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.
Поэтому сталь для резцов нужна не только очень твердая. Она еще не должна размягчаться от сильного нагрева.
Как сталь делают твердой, ты уже знаешь - прибавляют в нее марганец, хром, и еще кремний. Потом увидишь, что и другие металлы придают стали большую твердость. А для того чтобы резцы не размягчались, когда сильно нагреваются, в сталь прибавляют редкие металлы, обычно даже не один, а несколько разных металлов.
Редкие металлы
Редкими называют не только металлы, которых в земле очень мало, а и те, которые трудно добывать. Одни никак не хотят отделиться от минералов, в которых содержатся. Другие так запрятались, что их и обнаружить нелегко. Приходится выдумывать всякие хитрые, очень сложные способы - как найти нужный металл и как извлечь его из руды. Иной раз, чтобы получить один килограмм редкого металла, приходится добывать десятки тысяч килограммов руды. Бывает и так, что редкие металлы содержатся не в руде, а вкраплены крохотными кусочками, величиной с песчинку, в камни. Такие металлы тоже очень трудно добывать.
Из семидесяти металлов пятьдесят пять редких. И, узнав их свойства, люди почти все редкие металлы заставили работать, для каждого нашли важное дело.
Но сейчас нам с тобой нужны те редкие металлы, которые помогают резать сталь и делают ее еще крепче, чем сталь с хромом.
Таких металлов немало, первый из них
Титан
В сказаниях древних греков титанами называли богатырей, вступивших в борьбу с богами.
И очень метко ученый, который первым нашел титан, дал металлу это богатырское имя.
Титан на вид неприметный - тусклый, светло-серый. В земле его много, но еще сто лет, после того как его открыли, не удавалось получить чистый металл без примесей. Потому его и называют редким.
Титан довольно мягкий, а покроешь совсем тонким слоем этого металла броню танка - и она становится намного прочнее.
Титан легко выдерживает очень высокую температуру. Поэтому и его добавляют в сталь, из которой изготовляют резцы, - в инструментальную сталь.
Титан - металл не только на редкость прочный, но и удивительно стойкий. Его трудно "вывести из себя": чтобы расплавить титан, требуется температура выше полутора тысяч градусов. Такой жар и вообразить себе трудно. И еще титан ржавчины не боится! Даже кислота его не разъедает. Это очень ценное свойство - можно титаном покрывать стенки сосудов, в которых хранят кислоты.
Титан очень легкий, почти такой же легкий, как алюминий, да еще в шесть раз прочнее его. Где требуется легкость вместе с прочностью? Правильно, в авиации. Из сплавов титана делают те части современных сверхзвуковых самолетов, на долю которых выпадает самая большая работа. Поэтому титан часто называют металлом нашего времени.
Но его называют и металлом будущего - титан очень нужен космосу: его используют, чтобы строить спутники и космические ракеты.
Да и на земле ему дел хватает. Кузов автомобиля из титанового сплава не ржавеет, в два раза легче, чем кузов из листовой стали, и гораздо прочнее. Пока таких кузовов не делают - это будет возможно, когда ученые найдут более дешевый способ получать титан и его сплавы.
Удивительно ведет себя сплав титана с никелем. Если измять, искорежить деталь, сделанную из этого сплава, а потом нагреть ее, то металл "выздоровеет": расправится и примет прежнюю форму, безо всякого ремонта станет таким, каким был раньше. Представляешь, как легко выправлять погнутые в авариях кузова машин, если делать их из сплава титана с никелем? Но это - тоже пока дело будущего.
Открыли еще много полезных свойств титана.
Белила делают из металлов. Сперва их приготовляли из соединений свинца. Но свинцовые белила вредны для здоровья - они ядовитые. Потом стали делать белила из другого металла - цинка. Цинковые белила не ядовиты. Но самые лучшие белила получаются из двуокиси титана. Они не только безвредны, но и не темнеют от времени. Много замечательных старинных картин так потемнели, что их с трудом рассмотришь. Это из-за свинцовых белил. Очень жаль, что тогда не знали о титане.
А видел ты вещи из белой резины? Она белая потому, что в нее прибавлен титан.
А как сделать бумагу непрозрачной? Прибавить в нее титан.
А как сделать стекло тугоплавким? Прибавить титан.
Вот какой полезный металл!
Но мы с тобой далеко ушли от того, о чем начали говорить: чем резать сталь.
Значит, можно делать резцы из стали, в которую прибавлен титан. Титан один из главных металлов, которые трудятся в металлургии. А как быть, если нужно резать сталь, в которую прибавлен хром? Ты помнишь, что хром самый твердый изо всех металлов, потому его и прибавляют в сталь для танков.
В сталь для резцов тоже можно прибавить хром. Но этого мало. Нужно сплавить сталь с несколькими другими металлами, тогда можно сделать резцы, которые самую твердую хромовую сталь будут резать.
Один из металлов, который вместе с титаном прибавляют в сталь, называется
Молибден
Молибдена, как и титана, в земле немало. А добыть из руды чистый металл - долгая и трудная работа. Но ничего не поделаешь, приходится эту работу проделывать, потому что молибден нам очень нужен.
Почему и для чего он нужен, узнали случайно. В старину славились своей прочностью дамасские кинжалы и японские мечи. Равных им в мире не имелось. Они были такие твердые, что могли перерубить всякий другой меч или кинжал. А остры они были так, что перерубали шелковинку на лету. Труднее задачи для острия не придумаешь. И еще было у них одно замечательное качество острие не тупилось.
И в Дамаске - столице азиатской страны Сирии - и в Японии мастера строго хранили тайну изготовления мечей и кинжалов. Они по секрету передавали ее своим сыновьям или подмастерьям. Случилось так, что в обеих странах последние мастера умерли, никому не передав тайны. И потом целые века никто не мог разгадать их секрета. Только лет сто пятьдесят назад русский инженер П. П. Аносов после долгих лет труда сумел сделать клинок, равный дамасскому. А недавно была открыта тайна японских мечей: оказалось, что в сталь, из которой их ковали, добавлялся молибден.
Вот тогда и стало ясно, как важен этот металл: добавишь его в сталь - и можно изготовлять долговечные острые резцы.
У молибдена есть еще качество, которого старинные японские мастера, вероятно, не знали. Оно и не нужно было для мечей. А вот для резцов, обрабатывающих сталь, очень важно: молибден еще более тугоплавкий, чем титан. Очень прочные получаются резцы: сталь + хром + титан + молибден +...
Как, еще что-нибудь нужно? Да, очень! Сейчас узнаешь, что именно, только прежде закончу про молибден.
Когда подбавили молибден в сталь для танков и эти танки вышли в бой, оказалось, что нет снаряда, который мог бы пробить их броню. Потом, конечно, сумели и для снарядов найти сталь покрепче. А тогда и броню начали делать другую, еще крепче. Так в войнах и шла все время борьба между броневой сталью и снарядной - какая окажется крепче.
Борьба эта могла идти потому, что есть тысячи способов изготовлять прочную сталь, прибавляя в нее другие металлы: то совсем немного, то побольше. И у каждого сорта такой специальной стали будут свои свойства, отличающие ее от других сортов.
Я рассказал только о некоторых, самых важных присадках к стали, чтобы познакомить тебя с разными металлами, с их свойствами.
Кстати, хочешь посмотреть, как выглядит молибден? Это очень просто. Взгляни на электрическую лампочку. Светящаяся нить держится на тонких стерженьках. Они сделаны из молибдена. А нить из какого металла?
Но подожди, нас еще ждут резцы, которые сделаны из стали + хром + титан + молибден +
Вольфрам
Вольфрам изо всех металлов самый-самый тугоплавкий. Вот это свойство и сделало его таким важным для нас. Нужно вольфрам нагреть до 3400 градусов, чтобы он расплавился! А это возможно только в электрической печи. Многие металлы при такой температуре обращаются в пар. А чтобы вольфрам обратить в пар, нужно его отправить на поверхность солнца. Там как раз подходящая для этого температура - 6000 градусов.
Помнишь, когда открыли секрет японских мечей, оказалось, что их делали из стали с молибденом. А в стали дамасских клинков нашли вольфрам. Значит, одно важное свойство вольфрама мастера знали уже несколько веков назад: подбавишь его к стали - и можно делать очень острые, нетупящиеся лезвия кинжалов или мечей.
Но главное свойство вольфрама - тугоплавкость - сумели использовать только недавно.
Резец, сделанный из сплава стали с хромом, титаном, молибденом и вольфрамом, срезает за одну минуту два километра стружки со стальной заготовки. Два километра! Столько за минуту проходит самый быстрый поезд.
