VIVOS VOCO: А.Н. Белоусова, "П.П. Аносов - выдающийся русский металлург"

Эта юбилейная дата отмечалась в 1999 г. Один из первых ученых России, Павел Петрович Аносов вошел в историю науки и техники как основоположник учения о стали и родоначальник высококачественной металлургии. Ему принадлежит приоритет в открытии утраченного некогда секрета производства булатной стали. Огромен его вклад в развитие горного дела, металлургии (в том числе литой и сварочной стали), металлографии, золотодобычи, геологии и ряда других научно-технических направлений и производств.

Творческое наследие Аносова по-настоящему стало известно только в XX в. Этому предшествовали глубокие исследования жизни и деятельности ученого. В 1944 г. при Отделении технических наук АН СССР была создана Комиссия по истории техники, в которую вошли крупнейшие ученые академики Б.Н. Юрьев, А.А. Байков, И.П. Бардин, Н.Г. Бруевич, Г.М., Кржижановский, С.Г. Струмилин и другие. При обсуждении издательского плана Комиссии на 1947 г. ее сотрудник профессор В.В. Данилевский предложил включить в него написанную им брошюру о Павле Петровиче Аносове, выдающейся заслугой которого он считал "открытие тайны булата" [1].

Свои первые исследования об Аносове Данилевский напечатал в книге "Русская техника" (1947). Во втором ее издании в разделе "Сталевары" он опубликовал портрет ученого, титульный лист его книги "О булатах", страницы тетрадей, где Аносов описывал свои опыты по "приготовлению" литой стали, а также чертежи печей для производства булата [2]. Книга В.В. Данилевского, и в том числе очерки о П.П. Аносове, получила прекрасный отзыв в печати. В мае 1948 г. автору была присуждена Государственная премия "за исследования в области истории русской техники", обобщенные в научном труде "Русская техника" [2, с. 4]. С этого времени "аносовской" тематикой стали заниматься историки науки и специалисты-металлурги. Ведущее место в этом занял ИИЕТ АН СССР, образованный в 1953 г. на базе академического Института истории естествознания и упоминавшейся Комиссии по истории техники.

ТВОРЧЕСКИЙ ПУТЬ П.П. АНОСОВА

Павел Петрович Аносов родился в 1799 г. (число и месяц не установлены) в Санкт-Петербурге в семье коллежского асессора. Отец его служил в Берг-коллегии (впоследствии реорганизованной в Горный департамент), с 1806 г. он советник Пермского горного управления. Вскоре после переезда на Урал родители Аносова умерли, детей, в том числе Павла, взял на воспитание дед по материнской линии Л.Ф. Сабакиц - известный русский механик, работавший на Ижевском и Боткинском казенных заводах. В 1810 г. он определил 11-летнего Павла в санкт-петербургский Горный кадетский корпус на "казенно-коштное место". Это учебное заведение было основано по указу Екатерины II от 21 октября 1773 г. как Горное училище, приравненное к академиям и подведомственное Берг-коллегии. В 1804 г. оно преобразовано в Горный кадетский корпус, а в 1833 г. - в Институт корпуса горных инженеров. (Интенсивно развивающаяся горная промышленность на Урале и в Сибири испытывала потребность в высококвалифицированных кадрах.)

Воспитанники Горного кадетского корпуса получали хорошее образование: они изучали арифметику, алгебру, геометрию, маркшейдерское дело, минералогию, металлургию, рисование, химию, механику, физику, французский, немецкий и латинский языки. При Александре I их обучали музыке, танцам, фехтованию, водили в Эрмитаж, Кунсткамеру, Академию художеств. Много времени отводилось практическим занятиям по химии, физике, промывке различных руд. Во дворе учебного заведения был построен "рудник" с подземными ходами и выработками, а в его мастерских и на Санкт-Петербургском монетном дворе учащиеся сами плавили металлы. Коллекции Горного корпуса постоянно пополнялись новыми уральскими и сибирскими минералами, редкими самородками золота. Здесь хранилась малахитовая глыба, оцененная небывалой по тем временем суммой в 425 тыс. руб., а также найденный на Нижнетагильской даче платиновый самородок весом 10 фунтов 54 золотника (4.33 кг). Среди образцов было немало изделий и полуфабрикатов металлургического производства: идеально ровное по толщине листовое железо, бритвы, столовые приборы, предметы высокохудожественного литья.

Внимание Аносова особенно привлекало искусно выделанное холодное оружие: здесь было немало черкесских и турецких сабель, римских мечей с замысловатой рисовкой, изготовленных из редких сортов стали. Его поражали булатные сабли с чудесными узорами. На вопросы, каким образом удавалось древним мастерам изготавливать булатное оружие с узорами, преподаватели неизменно отвечали: "Секрет булата утерян!" Будущего ученого и мастера не оставляла мысль разгадать его, об этом он думал по ночам, читая книги о рыцарях, вооруженных булатным оружием. Однажды среди ночи, взяв свечу, он направился в зал к витрине, где находились булатные клинки. Долго смотрел на них и, опустившись в кресло, заснул. Проснулся от шума, поднятого служителем. Возле него стоял инспектор классов. Утром Аносову пришлось держать ответ перед директором корпуса А.Ф. Дерябиным. Тот был человеком рассудительным, уважал воспитанников, а инспектору сказал: "Мы не можем наказывать юношу. Он увлечен вопросом, разрешение которого сделало бы нашей стране честь".

Учился Аносов легко, был в первой пятерке лучших учеников. У него хватало времени на занятия в научных кабинетах, на чтение и игры, он увлекался также рисованием, принимал участие в любительских спектаклях, где пьесы ставились на иностранных языках. В октябре 1816 г. Аносова произвели в унтер-офицеры, а в 1817 г. он с отличием завершил учебу и был выпущен из Горного кадетского корпуса практикантом в действительную службу. За успехи, "оказанные им при испытаниях", его наградили Большой золотой и Серебряной медалями, книгами, эстампами. Награждение Большой золотой медалью сопровождалось выдачей 500 руб. "на обзаведение". Его первым приобретением стал микроскоп. Павел, конечно, знал, что его великий соотечественник М.В. Ломоносов для своих химических исследований впервые применил микроскоп, и, предвидя характер своей работы, обзавелся таким же прибором.

В ноябре 1817 г. П.П. Аносов был направлен на заводы Златоустовского горного округа (Южный Урал) - там ему предстояло выполнить дипломную работу. По положению того времени воспитанники Горного кадетского корпуса выпускались "не прямо на действительную службу офицерскими чинами, как было прежде, но со званием практикантов. В этом звании они должны были оставаться два года, употребляя это время на осматривание рудников и заводов и для приучения себя к служебному порядку". Лишь после отчетов по дипломной работе практикантов зачисляли на постоянную службу. Результаты своих наблюдений выпускник обобщил в дипломной работе "Систематическое описание горного и заводского производства Златоустовского оружейного завода, составленное практикантом П. Аносовым, 1819 года".

В Златоустовский горный округ входили тогда чугуноплавильные и железоделательные заводы: Златоустовский с фабрикой белого (холодного) оружия, Саткинский, Кусинский и Артинский, а также Миасские золотые прииски и недействующий Миасский медеплавильный завод. Центром горного округа был Златоустовский завод на речке Ай, основанный в 1754 г. тульским купцом-заводчиком Масоловым. В 1811 г. Златоустовский заводской поселок переименовали в город Златоуст.

В 1819 г. Павла Петровича назначили смотрителем Златоустовской оружейной фабрики "по отделению украшенного оружия", где он сразу же принялся за усовершенствование производства. Первое его нововведение - создание более эффективных цилиндрических воздуходувных мехов. Плодотворная деятельность молодого специалиста обратила на себя внимание Департамента горных и соляных дел: в 1824 г. его назначают управителем оружейной фабрики, а с 1829 г. он уже помощник директора фабрики. С этого времени начинаются его систематические исследования в области металлургии, публикуются научные труды по геологии Южного Урала и по термической обработке стали. В 1826 г. выходит его труд "Геогностические наблюдения над Уральскими горами, лежащими в округе Златоустовских заводов", затем две работы по термической обработке стали: "Описание нового способа закалки стали в сгущенном воздухе" (1827) и "Об опытах закалки стальных вещей в сгущенном воздухе, произведенных в 1828 и 1829 гг." и статья "Об уральском корунде" (1829).

Златоустовская оружейная фабрика изготовляла сабли типа дамасских, известные больше под названием "турецкие". Аносов убедился, что качество этих сабель, вывезенных с Востока, значительно выше так называемых дамасских, производившихся в Европе и на Златоустовской оружейной фабрике, и пришел к выводу, что искусство их изготовления "составляет по сие время загадку для ученых и художников Европы". Аносов ищет ключ к разгадке: изучает образцы подлинных дамасских сабель, литературные источники и приходит к мысли, что необыкновенная острота восточных сабель в большей степени зависит от способов закалки, чем от материала, из которого они изготовлены. Его предположение подтвердилось: опыты по закалке обыкновенных стальных ножей в сгущенном (сжатом) воздухе заводских цилиндрических мехов показали, что эти ножи стали острее тех, которые закаливались обычным способом. Аналогичным образом Аносов произвел закалку кос, производимых на Артинской фабрике, и получил такие же результаты: эти косы не только легко косили сухую траву, но, по его сообщению, и "березовые кусты не могли противостоять остроте лезвия их". Способы закалки стальных изделий в сгущенном воздухе явились основой дальнейших исследований Аносова по термической обработке булатной (дамасской) стали.

В 1831 г. Павла Петровича назначают директором оружейной фабрики и одновременно возлагают на него обязанности главного начальника заводов Златоустовского горного округа. Перед ним открываются широкие возможности для проведения исследований и опытов по раскрытию технологических секретов булатной стали. Изыскания, начатые им в 1828 г., продолжались в общей сложности 10 лет и блестяще были завершены к концу 1838 г.

На Златоустовской оружейной фабрике применялся старый, традиционный способ получения сварочного железа, в основе которого лежал процесс передела чугуна в сталь в кричных горнах с последующей обработкой криц под молотами. Аносов отказался от производства булата из сварочного железа и создал при фабрике цех тигельной литой стали, имевшей большие преимущества перед сварочной. Причем способ изготовления литой стали из предварительно цементированного железа путем науглероживания его твердым углеродом, применявшийся на Западе и на некоторых отечественных заводах, Аносов заменил своим, совершенно новым приемом - науглероживанием железа в газовой среде, содержащей окись и двуокись углерода. Производственный процесс при этом состоял в соединении цементации и плавки в открытом тигле, расположенном в древесно-угольном горне, в результате чего ускорялся процесс проникновения (диффузии) углерода в расплавленный металл. Такой способ изготовления литой высокоуглеродистой стали имел огромное научное и практическое значение, он получил широкое распространение в отечественной и мировой промышленности.

Исследования и эксперименты ученого-металлурга позволили научно обосновать процессы химико-термической обработки стали при газовой цементации жидкого металла. Благодаря многим своим технико-экономическим преимуществам газовая цементация до сих пор широко применяется в металлургии стали. В процессе освоения тигельного производства стали Аносов прошел все ступени этой новейшей технологии. Для плавки литой стали по новому способу он построил на оружейной фабрике особый корпус, где находились сконструированные им специальные камерные воздушные печи, которые позволяли достигать необходимой для расплавления стали температуры.

В результате проделанной работы Павел Петрович решил очень важную для своего времени проблему изготовления плавильных тиглей: они должны были обладать высокой огнестойкостью и прочностью. Златоустовский завод такие тигли выписывал с предприятий немецкого местечка Пассау по дорогой цене - 25 руб. за штуку. Переход на более дешевые отечественные тигли был принципиально необходим, ибо таким образом оправдывалась экономическая целесообразность предложенного Аносовым способа. Огнестойкость пассауских тиглей определялась наличием графита в глине, из которой они производились. В Златоусте же графита не оказалось, и Аносов со своими помощниками разработал собственный рецепт изготовления огнеупорных тиглей. Тигельная смесь состояла из десяти частей огнестойкой челябинской глины, пяти частей истолченных в порошок бывших в употреблении и предварительно очищенных от шлака горшков и пяти частей древесно-угольного мусора, просеянного сквозь сито. Златоустовские тигли оказались более огнестойкими, чем пассауские, и обходились всего в 44 коп. за штуку. Для прессования тигельной смеси Аносов построил специальный пресс и медную форму.

Еще в 1825 г. во время геологических поисков он обнаружил около озера Большой Еланчак, в 15 верстах от Миасса, месторождения графита. Позднее графит был испытан и оказался лучше известного кумберландского, который Златоустовский завод приобретал в Англии. Благодаря усилиям этого замечательного и разностороннего специалиста в Златоустовском горном округе были найдены и другие месторождения графита.

Выплавляемая в отечественных тиглях по способу Аносова литая сталь отличалась высокими свойствами и ничем не уступала знаменитой английской. С 1830 г. Златоустовский завод приступил к широкому производству литой тигельной стали для отечественной промышленности. Уже в 1833 г. завод получил 1660 пудов литой стали, а за период с 1830 по 1836 г. произвел 4600 пудов. Большая часть этого металла использовалась местной оружейной фабрикой для выделки холодного оружия (мягкая сталь), но сталь направлялась также на Артинский завод для изготовления кос, инструментов, рапир (средняя по твердости). Большим спросом она пользовалась на знаменитой Нижегородской ярмарке, а Екатеринбургский монетный двор охотно покупал ее для изготовления чеканов и матриц.

Аносов совершенствовал технологию изготовления литой тигельной стали в течение восьми лет, одновременно занимаясь разработкой способов получения булатной стали. Это был единый процесс: исследования, связанные с получением литой стали, подвели его вплотную к разгадке секрета булата. Итоги многолетней работы по литым сталям Павел Петрович обобщил в опубликованной "Горным журналом" в 1837 г. работе "О приготовлении литой стали", а в 1841 г. там же был напечатан его труд "О булатах". Эта классическая работа получила широкую известность [3] и была переведена на иностранные языки.

Дорога к тайнам булата была длительной и трудной. П.П. Аносов писал: "Чем более я знакомился с достоинством образцов, тем более убеждался, что первые успехи мои ничтожны и что переход от едва приметного узора до такой крупности, какая замечается на драгоценных клинках. составляет океан, который надлежало переплывать многие годы, не приставая к берегу и подвергаясь различным случайностям" [3, с. 120-121]. Но он блестяще решил эту задачу. Масштабы и оригинальность его работ могли бы сделать честь любому исследователю наших дней, занятому разработкой совершенно новой, загадочной проблемы. Исследования Аносова по своей сути были новаторскими. При изучении исходных материалов и готовых изделий он в 1831 г. применил микроскоп. В мировой науке о металлах это был совершенно новый методологический подход. Известный английский ученый Генрих Сорби применил микроскоп для изучения микроструктуры стали и железных метеоритов лишь в 1864 г.

Постигая тайны булатных клинков, Аносов основное внимание уделял особенностям рисунка в различных сортах булатной стали. Тщательные исследования показали, что рисунок характеризует кристаллическое строение металла - "кристаллование", то есть связан с природой самого металла: "Наружные признаки - суть следствия химического состава и тех физических условий, которые более или менее благоприятствуют к принятию определенного вида, данного природою каждому роду тел" [3, с. 141]. На этом основании Аносов выделил пять типов макроструктуры стали: полосчатый, струистый, волнистый, сетчатый и коленчатый. Лучшие по качеству -коленчатый и сетчатый; менее качественный булат имел полосчатый вид, у которого "узор состоит преимущественно из прямых, почти параллельных линий".

П.П. Аносовым впервые было введено в практику и распространено понятие о макроструктуре как о показателе качества металла, а также обосновано выявление макроструктуры травлением и применение микроскопа для изучения макроструктуры как метода исследования. Тем самым он внес огромный вклад в развитие металловедения. Ученый считал, что химический состав булатной стали (и основная примесь - углерод) является важным фактором, влияющим на ее свойства. Он работал также над проблемой влияния на свойства стали различных присадок металлов. Принимая во внимание опыты М. Фарадея, изучавшего влияние на сталь платины и алюминия, он считал, однако, что "сплавление стали с платиной не могло принести существенной пользы".

Результаты собственных исследований подтвердили эту точку зрения. Аносов изучал влияние марганца, кремния, хрома, титана, серебра, алюминия и платины на качество булатной стали и установил, что кремний приводит к образованию в ней графита, марганец усиливает волокнистое строение, хром повышает твердость и улучшает полируемость, серебро понижает окисляемость, золото изменяет цвет стали. По существу, П.П. Аносов - зачинатель производства специальных сталей - титановых, марганцевых, хромистых и других, в этом он значительно опередил своих современников.

В 1837 г. из выплавленного булата Павел Петрович изготовил первый клинок. С этого времени на Златоустовской фабрике началось массовое производство булатных сабель и шашек. Несколько их экземпляров отослали в Санкт-Петербург, где они произвели огромное впечатление. Об успехах Аносова доложили императору. 20 января 1837 г. главнокомандующий корпусом горных инженеров объявил "удовольствие царя за поднесенные первые образцы русского булата" (две сабли и одну "черкесскую" шашку). Одну из сабель преподнесли великому князю Михаилу Павловичу. Впоследствии ее передали в Эрмитаж, где она находится и сейчас.

В своей работе "О булатах", в завершающей ее части, П.П. Аносов пишет: "Оканчиваю сочинение надеждою, что скоро наши воины вооружатся булатными мечами, наши земледельцы будут обрабатывать землю булатными орудиями, наши ремесленники выделывать свои изделия булатными инструментами; одним словом, я убежден, что с распространением способов приготовления и обработки булатов они вытеснят из употребления всякого рода сталь, употребляемую ныне на приготовление изделий, требующих особенной остроты и стойкости" [3, с. 151]. В 1836 г. он получил привилегию на изобретенную им литую сталь.

Работая над созданием булатов, выковывая свои знаменитые клинки, П.П. Аносов заложил основы науки о стали. Он оставил после себя плеяду талантливых металлургов, успешно продолживших его дело. Среди них А.С. Лавров, открывший важнейшие законы ликвации стали; Н.В. Калакуцкий - создатель теории определения внутренних напряжений в металле; А.А. Износ-ков - организатор мартеновской плавки стали; П.М. Обухов - первооткрыватель метода массового производства стали высокого качества; Д.К. Чернов - выдающийся ученый в области металлургии, металловедения, термической обработки металлов, первооткрыватель критических температур, связанных с фазовыми превращениями стали при ее температурной обработке (точки Чернова).

П.П. Аносов еще и основоположник качественной металлургии в нашей стране, которая в настоящее время занимает видное место в производстве металлических материалов с заранее заданными свойствами, с чем неразрывно связан прогресс машиностроения и новой техники, развитие металлургической промышленности.

За достижения в области горно-металлургической промышленности, освоение ресурсов Урала и Сибири П.П. Аносов в 1825 г. был избран корреспондентом Ученого комитета по горной и соляной части, учрежденного в Санкт-Петербурге, и членом Златоустовского горного ученого общества. В 1844 г. он стал членом-корреспондентом Казанского университета, а в 1846 г. его избрали почетным членом Харьковского университета "за труды по усовершенствованию горнозаводской части". В целом за труды "на пользу отечественной горной промышленности" П.П. Аносов получил четыре ордена.

В январе 1834 г. Павлу Петровичу присвоили звание полковника корпуса горных инженеров. В том же году им были обнаружены богатые золотосодержащие пески, на месторождении которых вскоре построили известный Андреевский рудник. Он разрабатывает способ плавки золотоносных песков в тиглях, домне и шахтной медеплавильной печи, а в 1838 г. на Атлянском руднике строится первый золотопромывальный станок Аносова - "самоходка".

1839 год в творческой жизни Аносова был исключительно плодотворным: Московское общество сельского хозяйства награждает его золотой медалью за усовершенствование производства кос на Златоустовских заводах, Департамент горных и соляных дел - знаком отличия за 20 лет службы, премией в 2 тыс. руб. серебром за сбережения на заводах 180 тыс. руб. и за увеличение промывки золота. Кроме того, ему объявлена благодарность "за успешное улучшение стальных изделий" и опубликован указ об употреблении на инструменты оружейных заводов литой стали, изготовленной по способу Аносова.

В последующие годы Павел Петрович, уже в чине генерал-майора Корпуса горных инженеров, проводит успешные работы по отысканию месторождений графита, совершенствует золотопромывальные машины и даже изобретает новую, устроенную на Миасских золотых промыслах, строит на Златоустовских заводах шесть железных и чугунных подъездных дорог, заканчивает проект по усовершенствованию отделения кричных молотов на фабрике. В начале 1847 г. его назначают Томским гражданским губернатором и главным начальником Алтайских горных заводов.

Через четыре года, 13 мая 1851 г., Павел Петрович скончался в Омске во время служебной командировки. Там же его и похоронили, и на средства его почитателей на могиле установили мраморный памятник и решетку.

Сохранилось несколько портретов великого металлурга, один из лучших воспроизведен в нашей статье. Жизни и многогранной научной деятельности Павла Петровича посвящена книга И.С. Пешкина [4]. Первое издание этой биографической повести вышло в серии "Жизнь замечательных людей".

Впервые идея о сооружении в Златоусте памятника выдающемуся россиянину высказывалась в связи со 100-летием со дня его рождения, но осуществилась она только в 1949 г., когда отмечалась юбилейная дата - 150 лет со дня рождения П.П. Аносова. По проекту московских скульпторов А.П. Антропова и Н.Л. Штамма, архитектора Т.Л. Шульгиной в Златоусте был установлен величественный памятник, отлитый из бронзы. На высоком гранитном постаменте золотом выбита надпись: "Великому русскому металлургу Павлу Петровичу Аносову". Тогда же Совет Министров СССР поручил Президиуму Академии наук выпустить в свет специальное издание трудов ученого и учредить в системе академии премию его имени. Собрание сочинений П.П. Аносова было издано в 1954 г. Премию имени П.П. Аносова, присуждаемую Президиумом Академии наук один раз в три года за лучшую работу в области металлургии стали, металловедения и термической обработки, одним из первых получил в 1957 г. доктор технических наук А.И. Скаков за работу "Качество железнодорожных рельсов", а в 1996 г. ею были удостоены доктора технических наук А.А. Ильин, Е.Н. Каблов (ныне член-корреспондент РАН), К.Б. Поварова за цикл работ "Материаловедение конструкционных сплавов нового поколения на основе интерметаллических соединений".

200-летие со дня рождения П.П. Аносова широко отмечалось в Златоусте. 27 октября 1999 г. в Москве в Политехническом музее состоялись "Политехнические чтения, посвященные 200-летию со дня рождения П.П. Аносова и 160-летию со дня рождения Д.К. Чернова" и была развернута экспозиция, где демонстрировались редкие документальные материалы об их жизни и деятельности. Юбилейные мероприятия продолжались до конца года.

ЛИТЕРАТУРА

1. Письмо профессора В.В. Данилевского в Бюро Отделения технических наук АН СССР от 6 февраля 1947 г. // Научный архив ИИЕиТ АН РАН. Фонд КИТ. Опись 1. Д. 11. Л. 56.
2. Данилевский В.В. Русская техника. Изд. 2-е, доп. Л.: Ленинградское газетно-журн. и книжн. изд-во, 1948.
3. Аносов П.П. Собр. соч. М.: Изд-во АН СССР, 1954.

4. Пешкин И.С. Аносов. Челябинск: Южно-Уральское книжн. изд-во, 1987. С. 204-205.