Предпосылки научных инноваций

Период 1775-1825 гг. часто называют Революцией в естествознании. В это время были открыты около 40 химических элементов, в том числе кислород, марганец, хром, кремний. Разработаны методики тонкого химического анализа, позволившие определять содержание элементов в сплавах на уровне тысячных долей процента.

Детальный химический анализ железных руд, чугуна, сварочного железа, томлёной (цементированной) стали выполнил в начале XIX в. выдающийся шведский химик Йенс Якоб Берцелиус, установивший присутствие во всех железорудных материалах и сплавах железа, кислорода и фосфора (сера была детально исследована ранее Георгом Брандтом). Результаты были опубликованы в работах «Jahresbericht» и «TraitedeChimi» (1832 г.). В них также содержатся данные полных химических анализов железных руд, чугуна и сварочного железа шведских предприятий (на все известные в то время химические элементы), а также результаты изучения сплавов железа с ванадием и танталом.

Выполненные в течение трёх десятилетий фундаментальные исследования позволили сформулировать основные теоретические положения о влиянии фосфора, серы и кислорода на свойства чугуна и стали, по существу не претерпевшие принципиальных изменений вплоть до настоящего времени. Их обобщил в сочинении «Eisenhüttenkunde» Карл Иоганн Бернард Карстен. Эта книга, первое издание которой было опубликовано в 1818 г., в истории металлургии рассматривается как образец одновременно и учебника и практического руководства по производству чёрных металлов. Карстен ввел в текст «Eisenhüttenkunde» раздел «Сплавы железа», который стал обязательным компонентом всех металлургических учебников XIX века. В этом разделе приводилась подробная информация о составе сплавов, физических свойствах, способах получения, областях применения. Карстен детально исследовал сплавы железа с фосфором, кремнием, медью, свинцом, висмутом, сурьмой, марганцем, титаном и алюминием.