Гарри Брерли¶

Гарри Брерли (англ. Harry Brearley; 18 февраля 1871, Шеффилд, Великобритания — 14 июля 1948, Торки, Великобритания) — британский металлург, изобретатель нержавеющей стали. В 1913 году, в ходе экспериментов по созданию износостойких сплавов для артиллерийских стволов, он разработал первую в мире коррозионно-стойкую сталь, содержащую хром и углерод. Это открытие заложило основу современной промышленности нержавеющих сталей.

¶Биография

¶Ранние годы и образование

Гарри Брерли родился в семье сталевара в Шеффилде — историческом центре британской металлургии. С детства он был знаком с производством стали: в 12 лет начал работать на сталелитейном заводе, а позже поступил учеником в лабораторию. Систематического высшего образования Брерли не получил, однако его практический опыт и самообразование в области химии и металловедения позволили ему стать квалифицированным аналитиком. В 1890-х годах он работал в лаборатории компании Thomas Firth & Sons, где специализировался на анализе состава сталей и сплавов.

¶Работа в лаборатории Brown Firth

В 1908 году Брерли был назначен главным металлургом объединённой лаборатории компаний Thomas Firth & Sons и John Brown & Company (Brown Firth Laboratories). Основной задачей лаборатории было улучшение свойств сталей для военных нужд, в частности — повышение износостойкости внутренних поверхностей артиллерийских стволов, которые быстро разрушались под действием высоких температур и газов.

¶Изобретение нержавеющей стали

В 1912–1913 годах Брерли проводил серию экспериментов с добавлением хрома в сталь. Хром, как известно, повышает твёрдость и стойкость к окислению, но при высоких концентрациях делает сплав хрупким. Брерли стремился найти состав, который сочетал бы износостойкость с достаточной пластичностью. В ходе опытов он получил несколько образцов, которые не соответствовали требованиям для стволов, но обладали необычным свойством — не ржавели при контакте с кислотами и влагой.

По легенде, Брерли заметил, что один из выброшенных образцов, пролежавший несколько недель в мусорной куче, остался блестящим, в то время как другие сплавы покрылись ржавчиной. Анализ показал, что образец содержал около 12,8 % хрома и 0,24 % углерода. Это был первый в мире коррозионно-стойкий сплав, который впоследствии получил название «нержавеющая сталь» (stainless steel).

¶Патент и коммерциализация

Брерли не сразу осознал коммерческий потенциал своего открытия. Первоначально он пытался заинтересовать им производителей ножей, но столкнулся с трудностями: сталь была трудна в обработке и требовала новых методов закалки. В 1914 году он передал образцы ножевой фирме R. F. Mosley, которая подтвердила их коррозионную стойкость. Однако патент на изобретение был получен не Брерли, а его работодателем — компанией Brown Firth. В 1915 году был выдан британский патент № 1915/1916 на «улучшения в сплавах стали». Сам Брерли не получил прямых финансовых выгод от патента, хотя его имя осталось в истории как имя изобретателя.

¶Дальнейшая карьера

После ухода из Brown Firth в 1915 году Брерли основал собственную консультационную фирму и продолжал работать в области металлургии. Он написал несколько книг, в том числе «Сталь и её термическая обработка» (Steel and its Heat Treatment, 1917) и автобиографию «Нержавеющая сталь: история открытия» (Stainless Steel: The Story of an Invention, 1933). В 1920-х годах он активно пропагандировал использование нержавеющей стали в быту и промышленности. Умер Брерли в 1948 году в Торки.

¶Характеристики изобретения

¶Химический состав

Первая нержавеющая сталь Брерли содержала:

• Хром (Cr) — около 12–13 %;
• Углерод (C) — около 0,2–0,3 %;
• Остальное — железо с примесями.

Именно содержание хрома не менее 10,5 % по массе является ключевым условием коррозионной стойкости: на поверхности образуется пассивная плёнка оксида хрома, которая защищает металл от дальнейшего окисления.

¶Свойства

• Высокая коррозионная стойкость в атмосферных условиях, в воде и слабых кислотах;
• Твёрдость, достаточная для режущих инструментов;
• Возможность термической обработки (закалка, отпуск);
• Ограниченная свариваемость и пластичность по сравнению с современными марками.

¶Недостатки первоначального сплава

• Высокая хрупкость при больших концентрациях хрома;
• Сложность механической обработки из-за наклёпа;
• Недостаточная стойкость в агрессивных средах (например, в соляной кислоте).

¶Влияние на промышленность

¶Развитие нержавеющих сталей

Изобретение Брерли стало отправной точкой для целого семейства коррозионно-стойких сплавов. В 1920-х годах были разработаны аустенитные нержавеющие стали (с добавлением никеля), которые обладают лучшей пластичностью и свариваемостью. В 1930-х годах появились мартенситные и ферритные классы. Современная нержавеющая сталь — один из самых распространённых конструкционных материалов, используемый в пищевой, химической, медицинской, строительной и аэрокосмической отраслях.

¶Применение

Первое коммерческое применение нержавеющей стали Брерли — столовые ножи, вилки и ложки. К 1920-м годам нержавеющая сталь начала использоваться для хирургических инструментов, кухонной утвари, а затем — для трубопроводов, резервуаров, архитектурных элементов (например, облицовка небоскрёба Крайслер-билдинг в Нью-Йорке, 1930). В России и СССР массовое производство нержавеющей стали началось в 1930-х годах на заводах «Электросталь» и «Серп и Молот».

¶Экономический эффект

Нержавеющая сталь позволила значительно увеличить срок службы изделий, сократить расходы на замену и ремонт, а также расширить возможности использования металла в агрессивных средах. По оценкам, к середине XX века мировой объём производства нержавеющей стали превысил 1 миллион тонн в год, а к началу XXI века — 50 миллионов тонн.

¶Критика и споры

¶Приоритет изобретения

Существуют мнения, что нержавеющая сталь была открыта ранее другими исследователями. Например, в 1911 году немецкий химик Фридрих Штраус получил патент на сплав с хромом и никелем, а в 1912 году американский металлург Элвуд Хейнс запатентовал кобальто-хромовый сплав (стеллит). Однако именно Брерли первым осознал практическую ценность коррозионной стойкости хромистой стали и сумел внедрить её в массовое производство. В историографии он признаётся изобретателем нержавеющей стали в её современном понимании.

¶Патентные споры

Компания Brown Firth активно защищала свои патентные права, что привело к судебным разбирательствам с другими производителями. В 1920-х годах британские суды подтвердили приоритет патента Брерли, но ограничили его действие только на сплавы с содержанием хрома от 10 до 15 %. Это позволило другим фирмам разрабатывать альтернативные составы.

¶Память

• В Шеффилде установлен памятник Гарри Брерли (скульптор — Мартин Дженнингс, 2013).
• Его имя носит лаборатория металловедения в Университете Шеффилда.
• В 1948 году Брерли был награждён медалью Бессемера (Институт чугуна и стали).
• В 2013 году, к 100-летию изобретения, в Великобритании выпущена памятная монета.

¶Источники

• Brearley, H. (1933). Stainless Steel: The Story of an Invention. London: Hutchinson.
• Cobb, H. M. (2012). The History of Stainless Steel. Materials Park, OH: ASM International.
• K. H. Lo, C. H. Shek, J. K. L. Lai (2009). Recent Developments in Stainless Steels. Materials Science and Engineering: R: Reports, 65(4–6), 39–104.
• «Гарри Брерли» // Большая советская энциклопедия, 3-е изд., т. 4, М.: Советская энциклопедия, 1971.
• Патент Великобритании № 1915/1916 (1915). Improvements in Alloys of Steel.