FeN, а отдельные атомы азота внедряются в кристаллическую решетку железа,становясь так называемыми примесями внедрения, которые закрепляют дислокации.Правда, степень азотирования в процессе такой закалки очень невелика. Всовременной практике азотирование проводят путем выдержки изделия в течениедвух-трех дней в мочевине или аммиаке. Столь продолжительная выдержка делаетэту обработку довольно дорогой, поэтому ее применяют только в случаях крайнейнеобходимости.
Интересно заметить, что весь металлургический процесс состоит из ряда стадий,каждая из которых заходит дальше, чем нужно, и на каждой последующей стадииполученные результаты корректируются. Так, сначала получают чугун, которыйсодержит слишком много углерода, а потому слишком тверд. Потом удаляютпочти весь углерод и обнаруживают, что железо стало слишком мягким, и поэтомуснова в него следует добавить углерод. Если мы хотим получить твердый инструментили оружие, то полученная сталь должна быть закалена быстрым охлаждениемв жидкости. Закаленные стали (и цементованное железо) часто слишком хрупки,и требуется еще одна, на этот раз последняя, обработка – отпуск.
В процессе отпуска закаленный металл нагревается до температур 220-450° Cи после этого охлаждается на воздухе. Отпуск делает сталь несколько мягче,в процессе отпуска часть мартенсита переходит в более мягкую и пластичнуюструктуру. С повышением температуры эффективность отпуска увеличивается.Между прочим, существует традиционный способ определения температуры отпускапо цвету окисной пленки на поверхности металла – по цветам побежалости.С ростом температуры цвет окисной пленки изменяется от желтого до коричневого,затем становится фиолетовым и, наконец, синим. Ясно, что простые углеродистыестали нельзя использовать при повышенных температурах, так как их свойствапри этом резко ухудшаются.
Чугун
Мы уже говорили о том, что вряд ли в первых домнах железо всегда проплавлялось,его извлекали из печи в виде грязноватого кома. Однако к середине V векадо н. э. (времена Перикла) греки уже научились плавить железо и даже выливалиего из печи в изложницы. В античной Греции чугун уже был известен, но из-засвоей хрупкости использовался он ограниченно и значительной роли вэкономике не играл. В дело шло преимущественно сварочное железо.
С падением Римской империи упала и температура в печах и, по-видимому, вЗападной Европе чугун не делали вплоть до XIII века. Однако после изобретенияпороха положение изменилось. Правда, вначале стволы пушек ковали из сварочногожелеза и стягивали железными обручами подобно бочкам. Но росло умение, росли иобъемы печей. Пушки начали отливать. Первые литые стволы рвались почти так жечасто, как и стволы из кованых плит. Но литье обходилось намногодешевле. Традиционные сорта чугуна не только очень хрупки, носодержат еще малые прослойки, прожилки, углерода в форме графита, которыедействуют как внутренние трещины. В результате чугун был непрочен и ненадеженпри растяжении. Именно поэтому он был малоподходящим материалом для пушечныхстволов, ведь ствол работает как сосуд давления. Однако примерно до 1860 годачугун продолжал оставаться единственным недорогим материалом, так как цены налатунь и бронзу были, как правило, слишком высокими. Чугунные стволыприходилось делать очень толстыми, поэтому пушки были чрезвычайно тяжелы.Например, пушка, стрелявшая 32-фунтовыми ядрами (основное вооружениеанглийского корабля “Виктория”, сражавшегося при Трафальгаре), весила около 4-5т. Таким образом, вес пушек составлял около 15% от водоизмещения боевогокорабля.
