Райан Норт - Как изобрести все. Создай цивилизацию с нуля

И только когда невнятный римский манускрипт от 30 до н. э. (написанный архитектором и инженером Витрувием, цитата из которого открывает этот раздел) был обнаружен в одной из библиотек Швейцарии в 1414 н. э., секреты цемента и бетона оказались открыты заново [146]. Потребовалось еще несколько столетий – до 1793 н. э. – для появления идеи «нагрей известняк, чтобы произвести негашеную известь», облегчившей изготовление цемента и бетона.

Вы можете легко улучшить историю человечества, просто не забыв на тысячу лет, как делать бетон. Например, вы можете позаботиться, чтобы рецепт этого материала попал в более популярную библиотеку.

Сплав железа и углерода, более прочный, чем любой из этих двух элементов в отдельности, с невероятной прочностью на разрыв: способностью держать тяжелый груз без вибрации или разрыва. Нуждаетесь в отличных зданиях, инструментах, средствах транспорта, механизмах или чем-либо еще?

Подумайте о стали.

Всем приходилось обходиться куда менее удобными материалами.

3000 до н. э. (плавка железа);

1800 до н. э. (первая сталь);

800 до н. э. (домны);

500 до н. э. (чугун);

1000-е н. э. (первое использование бессемеровского процесса);

1856 н. э. (бессемеровский процесс переоткрыт европейцами, после чего европейцы назвали его по имени одного из европейцев).

Плавильни и горны, каменный уголь или кокс.

В разделе 10.4.2 мы видели, как с помощью плавильни можно удалить примеси из руды, чтобы получить железо, и как можно отбить это железо в горне, чтобы очистить его. Но что произойдет, если добавить в железо углерод?

Мы скажем, что произойдет: углерод взаимодействует с железом так, что получается сплав с большой стойкостью к растяжению, который мы именуем «сталь». Подобная субстанция годится, чтобы изготавливать самые разные объекты, среди которых:

• мосты;

• железнодорожные пути [147];

• железобетон;

• провода и стальные кабели;

• гвозди, винты, болты, молотки, заклепки;

• иглы;

• банки для консервов;

• шарикоподшипники [148];

• пилы и плуги;

• турбины;

• вилки, ложки, ножи;

• ножницы;

• спицы для колес;

• струны для музыкальных инструментов;

• колючая проволока [149];

• два меча на одном креплении, чтобы вы могли использовать их как пар у ножниц и др.

Разное количество углерода порождает различные сплавы, и только материал с содержанием углерода от 0,2 до 2,1 % носит марку «сталь». И даже внутри этого короткого отрезка разное содержание углерода обеспечивает разную прочность и сопротивление при растяжении, так что вы можете поэкспериментировать, чтобы найти то, что вам понравится. Кухонные ножи – чтобы их было удобно точить и они при этом не ломались – содержат около 0,75 % углерода.

Чтобы ввести углерод в железо и изготовить такую отличную, прекрасную сталь, вы должны поместить железо в ящики с размолотым в порошок каменным углем и нагревать до температуры в 700 °C на протяжении недели. Углерод из угля будет реагировать с размягчившимся железом, создавая тонкий слой стали.

Тем не менее только внешняя часть каждого слитка железа превратится в сталь, так что вы должны расплющивать и сгибать ваш металл на наковальне раз за разом, чтобы он весь целиком обрел новые качества. Очевидно, что это медленный и дорогой процесс, вам снова приходится делать то, чем вы уже один раз занимались, возясь с железом. Наверняка вы не удивитесь, выяснив, что лупить по металлу молотом часами – долгий, горячий, трудный, изнурительный и скучный процесс, в общем, полный отстой, так что вы изобретете кое-что получше пр-р-р-р-рямо… сейчас!

Наши поздравления – вы придумали домну.

Мы уверены, что вы уже в курсе, что домна в основе своей улучшенная версия той же топки. Вместо того чтобы ваша плавильня сама втягивала воздух, теперь вы насильно впихиваете его снизу и заставляете подниматься, проходя по дороге через обрабатываемый материал. Но вместо чередующихся слоев железной руды и каменного угля вы берете железную руду, известняк и дающий более высокие температуры кокс [150].

У вас получается более интенсивное горение, железная руда плавится точ но так же, как и при изготовлении железа, но процесс идет дальше: железо вступает в реакцию с углеродом, формируя новый сплав с точкой плавления около 1200 °С (достаточно низко, чтобы расплавить в вашей домне). Высококарбонизированная жидкость скапливается на дне и вытекает из домны, а после того как она остынет, вы можете забрать свой металл.