Гарри Брирли

Гарри Брирли (англ. Harry Brearley; 18 февраля 1871, Шеффилд, Великобритания — 14 июля 1948, Торки, Великобритания) — британский металлург, изобретатель нержавеющей стали. В 1913 году, работая над созданием износостойких сплавов для артиллерийских стволов, он обнаружил, что сталь с высоким содержанием хрома не подвержена коррозии. Это открытие положило начало промышленному производству нержавеющей стали, которая впоследствии стала одним из самых распространённых материалов в мире.

Биография

Ранние годы и образование

Гарри Брирли родился в Шеффилде — крупном центре металлургической промышленности Англии. Его отец, Джон Брирли, был сталеваром. С 12 лет Гарри начал работать на местном сталелитейном заводе, где выполнял обязанности помощника лаборанта. Параллельно он посещал вечерние курсы в Шеффилдском техническом колледже (ныне Шеффилдский университет), где изучал химию и металлургию. К 20 годам он уже был квалифицированным химиком-аналитиком.

Профессиональная карьера

В 1895 году Брирли стал главным химиком на заводе «Томас Ферт и сыновья» (Thomas Firth & Sons), специализировавшемся на производстве специальных сталей. В 1908 году он был назначен главным металлургом объединённой компании «Ферт-Браун» (Firth Brown), где занимался разработкой сплавов для военной промышленности.

В начале 1910-х годов британская армия столкнулась с проблемой быстрого износа внутренней поверхности артиллерийских стволов. Брирли получил задание найти сплав, способный выдерживать высокие температуры и давление пороховых газов. Он экспериментировал с добавлением различных легирующих элементов, включая хром.

Открытие нержавеющей стали

В 1913 году Брирли создал сплав, содержащий около 12–13 % хрома и 0,24 % углерода. Первоначально образец был отложен как неудачный из-за недостаточной твёрдости. Однако через несколько недель Брирли заметил, что этот образец, в отличие от других, не покрылся ржавчиной в условиях влажной лабораторной среды. Он провёл серию испытаний, подтвердивших коррозионную стойкость сплава.

Первое практическое применение Брирли предложил для изготовления столовых ножей, которые в то время быстро ржавели от контакта с кислой пищей. В 1914 году он передал образцы шеффилдскому производителю ножей «Р.Ф. Мосли и Ко» (R.F. Mosley & Co.), но первые попытки ковки и закалки сплава оказались неудачными из-за его хрупкости. После доработки технологии термообработки, в 1915 году началось мелкосерийное производство ножей из «нержавеющей стали» (stainless steel) — термин, который, по разным данным, предложил либо сам Брирли, либо его коллега Эрнест Стюарт.

Патентование и коммерциализация

В 1915 году Брирли совместно с компанией «Ферт-Браун» подал заявку на патент в США (патент US 1,197,256, выдан в 1916 году). В Великобритании патент был получен в 1916 году (GB 191,469). Однако патентные права оказались предметом длительных судебных споров: другие металлурги, в частности немецкий химик Фридрих Штраус, оспаривали приоритет Брирли, указывая на более ранние эксперименты с хромистыми сталями. В 1919 году британский суд признал патент Брирли действительным, но ограничил его объём — защита распространялась только на сталь с содержанием хрома от 9 до 16 % и углерода до 0,7 %.

В 1917 году Брирли покинул «Ферт-Браун» и основал собственную компанию «Брирли Стэйнлесс Стил Компани» (Brearley Stainless Steel Company), которая занималась лицензированием технологии. В 1920-е годы нержавеющая сталь начала массово применяться в производстве посуды, хирургических инструментов и промышленного оборудования.

Научные достижения

Состав и свойства нержавеющей стали

Брирли установил, что коррозионная стойкость стали обеспечивается образованием на поверхности тонкой, прозрачной, пассивной плёнки оксида хрома (Cr₂O₃), которая самовосстанавливается при повреждении. Ключевым параметром является минимальное содержание хрома — около 10,5–12 % по массе. При меньшей концентрации пассивная плёнка не образуется, и сталь ржавеет.

Влияние на металлургию

Открытие Брирли стимулировало развитие легированных сталей. В 1910–1920-х годах были разработаны хромоникелевые (аустенитные) нержавеющие стали, обладающие повышенной пластичностью и свариваемостью, а также мартенситные и ферритные разновидности. Современная классификация нержавеющих сталей базируется на принципах, заложенных Брирли.

Применение нержавеющей стали

Нержавеющая сталь используется в широком спектре отраслей:

• Пищевая промышленность и кухонная утварь — кастрюли, столовые приборы, ёмкости для хранения и транспортировки продуктов.
• Медицина — хирургические инструменты, имплантаты, оборудование для стерилизации.
• Строительство и архитектура — облицовка зданий, перила, кровельные материалы, мосты.
• Химическая и нефтегазовая промышленность — трубопроводы, реакторы, резервуары для агрессивных сред.
• Автомобилестроение — выхлопные системы, элементы кузова.
• Энергетика — тепловые и атомные электростанции (оборудование, работающее при высоких температурах и в коррозионной среде).

Критика и споры

Приоритет Брирли в изобретении нержавеющей стали оспаривался несколькими учёными:

• Фридрих Штраус (Германия) в 1912 году получил патент на хромоникелевую сталь, которая также была устойчива к коррозии, но содержала никель, что делало её дороже.
• Элвуд Хейнс (США) в 1911 году запатентовал кобальт-хромовый сплав (стеллит), обладавший коррозионной стойкостью, но не являвшийся сталью.
• Пьер Бертье (Франция) ещё в 1821 году описывал сплавы железа с хромом, устойчивые к кислотам, однако его работа не получила промышленного применения.

Историки металлургии признают, что Брирли первым осознал практическую ценность нержавеющей стали для массового производства и сумел внедрить её в промышленность.

Память

• В 1940 году Брирли был награждён медалью Бессемера — высшей наградой Института железа и стали (Великобритания).
• В Шеффилде установлен памятник Гарри Брирли, а также открыт музей нержавеющей стали.
• Его имя носит лаборатория материаловедения в Шеффилдском университете.
• В 2013 году, к столетию открытия, в Великобритании была выпущена памятная монета достоинством 2 фунта стерлингов с изображением нержавеющего ножа.

Источники

• Harry Brearley. The Story of Stainless Steel. — Sheffield: The Stainless Steel Manufacturers' Association, 1933.
• Cobb, Harold M. The History of Stainless Steel. — ASM International, 2010. — ISBN 978-1-61503-011-8.
• Patent US 1,197,256 "Stainless Steel" (1916).
• Patent GB 191,469 "Improvements in the Manufacture of Alloy Steel" (1916).
• Документы Шеффилдского городского архива (Sheffield City Archives).