История изобретения нержавеющей стали. Часть 1.

На первый взгляд, в истории изобретения нержавеющей стали всё кажется предельно ясным: официальным годом изобретения считается 1913, а изобретателем – английский металлург Гарри Бреарли (Harry Brearley). Но мало кто знает, что на самом деле в этой истории приняли участие многие другие ученые, а процесс изобретения растянулся на долгие годы на рубеже XIX-XX веков.

Как это нередко случается в научном мире, изобретению, а вернее, открытию Бреарли предшествовала непрерывная цепочка последовательных, а порой и параллельных независимых наблюдений, изобретений и открытий, совершаемых учеными, металлургами и инженерами из разных стран на протяжении почти 100 лет с 1820 года.

Данной статьей мы начинаем серию публикаций, из которой читатель узнает подробности этой длинной истории.

Как же все было на самом деле, и какова роль Гарри Бреарли в появлении нержавеющей стали и предметов из нее в нашем обиходе? Давайте разбираться.

Начало истории изобретения нержавеющей стали было положено практически одновременно двумя несвязанными между собой научными изысканиями. В далеком 1820 году, находясь еще в самом начале своего научного пути, величайший английский

физик-экспериментатор, химик, основоположник учения об электромагнитном поле, открывший электромагнитную индукцию, Майкл Фарадей (Michael Faraday) совместно со своим коллегой Стоддартом проводит опыты по добавлению к железу никеля и отмечает, что полученный сплав отличается стойкостью к воздействию кислот.

Об этом наблюдении была сделана научная публикация, которая в 1821 году привлекла внимание Пьера Берьте (Pierre Berthier) – французского горного инженера, геолога, впервые обнаружившего бокситы на юге Франции, а также открывшего названный в его честь минерал бертьерит. Он проводит похожие эксперименты, но в качестве легирующей добавки использует хром. В результате своих опытов Бертье обратил внимание на устойчивость сплава железа с хромом к воздействию кислых сред и атмосферы и предложил использовать полученный сплав для изготовления столовых приборов.

Дело в том, что до изобретения нержавеющей стали с приборами для принятия пищи существовала проблема: ложки, вилки и ножи приходилось постоянно шлифовать от образовывавшейся ржавчины, портившей к тому же вкус пищи, либо использовалось дорогостоящее столовое серебро, которое могли себе позволить лишь весьма состоятельные семьи. Но полученный исследователем железохромовый сплав обладал другим серьезным недостатком: он был очень хрупким – с ним было трудно работать, поэтому идея П.Берьте была реализована только через 100 лет.

Причина хрупкости крылась в составе. В то время науке был еще неизвестен способ получения свободного от углерода хрома, поэтому к железу вместе с хромом добавлялось и большое количество углерода. В итоге, получался состав с неправильным соотношением этих элементов: недостаточным для стойкого антикоррозионного эффекта содержанием Cr и высоким содержанием C, который, во-первых, придавал сплаву повышенную хрупкость, а во-вторых, препятствовал образованию на поверхности защитной пленки оксида хрома, которая, как известно, и делает сплав нержавеющим. Но ученые не могли этого знать: чистый хром, а поэтому и сплав с оптимальным соотношением углерода и хрома металлургам того времени были недоступны, и изучить влияние этих элементов на результат они не могли.

Низкоуглеродистые нержавеющие стали с высоким содержанием хрома, приближенные по составу к современным эталонам, стали доступны значительно позже вместе с развитием химии и металлургии.

В 1859-1965 годах русским ученым, академиком Петербургской академии наук Николаем Николаевичем Бекетовым были заложены принципы алюминотермии – восстановления металлов из их оксидов алюминием при воздействии высокой температуры.

Для металлургов в конце тоннеля забрезжил свет надежды на получение очищенного от углерода хрома.

Однако алюминий в то время стоил дороже золота (известен случай, когда европейские химики, желая показать свое глубочайшее уважение и почтение известному на весь мир российскому ученому Д.И.Менделееву, подарили тому часы, сделанные пополам из золота и алюминия), поэтому в промышленных масштабах получение чистого хрома из его оксида этим путем стало доступно только с открытием Чарльзом Холлом в США и Полем Эру во Франции в 1890 году сравнительно дешевого способа производства алюминия электролизом глинозёма.

Тем не менее, металлурги не оставляли идею изготовить нержавеющий сплав. Впервые заявка на патент на получение коррозионностойкого сплава была подана в 1872 году английскими учеными Вудсом и Кларком. Они первыми предположили, что нержавеющая сталь должна содержать большое количество хрома – не менее 35%. Но их начинания так и не получили никакого развития.

Тремя годами позже французский металлург Брюстлейн предположил, что для достижения успеха в создании нержавеющего сплава с высоким содержанием хрома очень важно добиться при этом низкого содержания углерода – не более 0,15%.

Таким образом ученое сообщество сделало следующий шаг на пути получения нержавеющей стали, но, тем не менее, эталонный рецепт из-за недостатка технологий так и не был выведен в то время.

Продолжение истории изобретения нержавеющей стали читайте в следующем посте.

#Историяизобретениянержавеющейстали #Нержавеющаясталь