Если готовый стальной предмет вновь нагревать до температуры 1500 °C, то все ранее наблюдавшиеся явления будут проходить в обратной очередности. Впрочем, люди научились это использовать для так называемой тепловой обработки, которая сводится к нагреванию, а затем охлаждению сплавов для изменения их структуры, а значит и свойств, без изменения формы и размеров.
Тепловая обработка дает нам чрезвычайно большие возможности повышения столь важных свойств металлов и сплавов, каковыми есть твердость, сопротивление, прочность и многие другие. И нет ничего удивительного в том, что сегодня она стала большим и очень важным разделом техники и науки.
Правда, свойства материалов можно изменять не только тепловой обработкой. Свойства металлов значительно повысятся, если добавить к ним хром, никель, ванадий, молибден и многие другие металлы. В таком случае одновременно пользуемся и тепловой обработкой и добавлением сплавов.
В ближайших номерах нашего журнала мы хотим познакомить вас, дорогие читатели, с методами тепловой обработки и влиянием компонентов сплавов на свойства стали. А теперь поговорим немного о истории железа и стали.
Правда ли, что человек открыл сначала медь, потом олово и сплавы меди с оловом, называемые бронзой, а лишь спустя несколько тысяч лет железо? Вполне вероятно, ибо такую последовательность подсказывает нам история: после каменного века примерно 5 тысяч лет до нашей эры пришла эпоха бронзы, а ее сменила эра железа, которая продолжается до сего времени.
В действительности железо было открыто почти в то же самое время, что и медь, а может быть даже и раньше. Залежи железных руд многочисленны и есть во всех частях земного шара. А вот залежи медных руд, а особенно чистой меди, необычайно редки. Еще реже встречается олово.
Получение металла в древнем Египте.
Различные инструменты и оружие из бронзы (археологические раскопки).
Получение железа из руд, в противоположность меди, довольна несложное. Первые «металлургические печи», так называемые железоплавильные горны, в которых в далекой древности получали железо, представляли собой вырытые в земле ямы глубиной и диаметром примерно в 50 сантиметров. Руда в таких ямах, соприкасаясь с раскаленным древесным углем, превращалась в железо. И всё же, зная способ получения железа, человек занялся медью и бронзой.
Вырытые в земле ямы — "железоплавильные горны" в древней Польше.
Железо, получаемое в примитивных горнах, содержало слишком мало углерода, примерно 0,1 процента или даже меньше. И здесь хотелось бы выяснить, что сейчас чистым железом называется химический элемент, снабженный символом Fe. Раньше же железом называли сплав железа с углеродом, то есть то, чем есть сейчас сталь.
Чистое железо, точно так же, как и сплав с малым содержанием углерода, является материалом чрезвычайно гибким и мягким. Это, с одной стороны, было удобно при изготовлении железных предметов, например, мечей или кинжалов, а, с другой стороны, такие предметы все же не могли достаточно хорошо служить свою службу, так как режущие кромки были слишком мягкими и ломкими.
Бронза была материалом. лучшим, чем мягкое железо, не покрывалась ржавчиной и отличалась красивым цветом. И ничего нет удивительного в том, что человек предпочел бронзу, оставляя железо как ничего не значащий металл.
Прошло несколько тысяч лет, прежде чем человек обнаружил, что добавка углерода до неузнаваемости изменяет свойства чистого железа. Если, например, к железу добавить 0,4 процента углерода, то полученную сталь можно закалять. Нагретая до 900 °C, а затем охлажденная погружением в воду или другую жидкость, сталь становится очень прочной и твердой. Закалка стали — это и есть одна из форм тепловой обработки металлов.
После того, как человек научился получать сталь, применение железа непомерно расширилось. Многие предметы обихода, а особенно оружие, стали изготавливать из стали. Из нового закаленного металла делали топоры и мечи, которые не могли уже сравниться с бронзовыми ни прочности, ни по красоте. Именно это явилось причиной перехода от бронзы к железу. За начало эпохи железа принято считать 1000 год до нашей эры, а родиной железа была территория, расположенная в восточной части Средиземного моря. В Польше эпоха железа началась немного позднее, примерно в 700 году до нашей эры.