Предлагаемый методический материал предназначен для занятий обучающихся, избравших в условиях профильного обучения гуманитарное направление. Материал может служить основой для разработки занятий, самостоятельных работ интегративного характера, основанных на актуализации межпредметных и внутрипредметных связей. Также материал вполне может быть использован на уроках химии в базовых классах в соответствующих темах, а также для подготовки докладов, сообщений обучающихся.
МЕТОДИЧЕСКИЙ МАТЕРИАЛ НА ТЕМУ:
«ЧУГУН: И ВОЛШЕБСТВО, И ВДОХНОВЕНЬЕ»
Чугун сыграл чрезвычайно важную роль в развитии изобразительного
искусства и архитектуры. В России его применение в архитектуре началось с
литых столбов и половых досок, которые в конце XVI века производили
заводы Н. Демидова на Урале. В 1685 году для устройства полов в
возводимых палатах князя В. В. Голицына в Москве было использовано 616
пудов литых чугунных досок, которые были в 2,5 раза дешевле кованого
железа. Прошло не слишком много времени, и чугун в архитектурных
конструкциях уверенно «поднялся ввысь». Чугунными перекрытиями,
опорами и косяками была впервые укреплена в 1725 году знаменитая
Невьянская башня (г. Невьянск находится на восточном склоне Уральского
хребта).
Вторым сооружением, выполненным в 1828 году с использованием
металлических конструкций и оболочки, считается купол романского
«имперского» собора в г. Майнце на реке Рейн (первый в Европе). Третьим
крупным сооружением с куполом из чугуна и железа стал Исаакиевский
собор. Сначала планировали возвести обычный кирпичный купол. Однако по
ходу строительных работ, которые в общей сложности продолжались 40 лет
(с 1818 по 1858 гг.), архитектор А. А. Монферан, стремясь сделать купол
(при условии сохранения достаточной прочности) как можно более легким,
принял решение применить металл. Все технические расчеты выполнены
инженером П. К. Ломновским. Конструкция купола состоит из трех
взаимосвязанных сводов, образованных чугунными ребрами: нижний –
сферический, средний – конусообразный, наружный – параболический.
Пространство между фермами заполнено «гончарами» – пустотелыми
горшками конической формы (их около 100 тыс. штук!). «Гончары» создают
теплоизолирующий слой, обеспечивают куполу легкость и дополнительную
акустику. В обшей сложности на изготовление купола Исаакия было
израсходовано около 490 т железа, 990 т чугуна, 49 т меди и 30 т бронзы.
Чугун стал причиной революции в мостостроении. Особое значение это
имело для тогдашней столицы России. В 1806 году под руководством
инженера В. И. Гесте из чугунных блоковкессонов, скрепленных болтами,
был построен Зеленый мост (впоследствии Полицейский, затем Народный) на
скрещении реки Мойки и Невского проспекта. Необычно легкая конструкция
нового сооружения весьма занимала публику, привыкшую к массивным
каменным мостам. Досужие наблюдатели строительства заключали пари по
поводу того, что тонкие, непрочные на вид опоры нового моста не выдержат
нагрузки и рухнут. Пари было проиграно, и вскоре на Мойке появились новые
чугунные мосты: Синий, Красный, Певческий и другие. Некоторые из них
были даже украшены литыми фигурами из чугуна (например, Львиный мост).Литье из чугуна – самостоятельный вид искусства. Особо почетное место
в «чугунном кружеве» СанктПетербурга принадлежит Воронихинской
решетке у Казанского собора. Отлитая в 1811 году на Петрозаводском
чугунолитейном заводе и установленная в 1812 году, она до сих пор является
неотъемлемым украшением центра города. Из того же материала выполнена
решетка Летнего сада, установленная по его южной границе.
Замечательные образцы художественного литья выпускал в ХVIII –
начале XIX в. Каслийский чугунолитейный завод, основанный еще в 1747 году
купцом Коробовым на озере Большие Касли в Челябинской губернии. Для
получения художественной продукции использовали чугун как первой плавки,
так и вторичной (в этом случае материал имеет большую однородность и
вязкость), но к его химическому составу предъявлялись особые требования.
Металл должен быть текучим и достаточно легкоплавким, таким, чтобы
плотно заполнял форму, не давая пузырьков, и не изменял объема при
застывании. Такими качествами обладает чугун с максимальным содержанием
кремния (обеспечивает изумительную тонкость отливки, но повышает
хрупкость материала) и фосфора (увеличивает легкоплавкость, способствует
получению гладкой поверхности отливки) и пониженным содержанием серы
(усиливает прочность сплава, его упругость, но делает его слишком густым,
что препятствует заполнению формы).
Разумеется, в распоряжении металлургов ХVIII века не было аппаратуры, с
помощью которой можно было бы фиксировать состав сплава, зато в рабочих
династиях сохранились и передавались по наследству рецептуры составления
из руд таких шихт, которые обеспечивали чугуну требуемые свойства.