Терпеливо вникая в работу кузнецов, Дмитрий Константинович почувствовал, что решение загадки кроется в кузнице. При нем проковывали образцы, накаляя их в горне до разных температур. Охладив, он брал их в руки, как драгоценность, и подолгу рассматривал, стараясь проникнуть в тайну. По совести говоря, это сильно волновало его. Есть какая-то прелесть перед порогом неизвестности, хочется потомить себя ожиданием, и в то же время не терпится открыть завесу в будущее. Это было не простое созерцание еще тепловатого металла, слегка давившего на ладонь, это было подлинным поэтическим наслаждением, которое пришло в результате упорного творческого труда. В душе боролись и страх и радость в ожидании чего-то необычного, когда он взял лупу и склонился над образцами. Сможет ли он подтвердить свои догадки?
И вдруг всё стало ясным и понятным; металл покорно и просто подчинился ему. Вот образцы стали с мелкозернистым строением, а вот крупнозернистые. Они, бесспорно, менее прочные.
Кузнецы, затаив дыхание, ждали слова технолога.
- Да, - задумчиво вымолвил он. - Все причуды металла происходят в момент ковки. Никто из вас, братцы, не подумал о том, в какой момент надо ковать сталь.
- Мы на глазок всё, - смущенно отозвались кузнецы.
- Чутье часто обманывает человека. Да и у каждого по-разному оно развито, - пояснил Дмитрий Константинович.
- Это верно! - согласились кузнецы. - Хоть и сказывают, глаз - алмаз, а и в нем бывает помутнение…
Чернов не удовлетворился рассмотрением образцов стали. Он испытал их на разрывной машине. Всё было так, как он и предполагал. Тайны не стало, причины разрыва пушек были выяснены. Но тут возникла новая тайна.
"При какой же температуре нужно ковать металл, чтобы он был прочен?" - озабоченно думал Чернов. И снова долгими часами он наблюдал работу кузнецов. Молодой ученый как бы погружался в таинственный мир, в котором происходили интересные загадочные явления. И вот, наконец, он уловил нечто странное, что происходило со сталью при медленном охлаждении. Это явление повторялось каждый раз, но даже опытные златоустовские сталевары не замечали его. Чернов обнаружил, что при медленном охлаждении постепенно темнеющая масса металла в какой-то критический момент остывания внезапно раскалялась, вспыхивала, а затем снова начинала темнеть и далее уже ровно охлаждалась до конца.
- Что же это такое происходит? - спросил кузнецов Дмитрий Константинович.
- Это не всегда бывает. Когда быстро охлаждаем сталь, этого николи не случалось. Может, это совсем пустое дело! Издавна так ведется раскаленный металл быстро опускаем в воду, и вот закалка есть! - пояснил Чернову седобородый кузнец.
"Нет, здесь не так просто всё происходит, - в раздумье решил исследователь. - Вспышка не возникает сама по себе, без всякой причины. Очевидно, в этот момент происходит какое-то преобразование внутри металла".
Новая тайна увлекла его. Он неутомимо стал искать разгадку. Кузнецы при нем отковали и по-разному закалили стальные болванки. Одни были откованы, когда уже прошли замеченную технологом критическую точку; другие - до этого момента.
Дмитрий Константинович подверг их испытаниям, и вновь открылось "оконце в неизвестное". Болванка, которая прошла критическую точку, закалки не приняла, осталась мягкой.
Технолог много раз повторял свои опыты, и они проходили, как и предыдущие. Значит, это не случайность, выходит, что в этом явлении есть какой-то закон. Опять он стоял перед новой "тайной" и опять не падал духом, а весь уходил в свои кропотливые наблюдения. Ничто не ускользало от внимания настойчивого исследователя.
При нагреве металла существует еще одна критическая точка, которая соответствует определенной температуре. Эти точки, при которых происходит внутренняя перестройка стали, Чернов назвал критическими точками a и b.
Взволнованные инженеры спрашивали его:
- Как же вы смогли заметить почти неуловимые признаки?
- При известном навыке их легко обнаруживает глаз, - ответил он. Это различие можно сравнить с различием во внешнем виде белого мрамора и гипса. Когда вы бываете в музее, вы легко отличите мраморные статуи от гипсовых. И те и другие белого цвета, но мраморные статуи имеют как будто блестящий, маслянистый вид, тогда как у гипсовых статуй вид матовый, тусклый. Точно так же и стальная болванка. Выше точки b она имеет накаленную красную, как бы маслянистую, блестящую мраморовидную поверхность. Когда же она охладится ниже точки b, она сохраняет тот же красный цвет, но поверхность ее тускнеет, утрачивает блеск и становится матовой, напоминающей гипс.
…Причины разрыва пушек были не только раскрыты, но и устранены. Мало того, Дмитрий Константинович научился исправлять бракованные стали, подвергая их дополнительной тепловой обработке.
Обухов крепко пожал руку молодому инженеру:
- Вы сделали большое научное открытие. Я чувствую, что вы еще только в начале пути и вам суждено многое сделать. А я уже старик… Меня измучили… - Голос его звучал печально. Он прикрыл на секунду ладонью глаза, испытывая слабость, а потом безнадежно махнул рукой: - Ну, да мое дело кончено!
- Не говорите так, Павел Матвеевич! - с жаром сказал Чернов. - Вы сделали для России большое дело, и опускать руки нельзя!
- Э-эх! - горестно вздохнул Обухов.
Было известно, что у него большие нелады с администрацией завода. С тех пор как завод перешел в Морское ведомство, вновь назначенный директор стал притеснять Обухова. Чтобы забыться, Павел Матвеевич всё чаще и чаще прикладывался к чарке. Оскорбленный, обиженный, он, наконец, отстранился от дел и уехал из Петербурга. А в 1869 году в столицу пришла весть, что Обухов скончался…
К ЧЕМУ ПРИВЕЛО ЧЕРНОВА ИЗУЧЕНИЕ ТРУДОВ АНОСОВА
Научное открытие Чернова о превращениях стали при накаливании дало возможность проникнуть во многие тайны металлургии и в том числе окончательно выяснить тайну булата. Дмитрий Константинович повторил последние опыты Аносова, изготовил булатную сталь и отковал из нее два клинка. После протравки на металле заструился приятный волнистый узор. Откуда появился он? Исследователь на опыте показал, что узор булата не что иное, как рисунок крупнозернистой структуры чистой углеродистой стали. Ясность и рельефность его получаются в результате травления клинка. Перед мысленным взором Чернова предстала работа оружейного мастера. Вот он берет накаленный стальной клинок и, постепенно замедляя охлаждение, творит чудо. Сталь становится крупнозернистой. Продолжая ковку при температуре ниже точки b, он изменяет форму кристаллов, вытягивая их. При искусной работе мастера металл не теряет своей крупнозернистой структуры.
Каждый день упорного вдохновенного труда приносил новые открытия, но работа в угарных цехах, постоянное разглядывание раскаленных, ослепительных образцов стали расстроили зрение исследователя. Нависла страшная угроза потерять зрение, но Дмитрий Константинович продолжал исследования.
В 1880 году летом Чернов поехал в Златоуст - на родину русского булата. Много лет прошло с тех пор как отсюда уехал Аносов, многое изменилось, но живы и неприкосновенны остались старые добрые традиции. Среди литейщиков работали еще сподвижники Павла Петровича. И как билось сердце Дмитрия Константиновича, когда он слушал душевные рассказы Швецова-младшего об Аносове!
Павел Швецов, широкоплечий, с густой окладистой бородой, был кряжист, крепок и вдумчив. Он с любовью рассказывал об Аносове:
- Павел Петрович был особый человек, его верный глаз примечал всё, а уши слышали самое тайное в металле. Стоит вот тут и смотрит, как металл накаливается в горне. По еле уловимому, только что рожденному цвету он уже понимал, в каком положении сталь. Всё слышал, что шепчет металл. Правда, и батюшка мой Микола Миколаевич большой мастак был, ну, прямо-таки, колдун по стали, а только всё колдовство его ничто было перед силой Аносова. Тот всё учтет. Нагреет до мясно-красного цвета, а потом моргнет глазом, - мол, живей к молоту, и пока перекидываешь накаленную болванку, она уже вишнево-красного цвета, - доспела под удар!
В Златоусте Чернов проследил весь процесс изготовления булата. Долго и взволнованно наблюдая за остыванием булата, он, в конце концов, уловил момент, который подсказал новое. Дмитрий Константинович сделал свои выводы: "Остывание должно происходить как можно спокойнее и медленнее… Тогда сталь находится при условиях, весьма благоприятствующих ее кристаллизации, так что образуются довольно сильные оси древовидных кристаллов и довольно большие группы параллельных осей; группы эти потом срастаются".
Что же такое остывание металла?
Чернов первый дал верный и точный ответ: сталь (и вообще металлы) имеет кристаллическое строение, и процесс затвердевания металла есть не что иное, как процесс кристаллизации.
Это подсказывали ему опыты с проведением кристаллизации различных солей. Вот и сейчас он еще раз убедился в этом, изучая условия затвердевания, при которых в сплаве происходят химические изменения. Именно в это мгновение прекращается падение температуры, и она остается постоянной до тех пор, пока не завершится перестройка сплава, после чего остывание продолжается.
Он хорошо помнил свой первый опыт с охлаждением раствора поваренной соли, который помог ему наглядно показать значение критических точек.