Научное исследование П. П. Аносовым булатной стали
иследования булата, предпринятые Аносовым, были творчеством подлинного ученого, инженера, исследователя. У Аносова не было примера, не было никаких руководств; существующие руководства «оказывались или недостаточными» или «несообразными», данные зарубежных ученых были несостоятельными. «Оставалось прокладывать новый путь»,— говорил Аносов82.
Путь исследователя был длителен и тяжел. Чтобы решить поставленную задачу, потребовалось десять лет напряженной систематической творческой работы. В проблему о булате Аносов вложил поистине гигантский труд: «чем больше я знакомился с делом,— писал он,— тем больше убеждался, что успехи мои ничтожны и труд составляет океан, который надлежало переплывать многие годы, подвергаясь различным случайностям»83.
На пути к достижению цели у Аносова было не мало трудностей. Но он преодолел их, «переплыл океан», благодаря горячей любви к делу, научной инициативе и неутомимому труду.
Аносов не только решил поставленную задачу, но и расширил ее рамки. Его заслуги бесспорны и общепри-
знанны. Он достиг того, к чему стремились известные металлурги всего мира, но чего не достиг ни один из них.
Однако некоторые исследователи и авторы печатных работ, даже в наше время, несмотря на известное признание заслуг Аносова, не считают путь, которым он шел к раскрытию секрета булата, научным. Это видно хотя бы из оценки его деятельности, которая дана Л. Гумилев-ским в книге «Русские инженеры». Отдавая должное его огромному вкладу в отечественную технику, Л. Гумилев-ский делает оговорку: «надо, впрочем, отметить, что Аносов был еще далек от научно-исследовательного метода в своем деле. Он действовал, как и все металлурги до Чернова, опираясь на опыт и «инженерное чутье».
Подобную оценку можно объяснить только тем, что автор книги «Русские инженеры», повидимому, не пользовался первоисточниками, не подвергал тщательному изучению печатные работы Аносова, как, впрочем, делали это и другие авторы до него.
Обычно главным доводом авторов, пытающихся ставить под сомнение научный метод Аносова, является большое количество опытов, которые были проведены им для разрешения проблемы булата. Между тем это отнюдь не порок Аносова, а его преимущество. Если производственные опыты необходимы настоящему ученому вообще и всегда, то тем более они были необходимы Аносову в условиях современной ему исторической обстановки, когда техника находилась на крайне низком уровне, не было никакой исследовательской базы, познания в области металлургии были ничтожными,— когда все, начиная с оборудования, нужно было создавать собственными руками.
Аносов, не испугавшись трудностей, именно избрал более длинный и трудный путь продолжительных кропотливых опытов вместо того пути, по которому шли английские ученые, добивавшиеся получения образцов индийских материалов — руды, тиглей, дерева, листьев, чтобы воспроизвести приготовление булата.
Творческий путь Аносова ясен и описан им самим. В его опытах красной нитью проходит определенная идея исследования.
Изучая образцы древнего булата, исследователь ставил основной задачей — определить технологию производства булатной стали, как метод, который мог быть затем использован широко для получения качественной стали. Сам по себе булат только символизировал качественную сталь.
Аносов решал задачу, проводил исследования по определенному плану, который и в наши дни, через сто с лишним лет, может сделать честь любому исследователю, занятому разработкой нового технологического процесса.
План Аносова обнимал собою круг следующих вопросов:
1. Изучение образцов изделий для воспроизводства их технологии (главным образом, изучение взаимосвязи рисунка и свойств булата).
2. Проверка опытом взглядов современников (исследование влияния алюминия, платины и других присадок).
3. Исследование факторов, могущих оказать влияние на образование рисунка (условий кристаллизации, легирующих примесей, шлаков, метода плавки и т. д.).
4. Исследование роли углерода в различных его формах.
5. Разработка режима на базе опытных данных и постановка производства булата в заводском масштабе.
Путь, как видим, вполне последовательный, логичный.
Исследовательский метод Аносова был необычным для того времени. Для исследования материала, с которым ему приходилось работать, он в 1831 г. применил микроскоп. Это было беспримерным явлением в мировой практике изучения металла. Английский ученый Генрих Сорби, впервые в западной Европе применивший микроскоп лишь в 1864 г., опоздал более чем на тридцать лет.
Проблема получения булатной стали была сложна. Надо было решить много вопросов. Аносов ставит в широком масштабе опыты в производственной обстановке. Опытами он стремится познать тайну булата.
Отличительной чертой булатной стали, как мы сказали выше, был рисунок — узор на ее поверхности. Европейские ученые, рассматривая рисунок на стали как внешний, дополнительный признак, не увязывали его с природой и свойствами стали. Примечательно, что даже в начале XX века французский металлург Ле-Шателье, считавший, что хороший металл должен обладать однородной структурой, Утверждал: «чем красивее структура, тем она хуже с точки зрения практики».
Изучая различные булатные клинки, Аносов обратил главное внимание на рисунок и его особенности в разных сортах булатной стали. Опыты привели Аносова к выводу: рисунок характеризовал кристаллическое строение металла — «кристаллование», следовательно, он должен быть тесно связан с природой самого металла.
«Наружные признаки,— указывал Аносов,— суть следствия химического состава и тех физических условий, которые более или менее благоприятствуют к принятию определенного вида, данного природою каждому роду тел».
Этим взглядом впервые устанавливался один из важнейших законов металловедения — зависимость свойств металла от кристаллического строения.
Каким же образом Аносов пришел к решению этого вопроса? Может быть, он ездил в страны Востока, прожил там много лет и выведал секрет у восточных мастеров, как это пытаются представить некоторые малосведущие авторы, пишущие об Аносове?
Авторы, не имеющие представления о научном творчестве Аносова, возводят обычно само открытие им тайны булата в легенду — порой красивую, порой пошлую, но всегда неправдоподобную.
Таким авторам Аносов представляется бродящим по Индии или в песках Аравии, переодетым дервишем или закутанным в бурнус, замешавшимся в пестрой толпе восточных базаров, разыскивающим лучшие восточные клинки и пытающимся узнать тайну их изготовления — проникнуть в мастерские восточных мастеров хитростью, обманом, подкупом.
Например, одна из книг, где упоминается имя Аносова,— «Урал — земля золотая» рассказывает, что Аносов с оружием в руках вырывает секрет изготовления булата у восточного купца, напав на него в пустыне после долгого преследования.
Подобных небылиц немало также в изданной недавно книге ленинградского писателя Федорова «Тайна булата».
Хорошо сказал об авторах, изощряющихся по части разных выдумок об Аносове, наш современник — знатный сталевар Златоустовского металлургического завода В. Амосов в своей книге «Мы — советские сталевары»:
«Секрет булата был открыт нашим русским инженером П. П. Аносовым. Однако, к этому замечательному открытию много неправды прибавили. Писали, будто бы Аносов по восточным странам долгие годы путешествовал и выпытал секрет булата у какого-то старика в Багдаде. Выдумали это, вероятно, люди, которым охота принизить русского человека: куда, мол, ему самому такое дело сделать».
П. П. Аносов никогда не был на Востоке и никогда не пытался получить недостойным путем каких-либо ценных данных ни о свойстве булата, ни о методах его производства. Сам Аносов писал: «сведения наши о приготовлении булата в Азии столь ограничены, что в чих нельзя найти руководства».
Попытки англичан получить какие-либо данные о производстве булата на Востоке путем сбора различных сведений кончились неудачей. Это еще более убедило Аносова в правильности его взгляда, что этот путь не даст ничего. Аносов изучал образцы булата, которые ему удавалось найти в России. «Образцами древних -булатов,— сообщал он,— я имел случай пользоваться от военного губернатора В. А. Перовского, обладающего богатым собранием азиатского оружия, который принимал особое участие в моих изысканиях и способствовал к приобретению сведений о булатах... Впоследствии я видел многия собрания в С.-Петербурге. Достопримечательнейшие из них и богатейшие находятся в Царско-сельском арсенале, а также в частных собраниях».
У Аносова как исследователя был один путь — тщательное изучение имеющихся образцов. Этим путем он установил, что разным типам булатов отвечают и различные рисунки — узоры. Различие же в рисунках обусловливало разницу в качестве.
По общему характеру рисунка Аносов различал пять разных типов макроструктуры стали: полосчатый, струистый, волнистый, сетчатый и коленчатый.
Лучшими по качеству были коленчатый и сетчатый, худшим — полосчатый, у которого «узор состоит преимущественно из прямых, почти параллельных линий».
Установление Аносовым связи между рисунком, т. е. макроструктурой и свойствами, определило весь ход его дальнейших опытов. Опыты были направлены на систематическое изучение факторов, могущих оказывать влияние на рисунок, то есть на кристаллическое строение и на структуру.
Естественно, что важнейшим из этих факторов Аносов считал химический состав стали, в том числе основную примесь — углерод. Аносов тщательно изучал влияние химического состава и то, что кажется теперь нашим современникам ненужным, было вызвано необходимостью. С одной стороны, надо было установить определенные закономерности, которые по состоянию науки в то время были еще неизвестны; с другой,— опровергнуть некоторые несостоятельные воззрения.
Для примера можно привести ту часть работы Аносова, которая посвящена изучению влияния углерода на качество стали.
Аносов вел опытные плавки с введением различных составляющих. Здесь были и полевые цветы, и листья, и дерево, и алмазы, которые, главным образом, и вызывают улыбку наших современников. Однако, направленность исследования Аносова ясна. Опытами он стремился установить, играет ли роль углерод сам по себе, как элемент, или важна форма, в которой он присаживается. Эта идея впервые в мировой практике возникла у Аносова и в этом он значительно опередил своих современников;
Дерево, обугливающееся в процессе плавления,—это только углерод; полевые цветы рассматривались Аносовым только как углерод и азот, алмаз так же только, как одно из видоизменений углерода. «Желая,— говорил Аносов,— хотя в некоторой мере познакомиться с влиянием алмаза как чистейшего углерода на булат, я сделал два сравнительных опыта»90.
Полевые цветы и алмазы и в более поздние времена привлекали внимание зарубежных исследователей. В описаниях английских патентов конца XIX в. можно встретить, например, полевые цветы как необходимую добавку в закалочную жидкость.
Исследование форм углерода привело Аносова к заключению, что важна не форма, в которой присаживается углерод, а углерод, как важная и необходимая составляющая стали. «Успех в получении булатов не зависит ни от степени твердости растений, ни от количества их, но более от образа соединения углерода с железом»,— подчеркивал Аносов91.
В качестве присадки, наиболее приемлемой по чистота и степени усвояемости, Аносов принял графит и пользовался им в дальнейших исследованиях.
Опыты Аносова нанесли удар мистическому значению, которое придавалось присадкам, и научно утвердили в металловедении роль углерода как элемента. Это не могло не оказать влияния на последователей Аносова. Только благодаря ему полевые цветы и алмазы исчезли из практики русской металлургии и со страниц научной литературы гораздо раньше, чем заграницей.
Исследования Аносова не ограничились углеродом. Он изучал влияние и других элементов, причем и в этом случае у него была своя оригинальная особенность.
Влияние элементов, как мы уже знаем, изучали также ученые Запада, современники Аносова. Но в то время) как Фарадей изучал влияние платины и алюминия, а Бертье хрома, Аносов наиболее важным считал изучение влияния примесей, сопровождающих железные руды. Он только попутно проверил опыт Фарадея, хотя и полагал, что «сплавление стали с платиной не могло принести существенной пользы». Пройти мимо подобных опытов он, как исследователь, не считал себя вправе. Он не мог оста вить их без проверки.
Аносов изучал влияние марганца, кремния, хрома, титана, серебра, алюминия, платины и относительно применения их в производстве булатной стали пришел к отрицательному выводу. По его мнению, они не могли принести пользы. Но, обратив внимание на особенности влияния каждого из элементов на свойства стали, он определил практическое значение многих из них. Так, им было установлено, что кремний приводит к образованию графита в стали, марганец ycиливaef волокнистое строение, хром повышает твердость и улучшает полируемость, серебро понижает окисляемость стали, золото изменяет ее цвет.
Аносов явился зачинателем изучения свойств специальных сталей — титанистых, марганцевых, хромистых и других. Своими исследованиями влияния элементов он значительно опередил своих современников.
Большие исследования были проведены Аносовым в области плавки стали. Исследовались разные варианты плавки. Аносов изучал ее процесс, процесс шлакообразования и условия разливки. Результаты этих опытов сыграли решающую роль. Благодаря им был не только раскрыт секрет производства булата, но была значительно расширена первоначально поставленная задача
исследования, открыты новые процессы производства стали.
Основой производства булата на Востоке, по мнению Аносова, могло быть только непосредственное восстановление руды углеродом в процессе плавки. Знать о других методах производства в древние времена не могли. Поэтому метод непосредственного восстановления руды углеродом был разработан им в первую очередь. Получив хорошую технологию плавки по этому методу, Аносов, однако, не прекратил исследований, продолжал разрабатывать новую, более совершенную технологию. Был разработан процесс переплавки железа с углеродом и флюсом. В результате возникли новые «процессы плавки стали, неизвестные до того времени.
Так же тщательно, как процесс плавки, Аносов разработал процессы ковки, термической обработки, шлифовки, травления — всех операций, необходимых для получения металла высокого качества. Он довел свою работу до конца, не выключая из поля своего внимания и экономическую сторону вопроса. Заявляя, что полученная им булатная сталь лучше английской, он вместе с тем подчеркивал, что стоимость ее «будет простираться до той цены, по которой продается английская сталь».
Таким образом, к блестящему успеху привело Аносова не «инженерное чутье», а кропотливый, систематический и направленный научный труд. Последовательно, настойчиво, шаг за шагом познавал ученый-естествоиспытатель тайну производства булатной стали, пока не раскрыл ее до конца.
Экзотическая сторона открытия секрета булата, столь привлекавшая зарубежных металлургов, отступила перед громадным научным итогом, к которому пришел великий русский металлург П. П. Аносов.