Есть еще и другой способ варить сталь - в больших сосудах, по форме похожих на груши. Сосуды снаружи стальные, а внутри выложены кирпичом. В конвертеры - так называются эти сосуды - заливают жидкий чугун и продувают его очень сильной струей воздуха. Большая часть углерода соединяется с кислородом воздуха и уходит из чугуна. Получается сталь.
Поначалу конвертеры делали небольшими. За один раз они давали стали гораздо меньше, чем мартеновская печь, да и сталь получалась хуже: в ней оставались вредные примеси, которые были в чугуне. Такая сталь не для всех изделий годилась. Постепенно конвертеры подросли, и ученые нашли способ получать в них сталь лучшего качества.
Теперь большую часть стали, вместо того чтобы варить в мартеновских печах, варят в конвертерах.
Этот способ по имени его изобретателя, инженера Бессемера, называют бессемеровским процессом.
Нам нужны разные сорта железа
Я уже говорил, что чистое железо - большая редкость. Химики могут приготовить его лишь долгим и сложным путем.
Но чистое железо нам ни к чему. Это очень непрочный материал - из него никакой полезной вещи не сделаешь. Прочность ему придают примеси. Одну из этих примесей ты уже знаешь - углерод. Если его много в железе, металл называют чугуном, если мало - сталью.
Чугун и сталь - главные сорта железа.
Но и сталь-то нам нужна разная. Для космической ракеты одна, для часовой пружины другая, для перочинного ножа третья.
Иногда нужна сталь очень твердая, иногда гибкая, а иногда такая, чтоб ее можно было остро отточить.
Как получают нужный сорт стали?
Пока сталь варится, в нее добавляют другие металлы - то один, то другой, то помалу, то побольше. Такие приправы - их называют присадками друзья железа, верные его спутники.
Вот, например, нужна очень крепкая сталь. Тогда в нее добавляют
Марганец
Ты знаешь черный порошок, который продается в аптеке - марганцовокислый калий? Кинешь в стакан с водой несколько крупинок порошка, вода становится розовой. Побольше бросишь - станет лиловой. Тебе, наверное, приходилось промывать так называемой марганцовкой царапину, чтобы не загрязнилась, или полоскать ею горло, когда болит.
Это лекарство приготовлено из металла - марганца. Его в земле много. Он всегда есть и в железной руде. А оттуда попадает в чугун и в сталь. Но чтобы сталь была прочнее, в нее нужно еще марганца добавить. Сталь с марганцем может служить очень долго. И, главное, не боится никаких ударов, даже самых сильных. Интересно, что сам-то марганец хрупкий - от легкого удара крошится. А сталь он делает крепче.
Хорошо, значит, теперь у нас есть сталь, которая не расколется, хоть бей ее стопудовым молотом.
А какая нужна сталь, например, для подводной лодки? Такая, чтобы не ржавела.
Тут надо тебе рассказать, откуда берется
Ржавчина
Ты видел достаточно ржавых гвоздей, ножей и других железных вещей. А вот отчего железо ржавеет, может, и не знаешь.
Я уже говорил, что у железа есть могучий враг - кислород. Огромные доменные печи и приходится строить для того, чтобы выгнать из железной руды кислород.
Но вот беда. Человек, если у него есть враг, борется с ним или хотя бы старается не встречаться. А железо стремится к своему врагу - жадно поглощает кислород из воды и воздуха. И от этого заболевает.
Сперва на поверхности чугуна или стали появляется рыжая сыпь. Потом она проникает в глубь металла. Железо теряет прочность, крошится - и тут ему приходит конец. Оно уже никуда не годится, можно на свалку выбрасывать. А потом со свалки его отправляют в мартеновскую печь. Помнишь, я говорил, что вместе с чугуном и рудой в мартен загружают и железный лом? Этот лом стальные и чугунные вещи, погибшие от ржавчины.
Особенно быстро ржавеет мокрое железо.
Алюминий ведет себя иначе. Приходилось тебе видеть новую алюминиевую кастрюлю или ложку и рядом старую? Вероятно, видел. Не знаю только, заметил ли, в чем между ними разница. Новая блестит, как серебряная, а старая не блестит, и цвет у нее немного изменился - она стала темнее.
Это все тот же кислород виноват. Он на воздухе соединяется с алюминием. Но только с его верхним слоем. Вот в чем его отличие от железа! Алюминий с кислородом, или, как говорят, окись алюминия, образует тонкую прочную пленку на поверхности металла. И эта пленка не пускает кислород дальше, в глубь алюминия. Металл потерял блеск, зато стойко будет сопротивляться ржавчине, не то что железо. Это очень важное качество алюминия. Если б он насквозь ржавел, нельзя было бы из него самолеты строить.
Знаешь, как много железных вещей гибнет от ржавчины? Если в городе за год появилась, скажем, тысяча новых стальных вещей или машин, то за этот же год тут выбросили триста стальных вещей и машин, погибших от ржавчины.
Когда на заводе или в совхозе заржавела машина или какая-нибудь ее часть, это сразу можно заметить и заменить ее.
А если бы подводная лодка в плавании заржавела? Ведь вода могла бы просочиться сквозь больную сталь, и тогда лодке не всплыть.
Нет, такого не будет. Не заржавеет подводная лодка. Не позволит
Хром
Это тоже металл. Самый твердый из всех металлов.
Ему много дела нашли. Ты его на ногах носишь - кожу для ботинок, чтобы дольше носились, пропитывают раствором, в котором есть хром. Такую кожу и называют хромовой.
Но это не главное.
Хром не только кожу, но и сталь делает крепче. Его немного подбавят в сталь, когда она варится, такой получается твердый сплав, что из него танки можно делать. И броню для боевых кораблей. И стволы пушек.
А если побольше хрома прибавить, тогда получится сталь для подводных лодок. Она не ржавеет. И поэтому называется
Нержавеющая сталь
Вот здорово! Почему же тогда совсем не избавиться от ржавчины? Варить бы всю сталь с хромом и не знать заботы. Или еще иначе можно: готовую стальную вещь сверху покрывать тонким слоем хрома. Такой способ есть - это так называемое хромирование стали.
Но нельзя так со всей сталью поступать. Получится очень дорогой металл. Добыть хром из руды да приготовить его так, чтобы можно было со сталью соединить, обходится недешево. А кроме того, очень твердая сталь годится не для всякого дела.
Есть и другие способы предохранить сталь от ржавчины. Например, покрыть стальную вещь масляной краской. Краска не пропустит к стали ни воды, ни воздуха. Борта теплоходов и других кораблей обычно покрывают снаружи масляной краской. И зорко следят, чтобы краска нигде не сошла. Отколупнется где-нибудь немного краски - и в этом месте появится ржавчина, которая начнет разъедать сталь.
А когда с завода отправляют какие-нибудь машины, их густо покрывают смазочным маслом. Оно тоже не пропускает ни воздух, ни воду. Но масло годится только на время, пока машина в пути. Когда надо ее в работу пускать, приходится масло стирать или смывать.
Впрочем, есть и еще один способ сделать сталь нержавеющей. Покрыть ее тонким слоем металла не такого твердого, как хром. Лучше всего для этого подходит
Никель
Большую часть нержавеющей стали делают с никелем. Этот металл по цвету похож на серебро, только с желтоватым оттенком. Можно поверхность стали покрыть пленкой никеля. Так делают, например, никелированные чайники, кофейники.
Но чаще добавляют никель в сталь, когда она варится. Такую сталь ржавчина никогда не съест.
Те из вас, кто бывал в Москве, наверное, видели, как украшена нержавеющей сталью станция метро "Площадь Маяковского". Нержавеющая сталь, соединенная с хромом или никелем, вероятно, есть и у тебя дома. Из такой стали делают ложки, вилки. И ножи делают. Только если они с хромом, остро наточить их трудно. Это потому, что хром твердый. Нержавеющие вилки и ложки довольно легкие, по цвету они немножко темнее серебра. А если есть у вас дома ложки и вилки потяжелее, похожие на серебряные, то они уже из другого сплава, без стали: из никеля, меди и цинка. Такой сплав часто называют "новое серебро". Никель идет для изготовления разных вещей, деталей машин. Только редко пользуются чистым никелем; гораздо чаще сплавляют его со сталью, иногда с медью.
Но и никель не поможет нам всю сталь делать нержавеющей. Еще дороже хромовой стали получится. Да и не хватит никеля - не очень много удается его добывать.
Чем резать сталь
Стальным перочинным ножом ты легко чинишь карандаш. Легко не только потому, что нож острый: отточи остро деревянную щепку - ею все равно карандаш не очинишь. Сталь гораздо тверже дерева, потому и режет его без труда.
А чем резать сталь? Ведь части будущих машин приходится обтачивать на станках, чтобы придать им нужную форму. Щепкой карандаш не очинишь, а специальными стальными ножами - их называют резцы - сталь можно резать. Только сталь для резцов нужна не простая, а тверже той, которую она режет.
Но одной твердости мало. Когда на станке обтачивают стальную деталь, она быстро вращается. Резец трется о деталь и от трения очень сильно нагревается. А горячий резец становится мягким. И уже не может резать.
