Хто винайшов нержавіючу сталь?

Історія нержавіючої сталі почалася задовго до XX сторіччя. Якщо вірити легендам, знамениті дамаські клинки відрізнялися не тільки можливістю розрубувати лати лицарів-хрестоносців. Вони не іржавіли і майже не тупилися, тобто мали властивості нержавіючої сталі, на відміну від європейської зброї. Чи володіли давні майстри секретом виготовлення нержавіючої сталі? Можливо, але точних даних про це не збереглося. Легенди залишаються легендами. Ми більше довіряємо фактам, до того ж сучасні дослідження надають достовірну інформацію щодо всіх етапів винайдення нержавіючої сталі.

Багато хто вважає, що нержавійку винайшов Гаррі Брірлі, але це не зовсім так, адже ще декілька вчених до нього залишили свій науковий відбиток у створенні нержавійки.

«Тендітна» нержавіюча сталь П'єра Бертьє

Достеменно відомі нам факти про пошуки нержавіючої сталі беруть початок з 1821 року. Французький металург П'єр Бертьє, вивчаючи властивості сплавів на основі заліза і хрому, виявив, що вони не тільки не іржавіють на повітрі, а й стійкі до впливу кислот. Вже тоді вчений припустив, що матеріал на основі заліза і хрому знайде застосування. Зокрема, він хотів використовувати його у виробництві посуду.

На жаль, технології середини XIX сторіччя не дозволили створити придатний до виробництва матеріал.

По-перше, не існувало способів виробництва низьковуглецевих сталей. Високовуглецеві сталі були крихкими, а з додаванням хрому ставали дуже м'якими і пластичними, що робило сплави абсолютно непридатними до обробки. По-друге, Бертьє осмислив тільки сам факт того, що хром в складі надає металу антикорозійні властивості. Ні визначити його оптимальний вміст в сплаві, ні зрозуміти природу явища французький випробувач не зміг.

На шляху до створення нержавіючої сталі: Гольдшмідт, Гійє, Портвен, Моннарц

Без малого вісімдесят років потому берлінський хімік Ханс Гольдшмідт розробив метод термальної алюмінотермії. Він виявив, що під впливом температурної реакції із застосуванням алюмінієвого порошку можливо добувати чисті метали з їх оксидів. Цей метод дозволив зменшити в сплаві кількість вуглецю, відкривши іншим дослідникам дорогу до створення нержавійки.

На початку XX сторіччя дослідами нержавіючих сталей займалися французькі вчені — ­металурги Леон Гійє і Альбер Портвен. У 1904-1906 роках Леон Гійє першим надав опис властивостей нержавіючих сталей з різним вмістом хрому і виділив три їх основні групи в залежності від типу мікроструктури: ферритні, мартенситні і аустенітні. Ці поняття використовуються в металургії й донині. Однак, властивості описаних Гійє сплавів були ще далекі від сучасних нержавійок.

Альбер Портвен, продовжуючи справу попередника, в 1911 році вивів набагато більш якісний склад сплаву: 17,38% хрому і 0,12% вуглецю. Сьогодні сплав з таким поєднанням елементів відомий як марка сталі AISI 430.

Одночасно з Портвеном в Німеччині працював хімік Філліпп Моннарц. Саме він вивів рецепт «ідеального» вмісту хрому в сталі — 12%. І він же експериментально довів, що при подальшому збільшенні його кількості антикорозійні властивості погіршуються. Моннарц пояснив природу антикорозійних властивостей сплаву заліза і хрому: реакція вільних атомів хрому з киснем утворює на поверхні «плівку» з оксиду хрому. Саме вона запобігає окисленню заліза.

Також Моннарц виявив, що вуглець перешкоджає утворенню «плівки», і саме тому попередникам не вдавалося отримати з'єднання з необхідними властивостями. І, нарешті, Моннарц довів, що підвищити антикорозійні властивості сплаву можуть легуючі добавки. В експериментах він використовував ніобій, молібден, вольфрам, титан і ванадій.

Винахід «нержавійки»: Гаррі Брірлі

На жаль, історія погано пам'ятає попередників. Тому найбільш відомим виявилося ім'я хіміка-аналітика з англійського Шеффілда, Гаррі Брірлі.

Винахід нержавіючої сталі дещо романтизували журналісти того часу. Писали, що сплав винайшли майже випадково. Брірлі кидав заготовки, які використовував в експериментах, в кут. У якийсь момент він виявив, що одна з болванок за місяць не потемніла. Вивчивши її, Гаррі Брірлі вивів ідеальний склад нержавіючої сталі:

• С 0,24%
• Cr 12,8%
• Mn 0,44%
• Si 0,2%
• Fe 85,3%

Сталь саме такого складу потім стали використовувати в промисловості, і саме вона стала першою офіційною «нержавійкою» в історії. Писали і про те, що секрет нержавіючої сталі шукав ще батько Гаррі Брірлі — він працював простим сталеливарником на одній з Шеффілдських мануфактур. Саме він заразив майбутнього вченого ідеєю пошуку і наукового обґрунтування цього матеріалу. Наскільки ці історії відповідають дійсності, через 100 років сказати складно.

А факти такі. Гаррі Брірлі керував однією з численних європейських хімічних лабораторій, метою яких було створення більш якісних металевих сплавів. Відомі на той момент вуглецеві сплави були недостатньо міцні і стійкі до фізичних навантажень.

Інтерес до створення високоякісних сталей йшов з самого верху. Назрівала Перша світова війна, і провідні європейські держави вели збройну гонку. Сучасна зброя вимагала сучасних матеріалів.

Близькі за властивостями матеріали практично одночасно з'явилися в декількох місцях, тому в повній мірі називати Гаррі Брірлі єдиним винахідником нержавіючої сталі не можна. Але і недооцінювати його роль не варто. Саме його технологію швидше за всіх впровадили в діюче виробництво і саме вона в кінцевому підсумку здобула світову популярність.