Лаборант-металлограф. С. С. Лукашов

Можно предположить, что наши далекие предки были знакомы с металлами, которые встречаются в природе в чистом виде, в виде самородков (золото и медь). Из этих металлов нельзя было сделать оружие или орудие труда. И не случайно железо, пригодное для этих целей, древние называли "камнем неба", ценили дороже золота. Победителям Олимпийских игр вручали в награду слиток золота и кусок железа. Но даже тогда, когда люди научились плавить и ковать железо и его сплавы, увидели, что булатный клинок разрубает железную кольчугу и не тупится, рубит падающий шелковый платок, гибок, как ивовая ветка, не ломается, если его сгибают в дугу, те немногие мастера, владеющие секретами его изготовления, не понимали природу их свойств.

Уже в XIX веке некоторые пушки служили годами, а некоторые разрывались после первых же выстрелов. Почему? Лишь годы поисков помогли Ц. К. Чернову, инженеру Обуховского завода в Петербурге, обнаружить, что крупнозернистый металл - причина быстрого разрушения пушек, и установить критические точки кристаллизации сплавов железа. Их впоследствии стали называть точками Чернова. Он же научно объяснил чудесные свойства булата. Он превратил изготовление металла из искусства в науку - металлургию.

Развитие металлургии теснейшим образом зависит от прогресса металловедения, которое изучает, как "поведение" металлических материалов при различных воздействиях и условиях окружающей среды зависит от их химического состава и характера обработки.

Промышленная техника основывается в значительной мере на использовании твердости, прочности, жаропрочности, пластичности, теплопроводности, магнитных свойств, способности к делению ядер, сверхпроводимости и других свойств металлов.

Современная техника требует не только огромного количества металлов, но и особых их качеств. Мощность космического корабля во много раз превосходит мощность обычной электростанции. В небольшом объеме сосредоточить эту огромную мощность можно лишь при том условии, что в камере сгорания ракеты температура достигает 3500 - 4000 градусов, а давление - нескольких сотен атмосфер. Нужны материалы совершенно невиданных ранее свойств, материалы, пригодные к выработке электроэнергии под воздействием солнечного излучения, работающие при сверхнизких температурах, близких к абсолютному нулю, в зоне радиоактивных излучений, в агрессивных средах. Для лопаток газовых турбин, для аппаратов, синтезирующих искусственные алмазы, необходимы также устойчивые к высоким температурам и давлению металлы. А медицина требует материалы, легко "сживающиеся" с тканями живого организма.

Металловедение, основанное издавна на достижениях химии, а в последние десятилетия на выдающихся открытиях в физике, дает возможность исследовать структуру металлических материалов, а, следовательно, и совершенствовать технологию получения и переработки металлов, способы использования металлических материалов, улучшать их свойства, создавать новые сплавы. Исследуя материалы, мы получаем возможность добиваться наибольшей их надежности и экономичности, создавать принципиально новые машины. Структуру металлов и сплавов изучают при помощи металлографического и рентгеноструктурного анализа.

Металлографический анализ имеет большую историю. В 1909 году в Моравии при изучении осколков железного метеорита было впервые применено травление шлифованных и тонко отполированных металлических поверхностей (шлифов) соляной кислотой. В результате длительного травления на поверхности шлифа возникает структура металла. Русский ученый П. П. Аносов первым стал при изучении режимов выплавки и обработки булатной стали применять микроскоп.

Основа успешности металлографического анализа - изготовление шлифов. Здесь требуется необычайная аккуратность и терпение. При небрежном изготовлении шлифа искажается поверхностный слой исследуемого металла и вследствие этого возникают ошибки в толковании микроструктуры.

Изготовляет шлифы лаборант-металлограф. Для этого он вырезает образцы из сталей, чугунов и сплавов на алюминиевой, магниевой и медной основах, шлифует, полирует и травит их. При травлении на исследуемый металл оказывается химическое и электрохимическое воздействие. Участки шлифа либо растворяются, либо на них осаждается тончайшая окрашенная пленка. Различные типы кристаллов при растворении ведут себя по-разному, границы между зернами растворяются сильнее, и на шлифе возникает микрорельеф, обнаруживается его структура.

Протравленный микрошлиф рассматривают на специальных оптических металлографических микроскопах с увеличением от 10 до 2000 раз, снабженных различными приспособлениями для измерения микротвердости образцов, для нагрева их в вакууме, а также электронно-счетными устройствами для количественной обработки металлографических данных. При разработке новых металлов и сплавов и проведении исследовательских работ по изучению их структуры используют электронные микроскопы с увеличением до 500 000 раз. В них узкий электронный луч обегает всю поверхность образца, а поток из отраженных или рассеянных от поверхности электронов создает соответствующее изображение на экране. Оптическая металлография открыла типы, расположение и процесс образования структурных составляющих металла, а электронная - дефекты кристаллической решетки, определяющие свойства металлов.

Лаборант высшей квалификации (это может быть техник или инженер) анализирует макро- и микроструктуру металлов и сплавов, определяет, сравнивая их с эталонами, составляющие структуры (форму зерен, их величину, цвет), а также имеющиеся дефекты. Термически обрабатывая металлы и сплавы при высоких температурах или в вакууме при растяжении, он испытывает образцы. Лаборант фотографирует микроструктуры и производит киносъемку.

В современных металлографических лабораториях используются различные отрезные, шлифовальные, полировальные станки, оптические и электронные микроскопы, снабженные телевизионными экранами и ЭВМ. Лаборант настраивает и эксплуатирует их. Разнообразно и велико количество деталей, принципиально новы схемные решения. Опытный лаборант великолепно знает их устройство, причины типовых неисправностей, способы их устранения и постоянно следит за их бесперебойной работой.

Работа лаборанта-металлографа предъявляет разнообразные требования к человеку. Велика нагрузка на зрение - ведь постоянно приходится зрительно контролировать и изготовляемый шлиф, и его внешний вид под микроскопом. Опытный металлограф обладает развитым глазомером - поверхность шлифов должна быть предельно гладкой, без "завалов" по краям. Так как различные, по существу, структурные составляющие и дефекты образцов могут быть сходными по внешнему виду, но окрашиваются в различные цвета под действием травящих реактивов, то лаборант активно пользуется ощущениями цвета.

Профессия металлографа не требует значительных физических усилий. Но его движения должны быть точны, соразмерны и бережны. С опытом развивается сенсомоторная координация, глаза и руки действуют как единое целое в этой еще более тонкой, чем ювелирная, работе.

Опытный металлограф обладает воображением, отличной образной памятью и мышлением. Наблюдая в микроскоп те или иные структуры или дефекты образца, он постоянно сравнивает их с формой и цветом эталонов, хранящихся в долговременной памяти. В уме он классифицирует наблюдаемые структуры и составляющие металлов, сравнивает с тем, что известно о них на практике и в теории металловедения, обрабатывает и систематизирует результаты испытаний и дает соответствующее заключение.

Квалифицированного металловеда отличает "любовь к железу", обширные знания физики и химии. Он не просто рассматривает кусочек металла, а представляет себе его характерные особенности, способ его обработки (ковку, плавку) и видит в воображении то будущее изделие, частью которого является этот кусочек. Профессия эта требует большой динамичности мышления, сосредоточенности внимания и наблюдательности.

Работают лаборанты в просторных, отлично освещенных, кондиционированных лабораториях.

Профессия лаборанта понравится тем, кто внимателен и терпелив, кто испытывает интерес к работе, которая требует острого глаза и ловкой руки, нестандартна, где необходима самостоятельность мышления, творческая сметка и сообразительность, хотя внешне она не романтична и не свободна от повторяющихся операций. Многие исследования длительны по времени и дорогостоящи (современный микроскоп стоит от нескольких тысяч до сотен тысяч рублей). Малейшая ошибка в работе с ним приводит к поломке аппаратуры.

Металлографы справедливо гордятся тем, что результаты их работы ожидает огромный завод, что постоянное совершенствование технологии получения и обработки металлов, а также самые современные способы использования металлических материалов, повышение их прочности и надежности невозможны без их труда.

Готовящий себя к профессии металловеда должен особенное внимание уделять изучению в средней школе химии и физики, хорошо разбираться в математике и основах информатики и вычислительной техники. Облегчают освоение профессии навыки черчения и рисования.

Получить профессию лаборанта-металлографа можно в среднем профтехучилище, в техникумах и на производстве методом индивидуального обучения под руководством опытных наставников. Ими, как правило, бывают умелые, опытные работники. Продолжить свое образование можно в политехнических техникумах и институтах. Металловедов ожидают заводские лаборатории, научно-исследовательские учреждения и учебные заведения. Высшие разряды присваиваются рабочим только после окончания средних специальных учебных заведений.