка так называемых диаграмм с

М.А. Павлов

остояния, и прежде всего диаграммы состояния железоуглеродистых сплавов. В этой области особенно велики заслуги Н.С. Курнакова (1860-1911) и А.А. Байкова(1870-1946).На переднем крае борьбы за металл стояли М.А.Павлов (1863-1959), И.П.Бардин (1883-1960).

В своей книге «Путь инженера» о профессии металлурга академик Бардин сказал«…у нас благородная профессия. Нам дано счастье видеть продукт своего труда, превращать бесформенные комья руды в огнедышащий металл, в чугун, в прокат, в литье - вещи нужные весомые, зримые».

Трудно переоценить также вклад в науку о металлах, внесенный школой академика А.А. Байкова.

Его ученики многое сделали для совершенствования методов получения высококачественной стали и ее термической обработки.

Б

И.П. Бардин

И.П. Бардин

ольшой путь прошла отечественная металлургия. Это был путь труда и неутомимых исканий ученых - металлургов, инженеров, техников и рабочих. Труды русских ученых - металлургов явились достойным вкладом, как в науку, так и в практику металлургического производства. Именно в России впервые зародилась и от десятилетия к десятилетию успешно развивалась наука о металле, сложилась прославленная школа ученых - металлургов, традиции которой передавались от одного поколения ученых к другому. В историческом прогрессе развития материальной базы культуры человеческого общества металлы всегда играли первостепенную роль. Их значение не уменьшилось и в нашу эпоху, когда многие функции металлов перешли к синтетическим материалам.

Еще долгие годы металлы будут верно, служить людям. Российские ученые – металлурги будут вносить вклад в развитие производства металлов и сплавов, в разработку теоретических основ металлургии, и будут отдавать свои силы и знания укреплению металлургической базы страны.

Заключение

Как только не называют наше время - космической эрой, веком кибернетики и автоматики, эпохой генной инженерии и атомной техники. Каждое из этих определений верно, но не всеобъемлюще. Более точно звучит «железный век». И на самом деле: без железа нет авиации и космонавтики, нет кибернетики и автоматики, нет генной инженерии и атомной техники. Академик А.Е.Ферсман писал: «железо не только основа всего мира, самый главный металл окружающей нас природы, оно основа культуры промышленности, оно орудие войны и мирного труда. И трудно во всей таблице Менделеева найти другой такой элемент, который был бы так связан с прошлыми, настоящими и будущими судьбами человечества». Железо - это основа всей современной земной цивилизации. Нет сомнений, что в начале третьего тысячелетия нашей эры, железо останется основным конструкционным материалом, из которого строят машины и механизмы, мосты и суда, приборы и инструменты.

Железо сегодня — важнейший металл цивилизации, сохранится ли такое положение впредь или керамические и прежде всего высокополимерные материалы постепенно вытеснят этот металл? не являемся ли мы свидетелями конца "железного века"? Каково ваше мнение?

Контрольные вопросы

1. Почему металл является фундаментом цивилизации? Так ли это?

2. Почему в первобытную эпоху металлы не имели никакого значения, а в последующих общественно-экономических формациях постепенно становились важными и нужными для людей?

3. Какие металлы входили в состав « семи металлов древности»?

4. Какие первые самородные металлы научился обрабатывать человек?

5. По какой причине в древности железо было окружено ареалом таинственности?

6. Что такое металлы?

7. В чем отличие чистых металлов от сплавов?

8. Для чего необходимо изучать особенности поведения и специфические свойства металлов?

9. Что вам известно о научном наследии М.В.Ломоносова в области исследований по металлургии.

10. Что вы знаете о вкладе в металлургию выдающихся ученых-металлургов: М.В. Ломоносов; В.Е. Грум-Гржимайло; Н.С. Курнаков; А.А. Байков; М.А.Павлов; И.П.Бардин?