Чернов

Чернов, Дмитрий Константинович

[20 окт. (1 ноября) 1839 - 2 янв. 1921] - рус. металлург, основоположник металловедения и теории термич. обработки стали. Род. в Петербурге в семье мелкого чиновника. В 1858 окончил Петербург. практический технологич. ин-т. По окончании ин-та около полутора лет работал на Петербургском монетном дворе. В 1859-66 служил в Петербург. практическом технологич. ин-те преподавателем, помощником библиотекаря и хранителем музея. В 1860-62 был вольнослушателем Петербургского ун-та.

Практич. деятельность Ч. в пром-сти началась на Обуховском сталелитейном з-де в Петербурге (ныне з-д "Большевик"), куда он поступил в 1866 по приглашению П. М. Обухова инженером молотового цеха. Здесь Ч. было сделано открытие критич. точек стали, получившее всеобщее признание как научное достижение мирового значения. С 1874 Ч. работал помощником начальника з-да по металлургии. В 1880 он оставил з-д вследствие принципиального расхождения с руководством з-да по вопросу о значении н.-и работы в развитии и совершенствовании технологии произ-ва. После ухода с з-да Ч. в течение трех лет занимался разведкой месторождений каменной соли в Бахмутском р-не (Донбасс). Найденные им залежи каменной соли получили крупное пром. значение. По возвращении в 1884 в Петербург. Ч. работал чл. ученого отделения морского технич. комитета, а с 1886, одновременно, - гл. инспектором мин-ва путей сообщения по наблюдению за изготовлением на частных з-дах ж.-д. оборудования.

В 1889, по приглашению конференции Михайловской арт. академии (в Петербурге), Ч. вступает в должность проф. металлургии. Обязанности проф. академии он выполнял до последних лет жизни. В 1917 Ч. выехал из Петрограда в Ялту для лечения. Здесь он скончался в 1921 и был похоронен на ялтинском Старом аутском кладбище.

Началом творческой деятельности Ч. нужно считать его первую исследовательскую работу, проведенную в 1866-68 на Обуховском з-де (изложено в 1868 в работах "Критический обзор статей гг. Лаврова и Калакуцкого о стали и стальных орудиях и собственные его исследования по этому же предмету" и "Материалы для изучения стали и стальных орудий"). Обобщая наблюдения, сделанные в горячих цехах з-да при решении этой практич.

задачи, Ч. установил критич. температуры, при к-рых происходят фазовые превращения стали при нагреве и охлаждении ее в твердом состоянии. Открытие критич. точек Ч. послужило теоретич. фундаментом для создания науки о металлах, т. к. дало исходные предпосылки для построения диаграммы состояния железоуглеродистых сплавов в ее важнейшей части, относящейся к сталям.

Большое научное и практич. значение имел теоретически обоснованный и экспериментально подтвержденный вывод Ч. о том, что решающую роль в формировании структуры и получении требуемых свойств стали играет термич. обработка, а не ковка, как это многими неправильно считалось раньше, и что главным назначением ковки является придание формы изделию и уплотнение металла слитка (устранение внутренних макро- и микропустот, усадочных пор и тому подобных нарушений сплошности). Процесс термич. обработки орудийных поковок, внедренный Ч. в практику арт. произ-ва, не только вывел Обуховский з-д из состояния кризиса, но и сыграл большую роль в деле снабжения рус. артиллерии надежными и прочными стальными орудиями.

Важнейшим положением, выдвинутым в первой научной работе Ч., было установление связи между тепловой обработкой стали, ее структурой и свойствами. Этим в значительной мере были заложены основы новой области знаний, называемой теперь металловедением.

В результате обобщения итогов своих собственных исследований и работ других авторов Ч. впервые в мировой научной литературе (в работе "Исследования, относящиеся до структуры литых стальных болванок", 1878) дал стройную теорию кристаллизации стального слитка.

Он описал процесс образования и роста дендритных кристаллов, дал схему структурных зон слитка, развил теорию последовательной кристаллизации, рассмотрел всевозможные дефекты слитка (усадочные раковины и рыхлости, газовые пузыри, трещины, внутренние напряжения), объяснил механизм их образования, указал меры борьбы с этими дефектами, изучил и сопоставил свойства литой и кованой стали. Впервые в науке Ч. развил идею образования кристаллов в виде зародышей (зачатков), ввел представление о значении и роли скорости охлаждения.

Этот труд Ч. способствовал преобразованию металлургии из практич. искусства в теоретически обоснованную научную дисциплину.

Заложенные Ч. в 1868 основы учения о термич. обработке стали получили дальнейшее развитие в исследовании, предпринятом им с целью изыскания оптимальной технологии изготовления стальных бронебойных снарядов (1885). Он установил, что для осуществления закалки стали эвтектоидного состава она должна быть не только нагрета до температуры выше точки "а", но и быстро охлаждена до температуры ниже 200°. Ч. указал численное значение точки "а" в пределах 700°-750° С (в настоящее время известно, что точка "а" имеет значение 723° С.).

Установление критич. точки "d" (200°), характеризующей предел температуры охлаждения при закалке, явилось новым открытием Ч. Эта температура, известная теперь как начало мартенситного превращения стали и обозначаемая буквой "М", имеет большое значение как при теоретич. изучении процесса закалки стали, так и при назначении практич. условий его проведения. В вопросе о скорости охлаждения при закалке Ч. указал на необходимость уточнения этого фактора в количественном отношении и впервые ввел понятие о критич. скорости закалки.

Среди многих мыслей и практич. предложений, выдвинутых в этой работе, необходимо отметить: идею поверхностного упрочнения (поверхностной закалки) стальных изделий посредством специальных приемов охлаждения при закалке; предложение о применении струйной закалки; обоснование целесообразности применения закалки с самоотпуском с целью существенного уменьшения внутренних напряжений; методику экспериментального определения критич. скорости закалки; постановку опыта, содержащую в зародыше идею определения прокаливаемости методом торцевой закалки.

Воззрения Ч., относящиеся к термич. обработке стали, получили вполне законченную форму в курсе лекций, читанных им в Михайловской арт. академии. Ч. дал здесь глубокое истолкование физич. сущности превращений, происходящих в стали при закалке и отпуске, выдвинув атомистич. представления о природе этих превращений. Он прямо указывал, что явления закалки и отпуска можно рассматривать как результат той или иной группировки атомов в сложной частице стали. К установленным уже в предыдущих работах критич. точкам "a", "b" и "d" он добавил точку "е", назвав ее температурой полного отпуска и указав численное значение 450°. Давая физич. объяснение явления отпуска, Ч. указал, что при отпуске закаленной стали "перегруппировка атомов в частице может совершаться преимущественно между температурами "d" и "е" приблизительно от 200° до 450°, причем каждою из этих промежуточных температур обусловливается известная степень атомной свободы для восстановления устойчивого равновесия в частице, к-рое не могло совершиться при закалке вследствие слишком быстрого охлаждения". Отсюда видно, что понятие о структуре металла Ч. не ограничивал представлением о макро- или микроструктуре, а основывал прежде всего на атомном строении металла.

Обоснование правильных представлений о ковке и фасонном литье было дано Ч. уже в первой научной работе (1868). К числу достоинств ковки Ч. относил также и то обстоятельство, что ковка стали при температуре несколько ниже точки "b" способствует получению мелкозернистого строения. Одновременно Ч. обращал особое внимание на преимущества метода фасонного литья и перспективность его пром. применения.

Интерес представляют взгляды Ч. на значение ковки как фактора, обеспечивающего высокое качество "узорчатой стали" - булата. В основе данного Ч. объяснения свойств булата лежит технически важная идея конструктивного упрочнения гетерогенного сплава путем создания при ковке квазиизотропного макростроения, дающего сочетание высокой твердости с хорошей вязкостью.

Ч. принадлежит одно из первых исследований процесса холодной пластич. деформации стали (1884). Появление линий деформации (фигур текучести) на поверхности стальных образцов при растяжении он связал с представлением о неоднородном протекании пластич. деформации по объему деформируемого тела и выдвинул положение о целесообразности конструктивного распределения материала в изделиях в соответствии с расположением траекторий наибольших деформаций.

Значительную роль в прогрессе металлургии стали сыграли работы, идеи и предложения Ч., относящиеся к усовершенствованию металлургич. техники и интенсификации металлургич. процессов. Он дал научное обоснование значения полноты раскисления стали при ее выплавке и указал на целесообразность применения комплексных раскислителей; показал роль кремния в уменьшении газонасыщенности стали; выработал систему мероприятий, обеспечивающих получение плотных, беспузыристых слитков здоровой стали; выдвинул идею о перемешивании металла в процессе кристаллизации (посредством применения вращающейся изложницы) и объяснил в связи с этим физич. сущность центробежной отливки чугуна; изучил и усовершенствовал конвертерный метод получения литой стали; применил спектроскоп для определения окончания продувки в бессемеровском процессе; высказал мысль об использовании кислорода для интенсификации этого процесса; разрабатывал проблему прямого получения из руды литого железа и стали в доменной печи.

Для истории металлургии в России интерес представляют материалы отчетов Ч. о посещении им сталеделательных и рельсопрокатных з-дов Урала в 1880 и 1887 и южнорусских металлургич. з-дов в 1888. В этих отчетах он дает обзор состояния рус. металлопромышленности в осн. металлургич. районах того времени и характеризует выпускаемую з-дами продукцию.

Весьма значительный творческий вклад был сделан Ч. в дело развития рус. арт. техники. Его первое исследование (1868) было вызвано потребностями арт. техники и в своей практич. части завершилось коренным усовершенствованием технологии произ-ва стальных арт. орудий. Работа Ч., посвященная вопросу о выгорании каналов в стальных орудиях (1912), в к-рой установлены основы физич. теории износа орудийных стволов, явилась выдающимся научным достижением в области изучения проблемы живучести арт. орудий. Знаменитая сетка трещин Ч. и данное им ее истолкование положили начало работам по изучению пиклич. теплопрочности (термич. усталости) металлов.

Фундаментальным вкладом в металлургию качественных сталей явился написанный Ч. курс "Сталелитейное дело" (1891), посвященный в основном учению о структуре и свойствах сталей в связи с условиями их получения, тепловой и механич. обработки. Он явился по существу первым в России научным трудом по металловедению.

Творческая деятельность Ч. не ограничивалась областью металлургии. Он проявлял живой интерес к проблемам математики, механики, а особенно авиации. Занимался также изготовлением высококачественных смычковых музыкальных инструментов. Замечательной чертой деятельности Ч. является тесная связь его научных теоретич. достижений с практич. использованием их в технике. Он принимал постоянное и активное участие в работе общественных технич. организаций и прежде всего Рус. технич. об-ва. Немало времени Ч. уделял пропаганде научных знаний, выступая с публичными докладами и научно-популярными лекциями перед широкой аудиторией рус. инженеров и техников.

Научные заслуги Ч. получили признание как в России, так и за рубежом. Виднейшие ученые-металлурги - Ф. Осмонд (Франция), Г. Гоу (США), Э. Гейн (Германия), А. Портвен (Франция) и др. высоко оценивали его творческий вклад в науку о металлах. Он был избран засл. проф. и почетным чл. конференции Михайловской арт. академии, почетным членом Рус. технич. об-ва, Петроград. технологич. и политехнич. ин-тов, амер. ин-та горных инженеров, совета Ин-та международных экспертов, почетным вице-пред. англ. Ин-та железа и стали, почетным чл.-корр. Королев. об-ва искусств в Лондоне и др.

Соч.: [Труды], "Журнал Русского металлургического об-ва", 1915, № 1; Сталелитейное дело, СПб, 1891, [4 изд.], СПб, 1906; Чугунно-литейное дело, [СПб], 1893 (Литограф. изд.); Труды, в кн.: Д. К. Чернов и наука о металлах, под ред. акад. Н. Т. Гудцова, Л.-М., 1950.

Лит.: Шуляченко А. [Р.], Дмитрий Константинович Чернов, "Записки Русского технического общества", 1903, № 4; Дмитрий Константинович Чернов (1839-1921). Очерки из жизни и деятельности, посмертные произведения и избранная переписка, П., 1923; Байков А., Великий русский металлург Дмитрий Константинович Чернов, "Сталь", 1939, № 10/11; Дмитрий Константинович Чернов - основоположник научного металловедения. Жизнь, деятельность и выдержки из трудов, под общ. ред. Б. Е. Воловика, М., 1950; Нессельштраус Г. З., Жизнь и деятельность Д. К. Чернова - основателя металлографии, в кн.: Д. К. Чернов и наука о металлах, Л.-М., 1950; Бардин И. П., Основоположник современного металловедения, выдающийся русский ученый-металлург Д. К. Чернов, "Известия Акад. наук СССР. Отд. технич. наук", 1951, № 6; Головин А. Ф., Дмитрий Константинович Чернов - основоположник науки о металлах, в кн.: Труды по истории техники, вып. 5, М., 1954; его же, Дмитрий Константинович Чернов и его творческий вклад в артиллерийскую науку и технику, вып. 2, М., 1952; Дмитрий Константинович Чернов. Библиографический указатель. Сост. И. А. Мельникова, под ред. В. В. Данилевского, Л., 1951.