Недра Урала и талант русских металлургов

                 Секрет нижнетагильских мастеров

На основании представленных результатов можно сказать следующее… Мастерство металлургов очень высокое, они мастерски использовали шлакование для очистки стали, отсюда оптимально высокий свинец и алюминий в стали, не высокое количество включений в феррите и достигнуты хорошие показатели по свойствам для стали, которая может иметь широкое применение для изготовления изделий без особых требований, например, сельскохозяйственные механизмы, декоративные решетки в города и т.д. Эта сталь может хорошо коваться и свариваться при ковке, т.е. она очень технологична. Таким образом, производимая на Демидовском заводе сталь закрывала очень широкий сектор потребительского рынка, что экономически очень верное решение для завода. При этом сталь американской рельсы разительно отличается по всем характеристикам. Очень значительное количество неметаллических включений, волокнистая неровная структура по всему объему, низкое содержание марганца и как следствие много перлита - особой фазовой составляющей с преобладанием цементита, то есть хрупкого карбида железа. Структура крупная, очень неравномерная. Подобная сталь нетехнологична, плохо сваривается, плохо обрабатывается, не выдерживает серьезных нагрузок. Феррит - фаза почти чистого железа, которая у Демидова равномерно распределена по объему в оптимальном количестве придает ей, напротив, великолепные технологические свойства. Поэтому нижнетагильские рельсы и узлом завязать можно, и в шахту на столетие поместить. А американский образец должен крошиться, трескаться по волокнам...

Виктор Голованов

Профессор, доктор физико-математических наук

 

Кстати, с демидовским железом познакомился и великий химик Дмитрий Иванович Менделеев, который летом 1899 года в составе экспедиции посетил нижнетагильские заводы Демидовых и «с немеркнущим удовольствием осматривал здесь большую заводскую лабораторию». В последствии Дмитрий Иванович с нескрываемым восхищением отозвался о демидовской стали, отмечая особое значение химического состава уральских руд в ее естественном легировании.

Дмитрий Иванович Менделеев перед экспедицией за Урал в 1899 г. Фото: Свердловский областной краеведческий музей

Дмитрий Иванович Менделеев

Дмитрий Менделеев:

Показали мне тут же находящуюся большую заводскую лабораторию и музей с образцами тагильских произведений, бывших на разных выставках, где с особой выпуклостью выясняется великая мягкость и вязкость изделий: из рельс навязаны узлы и наплетены чуть не кружева – без следов трещин, толстые в несколько дюймов листы железа согнуты не в два, а в четыре и более раза – как мягкая салфетка, и тоже нигде следа трещин. Известно, что листовое уральское железо в этом отношении еще и доныне пользуется всемирной славой и не превзойдено, идет на некоторые поделки и сейчас даже в Англию и Америку, правда не много, но из года в год. Когда речь зашла об этой мягкости и вязкости, то Павел Иринархович (Павел Иринархович Замятнин) указывал на то, что наилучшее в этих отношениях уральское железо все производится с Высокогорской руды и что другие руды того не дают. Быть может, тут при чем-нибудь небольшая подмесь меди, существующая в высокогорской руде, или другие подмеси».
Именно Менделеев отметил, с каким тончайшим умением тагильские металлурги используют самые неожиданные легирующие металлы, например медь, или как в случае нашего образца, алюминий и свинец, чтобы сделать свою сталь лучшей.

Сколько-либо значительное количество меди, как известно, вредит железу, но теперь, по многим фактам, найденным для сплавов, можно полагать, что малейшие дозы постороннего металла могут оказывать иное влияние, чем более заметные количества. Высокогорская магнитная руда отличается от большинства других уральских (и всяких иных) тем, что плавится в домнах или без флюса (плавней), и лишь с малым его количеством, и в домну принуждены прибавлять шлака, примерно по 3 пуда на засыпь (колошу), содержащую около 17 пудов руды.

Железная решетка памятника Карамзину в Симбирске, подаренная городу Авророй Шернваль – одно из чудес, оставленных нам в наследство потомками, которые будут удивлять и учить нас еще многие столетия - интуиции, таланту и трудолюбию…

Секрет демидовского железа – редчайшее сочетание уникального природного богатства Урала и творческого гения русского мастерового.

В определенной степени, секрет демидовского железа – редчайшее сочетание целого комплекса факторов – особого делового и профессионального понимания владельцами Уральских заводов - верных наследников легендарного Никиты Демидова, основателя легендарной династии российских промышленников - металлургической конъюнктуры своего времени, а может быть и времени будущего, уникального природного богатства Урала, его недр, неповторимого состава уральских железных руд, который позволил металлургам использовать каждый химический элемент для улучшения своего железа и творческого гения русского мастерового.

Виктор Голованов

чудес не бывает, но все же...

Конечно, сейчас подобную сталь сделать возможно, современные технологию это позволяют, но это выйдет гораздо дороже, чем у Демидова и чуда не получится – будет дорогой, но очень обычный материал… Издавна металлурги знали как и умели почистить структуру стали, ввести в нее легирующие элементы, но использовалась эта технология, главным образом, для специального применения, например, для оружейной стали, для хорошего клинка, например... Такие марки и более дорогие, и более сложные для технологий того времени. Да и объемы ее были незначительные. Ну, сколько нужно оружейной стали, чтобы обеспечить хоть весь мир качественными ножами? Немного… А здесь рельсы – миллионы и миллионы тонн! Демидовым удалось сделать практически чудо – в тех условиях, с теми технологиями они создали почти универсальную конструкционную сталь с очень конкурентной ценой. Я могу с уверенность сказать – это сделали гении... это сделали настоящие гении…

В публикации использованы материалы сайтов http://салдинская-история.рф/stati/zheleznodorozhnye-relsy
http://vsenovostint.ru/2014/03/04/tagilskie-istorii-dobryiy-frantsuzishko-zhonsa/
http://www.proza.ru/2011/01/29/51
http://www.liveinternet.ru/users/5152491/post26593...
http://www.kp.ru/daily/26241.5/3122458/

https://www.ural.kp.ru/daily/26457.4/3326878/

https://zen.yandex.ru/media/ruvera/demidov-ve

 

           О демидовском железе

Изабелла Байкова

Фото Екатерина Кузьмина

Мы представляем вам в рубрике "Мастер-класс" кузнеца Игоря Андрюхина.

Он является членом Союза Художников России. В свое время окончил Художственно - промышленную Академию им. В. И. Мухиной.

Работал в Англии, Италии, Норвегии. Участвовал в реставрации множества архитектурных объектов, принимал участие в международном конкурсе "Проект Тысячелетия" в Великобритании. Работал над металлопластическими конструкциями вархитектурной среде города.Тема, затронутая Игорем на страницах нашего журнала, показалась нам очень актуальной в связи с проблемами, возникающими в современной реставрации. Речь пойдет о легендарном Демидовском железе. До недавнего времени эта тема у нас практически не звучала,несмотря на тот факт, что почти все историческое железо в Петербурге делалось по этой технологии. В восемнадцатом веке русский промышленник Никита Демидов снабжал всю Европу своим железом, сделанным из уральской руды. Научился же он изготовлять ковочное железо в Англии. Впоследствии эта технология в России утратилась. Игорь расскажет на страницах журнала об этой технологии, которую он уже применил на практике в работе над памятным знаком, посвященным ликвидаторам аварии на Чернобыльской АЭС. Вся металлическая часть памятника сделана из демидовского железа.Так же он провел в Академии Художеств Норвегии мастеркласс, обучая этой технологии студентов. Это ковочное железо, которое в России сейчас никто не производит, англичане своей собственной технологией считают, хотя шведы делали это не хуже. И Индия, и Китай. Да все человечество, со времени железного века по этой технологии работало. В промышленных масштабах это железо только в Англии сейчас производят, но небольшими партиями его можно в любой кузнице делать. Никаких особенных условий для этого не нужно. А вообще, его полно по городу и так. Дома старые разбирают, там стяжки, костыли, все из него, Я возле своей кузницы нашелстарый лист демидовского железа, а листами его даже в Англии не производят, очень сложно. Такое железо имеет волокнистую структуру его поверхность напоминает дерево. Из руды вытесняется излишек шлака для получения максимально чистого материала. Но не до конца, как правило, там 4, 6, 8 % песка, шлака остается. Это не нержавейка. На чуть-чуть, как все хорошее, отличается от плохого. Сильно сложного тут ничего нет. Этой технологии нужно обучаться, и дальше спокойно действовать. Внедрять ее в реставрацию, выводить на архитектурный уровень. Пока в России это никак не разрабатывается. Это уникальный материал, по коррозийной стойкости не уступающий чугуну и бронзе. Кроме того, он практически не создает галь ванопары, его можно сочетать с другим металлом, что очень важно для реставрационных работ. В реставрации у нас вандализм. Доктор не дотягивается, а операцию делать надо. И делаем, как умеем - мажем открытый перелом зеленкой. Реставрация таких вещей, как, например, "железо" Спаса на крови и другие исторические объекты, должна проводиться именно в этой технологии, и только в ней. Все историческое железо у нас в городе сделано именно по этой технологии. Очень жаль, что стеклометаллическое пространство музейного корпуса Мухинского училища было воссоздано не из железа, а из стали. Материал этот неликвидный, все обрезки могут снова идти в дело. На заводах раньше все остатки складывали в ящики, потом заново нагревали до нужного состояния и молотами соединяли, кузнечной сваркой, делая снова заготовки. Ковочное железо не принимает электросварки, отслаивается. Нужно иметь навык его соединять. Ловить момент, когда оно хочет слипаться. Об этом я и расскажу.

Демидовская полоса предназначалась для стяжки металлических конструкций. Этот материал в конструкциях зданий работает на растяжение, его волокнистость здесь вовсю используется. И ответственность кузнечной сварки в этом материале поэтому особенно высока.

1. Имеем исходную полосу, старую стяжку из демидовского железа. На снимке я ее положил на классическое ограждение реки Фонтанки, Там сохранилось много кузнечной сварки. Фактически она вся сварена из демидовской полосы именно таким методом. В девятнадцатом веке владели этой технологией на уровне ремесла.

2. Делаем разметку для рубки, мелом,

3. Нагреваем до 800° в горне, на коксе (рубка в горячую). Делаем зарубку Работаем топором и молотом. Даем чуть-чуть остыть.

4. Делаем излом. Когда материал становится малиново-серый, он легко рвется сам по себе, это хорошая температура для разрыва. Ударяем о наковальню - отлетает. Если начать рвать (рубить) при 900°, то железо будет, как тесто, растягиваться волокнами.

5. Подготавливаем концы разрубленной полосы к кузнечной сварке. Нагреваем до 1000 - 1200°, поочередно. Так, как это полоса, сдавливаем ее концы с боков, осаживаем, стучим в торец, с боков, как бы набираем материал. Концы полосы в сечении должны получиться почти квадратными. Так дольше держится тепло. Потом, когда будем кузнечной сваркой сплющивать, материал раздастся до ширины полосы. Нагрев и подготовку концов нужно делать быстро.

6. Нагреваем теперь оба конца одновременно, до 1400° - 1500°, до состояния "манной каши", когда материал не просто белый, а ярко - белый и есть эффект прозрачности. Железо через поры потеет, и выдает пленку из жидкого песка и шлаков, которые содержатся в самом железе.

7. Накладываем подготовленные и на гретые концы один на другой, примерно, на ширину полосы. И с помощью кувалды сверху бьем, сдавливаем до прежней ширины полосы. С боков пока не стучим. А потом, когда мы сдавили "врукопашку" до толщины полосы, переворачиваем на торец и оформляем профиль, доводим до исходной формы. Это все делается за 15-20 минут, в один нагрев. Материал при этом почти не убывает.

8. Зачищаем. В данном случае, площадь сцепления составляет примерно 50%, Это хорошая сцепка, она будет держаться, работая на растяжение, не отвалится. В старых конструкциях можно встретить и 10 - 20% сцепления. Меньше уже нельзя. Мы сделали классическое соединение "внакладку". Бывает "в расщеп", "замком". Профессионально соединить демидовское железо можно только так. Это самое крепкое неподвижное соединение, которое можно придумать для этого материала. Если бы я заварил это железо электросваркой, как поступают со сталью, зачистил бы, что бы следа не осталось, а потом ударил несильно об угол наковальни, то оно разломилось бы в месте сварки, был бы такой эффект, будто я его рубил. Это, как раз то, на что жалуются реставраторы старых решеток, которые сделаны из демидовского железа. Просто нужно знать, что железо и сталь не синонимы. Это - разные по своей природе вещи. Как собака и волк, например.А потому и методы работы с ними различны.