Стелла Морозова
Государственный Политехнический музей

    История металлургии являет собой непрерывный поиск способов получения и обработки металлов. Примерно до середины прошлого столетия этот поиск велся фактически наощупь – лишь "опыт, сын ошибок трудных" был единственным и не всегда надежным инструментом познания.
    Бурный индустриальный рост во второй половине XIX века был сопряжен с крупнейшими достижениями в производстве черных металлов. Уже в 50-х годах почти одновременно были изобретены бессемеровский и мартеновский способы выплавки стали, позволившие резко увеличить объемы производства и существенно сократить его издержки. Растущее применение стали выдвинуло важную задачу повышения качества, для чего потребовалось глубокое изучение внутренних процессов, протекающих в металле в ходе его деформации (ковки, прокатки, прессования) и термической обработки. Начало этой работы было положено трудами известных русских и зарубежных металлургов и ученых – П.П. Аносова, А.С. Лаврова, Н.В. Калукуцкого, Г. Бессемера, С. Томаса, П. Мартена и др. Их деятельность продолжил выдающийся русский ученый Дмитрий Константинович Чернов, с именем которого связана целая эпоха в развитии теории и практики металлургии. Он заложил основы новой научной отрасли – металлографии, учения о строении металлов и сплавов.

    "А" и "Б" металловедения
    Дмитрий Константинович Чернов родился в Петербурге в 1839 году в семье заводского фельдшера. Девятнадцати лет он с отличием закончил Петербургский практический технологический институт и был приглашен преподавателем на одну из кафедр. Однако будущий ученый решил начать с производства, поступил на службу в механическое отделение Петербургского монетного двора, где освоил основы работы с металлами и другими материалами. Через год Чернов вернулся к педагогической деятельности, которую совмещал с обязанностями помощника заведующего научно-технической библиотекой, одной из лучших в стране. Здесь он познакомился с новыми для того времени техническими идеями, проявляя особый интерес к металлургии и горному делу. Кроме того, молодой преподаватель посещал занятия на физико-механическом факультете Петербургского университета в качестве вольнослушателя.
    Наука о металле в то время делала свои первые шаги, а промышленность требовала все больше стали, особенно качественной, с более высокими характеристиками. Может быть, этот отрыв теории от практики и заставил Чернова заняться практическими разработками на Обуховском заводе, продукция которого – пушечные стволы – по непонятным причинам начала разрываться при пробной стрельбе.
    Проводя в 1866 – 1868 годах многочисленные исследования изломов орудийных стволов после различных нагревов в сочетании с обработкой давлением, Дмитрий Константинович пришел к революционным для судеб металлургии выводам, суть которых сводилась к следующему. Решающим фактором в придании стали требуемых высоких свойств является не только деформация при помощи молота и пресса, но в первую очередь – тепловая обработка путем нагрева и охлаждения с различной скоростью. Сталь при нагревании не остается неизменной, но в определимые критические моменты претерпевает особые внутренние превращения, весьма существенно изменяющие ее структуру и свойства. Эти критические температуры ученый назвал точками "а" и "б", а научный мир впоследствии назвал их "точками Чернова". Так было открыто явление полиморфизма железа и заложены основы учения о термической обработке стали.
    Лишь в 1885 году, после изобретения термоэлектрического пирометра Ле-Шателье, было определено точное числовое значение точек "а" и "б", и через 30 лет после открытия Чернова было уточнено положение критических точек в зависимости от состава стали, и построена фундаментальная диаграмма состояния "железо – углерод". Новые идеи получили признание не сразу. Вокруг точки "б" велись горячие споры и дискуссии даже через 100 лет после ее открытия и практического использования. Но весь дальнейший ход развития науки о металлах и сплавах полностью подтвердил правильность взглядов русского ученого.
    В 1878 году, через 10 лет после открытия критических точек в стали, Чернов сообщил техническому миру о новой выдающейся работе, посвященной процессу затвердевания жидкой стали. В докладе, носящем скромное название "Исследования, относящиеся до структуры литых болванок", ученый показал, что сталь застывает не в виде однородной массы, а образует сложную систему кристаллов переменного состава, являющихся результатом совместного выделения из жидкого расплава частиц железа и углерода. Тем самым были заложены новые представления о природе стали, подтвержденные впоследствии исследованиями во всех странах. Своеобразным памятником теории кристаллизации стали является "кристалл Чернова", найденный в усадочной раковине 100-тонного слитка.
    В 1885 году в "Записках Императорского Русского Технического общества" (ИРТО) была опубликована работа Д.К. Чернова "Обобщения по поводу некоторых наблюдений при обработке стали", в которой автор с обычной для него смелостью заявляет, что литая сталь ведет себя как все упругие тела, передавая внешние усилия волнообразно до тех пор, пока эти усилия не превосходят предел упругости. В этом случае происходит деформация, и на стальных полированных пластинах фиксируется рисунок этих волн в виде матовых линий. Соображения ученого о закономерностях распределения деформации в металлах опередили свое время на 15 – 20 лет и были убедительно подтверждены в дальнейшем.

    У каждого – свой пуд соли
    Дмитрий Константинович блестяще сочетал свои научные поиски с практической деятельностью. Он явился автором так называемого "русского бессемеровского процесса". Предложенный Генри Бессемером конвертерный способ производства стали, обусловивший переворот в металлургии, давал удовлетворительные результаты лишь в случае специальных сортов чугуна. Чернов, используя спектральный способ наблюдения за пламенем конвертера, детально изучил ход процесса и установил, что преимущественное влияние здесь оказывает кремний в чугуне, при выгорании которого выделяется значительное количество тепла. Однако уральские руды содержали кремний в малом количестве, поэтому распространение в России высокопроизводительного способа получения стали сталкивалось с серьезными трудностями.
    В феврале 1876 года Чернов предложил процесс, характерным отличием которого стало использование малокремнистых холодных чугунов путем предварительного расплавления и перегрева их в плавильных агрегатах.
    В работе "О прямом получении литого железа и стали в доменной печи", опубликованной в 1899 году, Д. К. Чернов представил проект комбинированного плавильного агрегата, в котором восстановленный из руды в шахтной печи металл поступает в плавильное пространство горна, где он защищается от науглероживания и окисления газовой средой. Автор предлагал установку упрощенного производства у рудника, чтобы "вместо руды отправлять прямо на сталелитейные заводы уже восстановленный металл, наиболее дешевый, с значительным сокращением расходов на перевозку". Изобретение было запатентовано в России, Франции, Германии, США, Англии и других странах, но, к сожалению, так и не получило финансовой поддержки Министерства торговли и промышленности России.
    После ухода в 1880 году с Обуховского завода Чернов для того, чтобы обеспечить себя средствами к существованию, в течение последующих трех лет занялся разведкой месторождения каменной соли на юго-западе России. Глубокие знания в области горного дела, энергия, труд и умение, вложенные им в соляные разработки, дали результат: неподалеку от станции Ступки (г. Бахмут Екатеринославской губернии) были открыты залежи каменной соли, пригодные для промышленной разработки.
    В 1885 году по инициативе Чернова было создано Голландское общество по разработке каменной соли в России. Успешное ведение дел Общества позволило ему стать состоятельным человеком и активно заниматься благотворительной деятельностью.
    В 1889 году ученый был приглашен на должность руководителя кафедры металлургии Михайловской артиллерийской академии, которая "ставила своей задачей подготовку высокообразованных специалистов по использованию артиллерии, достаточно знакомых в то же время с производством ее материальной части".
    Педагогическая деятельность Д.К. Чернова в академии продолжалась до 1914 года, когда занятия прекратились из-за начавшейся войны. Созданные им курсы "Чугунолитейное дело" и "Сталелитейное дело" поставили на самый высокий уровень преподавание этой области знания. Несколько поколений русских офицеров-артиллеристов прошли серьезную школу под руководством Чернова. Его наиболее значительным научным исследованием в этот период стала работа о причинах выгорания каналов артиллерийских орудий в результате разрушительного воздействия пороховых газов высокой температуры, доложенная на заседании Русского металлургического общества в 1912 году.

    Соперник Страдивари
    Вопросами воздухоплавания Чернов заинтересовался в восьмидесятые годы и неоднократно выступал на заседаниях вновь созданного Воздухоплавательного отдела Императорского Русского Технического общества с докладами о проблемах создания летательных аппаратов различного типа.
    Особенно известен его доклад "О наступлении возможности механического воздухоплавания без помощи баллона", прочитанный на двух заседаниях ИРТО в декабре 1893 года. В нем Дмитрий Константинович обобщил результаты своих десятилетних опытов и высказал ряд интересных положений: о выгодности крыла, расчлененного на элементы ("разрезное крыло"); о возрастании подъемной силы пропорционально квадрату скорости; о наличии разрежения воздуха над элементами летящего самолета. Чернов пытался установить наивыгоднейший угол атаки, ему же принадлежит мысль о значении вогнутых поверхностей для увеличения подъемной силы. Важным вкладом ученого в решение проблем создания винтокрылых летательных аппаратов было предложение различных схем двухвинтовых вертолетов. Спустя многие годы эти схемы нашли воплощение.
    Одним из увлечений Дмитрия Константиновича была музыка. В течение многих лет он изучал особенности старинных скрипок работы знаменитых итальянских мастеров, исследовал различные способы сушки и склейки дерева, форму изгиба скрипичных дек, состав лаков. В результате своих наблюдений Чернов пришел к выводу, что "выработка и сборка существенных частей корпуса этих инструментов может быть приравнена к выработке и сборке хронометров, микроскопов, телескопов и т.п. точных инструментов и приборов, высокие качества которых достигаются лишь приложением к делу крайней тщательности, знаний, умения и терпения. Какими мерами и средствами эти последние качества достигаются – всем известно, а следовательно, нет и особого секрета в искусстве изготовления скрипок". Правильность своих суждений Чернов подтвердил на практике, создавая музыкальные инструменты, которые отличались высочайшим качеством. Всего им было изготовлено 12 скрипок, 4 альта и 4 виолончели.
    Дмитрий Константинович был активным членом созданного в 1908 году в Санкт-Петербурге Общества друзей музыки. В основу устава Общества легла благородная цель – "оказание посильной помощи советом, делом или посредничеством всякому музыканту, начиная от артиста и профессора и кончая заурядным оркестрантом и хористом". Учредителями Общества были известные музыканты А.И. Зилоти, С.М. Сонки и Н.Ф. Финдейзен.
    В начале 1911 года Общество друзей музыки устроило конкурсное испытание скрипок, в котором участвовал Д.К. Чернов. Оно закончилось полным триумфом для Дмитрия Константиновича: члены авторитетного жюри не могли отличить, на какой скрипке играет исполнитель – на сделанной старым итальянским мастером в Кремоне или на той, которую изготовил в XX столетии в Петербурге профессор металлургии Чернов.
    Огромное место в деятельности Д.К. Чернова занимала постоянная, активная работа в научно-технических общественных организациях.
    Будучи членом Императорского Русского Технического общества с самого основания (в 1866 г.), он выносил на широкое обсуждение на заседаниях общества результаты своих исследований. Почти все печатные труды Чернова были предметом докладов Обществу. В 1903 году его выбирают почетным членом ИРТО. В своем благодарственном обращении по этому поводу Д.К. Чернов писал:
    "... Начало моей практической деятельности, по счастливой случайности, совпало с нарождением Русского Технического Общества, которое доставило всем русским техникам возможность несуществовавшего дотоле свободного общения и обмена мыслей на технических беседах по различным отраслям прикладных наук и технической практики.
    Среди богатых знаниями и умудренных опытом заслуженных деятелей пробовали свои силы молодые начинающие техники, ободренные сочувственным товарищеским приемом своих первых робких шагов на пути приложения к практике школьных знаний, они охотно несли в Общество каждый удобный успех, чтобы поделиться им со своими сочленами и в беседах по своим докладам найти нравственное удовлетворение за понесенные труды, получить драгоценные указания и почерпнуть новые силы для продолжения своих работ..."
    В 1910 году создается Русское металлургическое общество. Д.К. Чернов вместе с А.А. Байковым и М.А. Павловым был его организатором и бессменным почетным председателем.
    В день 75-летия Д.К. Чернова ученый и технический мир, научно-техническая общественность чествовали юбиляра. В это время он состоял членом большого числа ученых учреждений и научных обществ, имел немало почетных званий. Среди них: почетный член Международного института экспертов; почетный член Американского института горных инженеров; почетный член Английского королевского общества искусств, наук и промышленности; почетный вице-президент Английского института железа и стали.
    Авторитет Дмитрия Константиновича среди металлургов был столь велик, что ему не раз доверялась роль международного эксперта по металлургии на всемирных выставках. На Всемирной выставке в Париже в 1900 году французское правительство наградило Чернова орденом Почетного легиона.