Рождение металлографии. Из одной и той же стали пушки получались разными. Одни служили долго, другие разрывались после первых же выстрелов. Почему? Этот вопрос не давал покоя молодому инженеру Дмитрию Константиновичу Чернову, работавшему на Обуховском заводе в Петербурге. Целые дни, а порой и ночи проводит он в цехах завода и на артиллерийском полигоне, в механической и химической лабораториях. Самым тщательным образом Чернов исследует места разрыва артиллерийских стволов и помечает, что металл долго служивших пушек имеет мелкозернистое строение, а у быстро разорвавшихся он крупнозернистый.

Как же металл одного и того же химического состава приобретает различное строение? Ясно, что это может произойти только в процессе обработки. И Чернов ставит перед собой нелегкую задачу: найти такие способы обработки металла, при которых все пушки будут получаться самого высокого качества, разумеется этот вопрос важен приизготовлении любых изделий из металла даже таких как лента 12Х18Н10Т.

Чернов кует стальные слитки, нагретые до разного «цвета каления»: от темно-красного до ослепительно белого. После остывания определяется их прочность на разрывной машине. И вот наилучший температурный режим, при котором изделие получается наиболее прочным, найден. Но ученый на этом не останавливается. Он упорно ищет ответ на вопрос, что же происходит с металлом в процессе обработки?

О результатах двухлетних исследований Чернов доложил в 1868 году на заседаниях Русского технического общества. Кроме точки плавления (он обозначил ее буквой «с»), Чернов нашел еще две точки, в которых происходят резкие изменения свойств стали. Первая, названная им точкой «а», соответствовала темно-вишневому цвету, вторая — точка «b» — матово-красному. Ученый назвал их критическими точками, но они во всем мире носят название точек Чернова.

Что нагретая сталь при быстром охлаждении становится гораздо тверже, знали еще древние. Например, в «Одиссее» Гомера мы читаем: «Как погружает кузнец раскаленный топор иль секиру в воду холодную, и зашипит с клокотаньем железо — крепче железо бывает, в огне и в воде закаляясь». Но только Чернов показал: чтобы закалить стальное изделие, его необходимо нагреть до точки «а», и затем быстро охладить. «Сталь, как бы тверда она ни была, будучи нагрета ниже точки «а», не принимает закалки, как бы быстро ее не охлаждали; напротив того, она становится значительно мягче и легче обрабатывается пилою», — писал ученый. Нагретая до точки «6», сталь превращается из крупнозернистой в мелкозернистую.

Продолжая исследования, Чернов определил, как нужно вести процесс ковки, чтобы раздробить и вытянуть зерна металла, получая его наилучшую структуру. Он писал: «Нужно стремиться достигнуть того, чтобы наши орудия были по возможности мелкозернистого сложения; для этого следует... после нагрева болванки до высокой температуры ковать ее до тех пор, пока она не остынет до температуры, обозначенной мною точкой б.

Впоследствии точные измерения показали, что точка «а» лежит примерно в области 700°С, а точка б 800— 850°С. Причем у разных сортов сталей эти точки соответствуют разным температурам.

Найденные Черновым критические точки и по сей день имеют огромное значение для металлургов. Конечно помимо этих точек существует большое количество других важных параметров. которые изложенны в современных стандартах таких как ГОСТ 4986-79. Ученый доказал также, что мелкозернистую структуру может иметь и литая сталь, если правильно подобрать режим ее тепловой обработки. Обычно в литой стали много газовых пузырей, пустот и усадочных раковин, которые ослабляют металл. При ковке они сдавливаются, свариваются. «Не будь этих пустот, как газовых, так и усадочных, можно было бы прямо в данную форму отливать орудия из стали, как отливают их из чугуна», — писал Чернов. И он оказался полностью прав.