Kể chuyện về kim loại

Cr - Chữ "X" bí ẩn

Giở bất kỳ cuốn sách tra cứu nào về kim loại nào ra, giữa vô số nhãn hiệu của các loại thép, bạn sẽ nhiều lần gặp những nhãn hiệu mà trong đó có chữ “X”: X18H10T, X12M, 0X23I-05, IIIX5, 8X4B401, X147=14H3T, 12X2HBOA, 30XMIOA v. v… Đối với những người không thông thạo trong lĩnh vực này thì “mã số” bí ẩn như thế còn khó hiểu hơn cả những chữ tượng hình Trung Hoa. Song cũng như một nhạc công, khi đọc các nốt nhạc thì cũng nghe thấy các giai điệu ẩn náu trong đó, các nhà luyện kim cũng vậy, chỉ mới nhìn qua cũng hiểu được những chữ cái và các chữ số trong tổ hợp “ngẫu nhiên” đó. Thậm chí chỉ nhìn lướt qua cũng thấy được cái chung trong nhãn hiệu các loại thép đã được kể tên đến: tất cả các loại thép ấy đều chứa một lượng nào đó nguyên tố crom (chữ “X” cho biết như vậy).

Cùng với các đồng nghiệp của mình trong “nghề” điều chất như niken, vonfram, molipđen, vanađi, titan, ziriconi, niobi và các nguyên tố khác, crom cho phép nấu luyện những thứ thép có công dụng rất khác nhau. Thép sử dụng trong kỹ thuật hiện đại phải “biết làm” nhiều việc: chống được áp lực lớn, chịu được các hóa chất xâm thực, chịu được quá tải lâu mà không biết mỏi, dễ gia công, không sợ nung nóng và cũng không sợ lạnh. Crom đã cống hiến phần mình vào rất nhiều những tính chất như vậy của thép.

Hơn hai trăm năm về trước, vào năm 1766, khi đến vùng Uran, giáo sự hóa học Iohan Gôtlop Leman (Johann Gottlob Leman) (giảng dạy ở Pêtecbua) đã tìm thấy trong quặng mỏ vàng Berezovo, cách Ecaterinbua (hiện nay là Xveclôpxcơ) không xa, một khoáng vật trong đó có chứa khá nhiều chì. Sau đó mấy năm, trong cuốn sách “Cuộc du lịch khắp các tỉnh của quốc gia Nga”, nhà vạn vật học kiêm nhà du lịch, viện sĩ Piôt Simon Palat đã mô tả mỏ quặng ở Berezovo. Ông cho biết: “Vùng mỏ Berezovo gồm bốn mỏ quặng được khai thác từ năm 1752. Tại các mỏ đó, ngoài vàng người ta còn khai thác bạc, quặng chì và còn tìm thấy quặng chì đỏ tuyệt đẹp mà trước đây chưa từng thấy ở một mỏ nào khác trên nước Nga. Quặng chì này có các màu khác nhau (đôi khi giống như màu thần sa), nặng và hơi trong. Thỉnh thoảng, những khối hình tháp nhỏ nhắn không đều đặn của khoáng vật này khảm vào thạch anh tựa như những viên hồng ngọc nhỏ. Khi nghiền ra thành bột nó có màu vàng rất đẹp…”. Khoáng vật này được gọi là “chì đỏ Xibia”. Về sau, nó mang tên là “crocoit”.

Cuối thế kỷ XVIII, Palat đã đưa mẫu khoáng vật này đến Pari. Nhà hóa học Pháp nổi tiếng Lui Nicôla Voclanh rất quan tâm đến crocoit. Ông vốn bắt đầu cuộc đời lao động của mình từ việc rửa chai lọ trong một hiệu thuốc. Ít lâu sau, nhà hóa học kiêm nhà hoạt động chính trị Ăngtoan Franxoa Furoa (Antoine Francois Fouroroy) tuy hãy còn trẻ, nhưng đã chiếm giữ địa vị vững chắc trong khoa học đã chú ý đến chàng trai có năng lực này và đã lấy anh làm người giúp việc cho mình. Năm 1796, Voclanh đã đưa crocoit ra phân tích hóa học. Trong báo cáo của mình, Voclanh viết: “Tất cả các mẫu của chất này mà hiện nay có mặt tại một số phòng khoáng vật học ở châu Âu đều được lấy từ mỏ vàng ấy (tức là mỏ ở Berezovo – T.G.). Trước kia, vùng mỏ này rất giàu khoáng vật đó, song người ta nói rằng, mấy năm về trước trữ lượng trong mỏ đã kiệt và hiện nay, nó được mua ngang với giá vàng, đặc biệt là nếu nó có màu vàng. Những mẫu khoáng vật không có mặt ngoài đều đặn hoặc bị vỡ thành từng cục thì được dùng trong hội họa, nơi mà chúng được quý trọng nhờ có màu vàng da cam không hề biến đổi trong không khí… Mầu đỏ rất đẹp, tính trong suốt và hình dạng tinh thể của khoáng vật đỏ Xibia đã bắt buộc các nhà khoáng vật học phải quan tâm đến bản chất của nó và địa điểm tìm thấy nó. Rõ ràng là tỷ trọng lớn của nó và quặng chì đi kèm theo nó đã khiến người ta nghĩ đến sự có mặt của chì trong khoáng vật này…”.

Năm 1797, Voclanh lại phân tích khoáng vật này một lần nữa. Ông lấy crocoit đã tán nhỏ thành bột bỏ vào dung dịch kali cacbonat rồi đun sôi lên. Kết quả thu được của thí nghiệm này là chì cacbonat và một dung dịch màu vàng, trong đó chứa muối kali của một axit mà thời bấy giờ chưa ai biết. Khi pha thêm muối thủy ngân vào dung dịch này thì xuất hiện chất kết tủa màu đỏ, sau khi phản ứng với muối của chì thì tạo thành chất kết tủa màu vàng, còn nếu pha thêm thiếc clorua thì dung dịch trở thành màu xanh là cây. Sau khi làm cho chì kết tủa bằng axit clohiđric, Voclanh đã cho phần lọc bay hơi hết, rồi trộn các tinh thể vừa tách được ra (đó là anhiđric cromic) với than và cho vào nồi nung làm bằng grafit nung lên đến nhiệt độ cao. Khi thì nghiệm kết thúc, nhà bác học thấy trong nồi nung có vô số các mũi kim bằng kim loại màu xám đâm tua tủa. Lần đầu tiên nguyên tố này được tách ra như thế đấy. Furoa đề nghị gọi nguyên tố này là crom (theo tiếng Hy Lạp, “chroma” nghĩa là chất màu), vì các hợp chất của nó có màu rực rỡ và đa dạng. Tuy nhiên, âm tiết crom với nghĩa là “có màu” nằm trong nhiều thuật ngữ không liên quan gì với nguyên tố crom cả. Chẳng hạn, từ cromozon (chromosome) dịch từ tiếng Hy Lạp ra có nghĩa là thể nhiễm sắc; để nhận được hình ảnh có màu, người ta dùng một khí cụ là cromocop (chromoscope), nghĩa là bộ sắc nghiệm; những người chơi ảnh cũng rất quen thuộc với các loại phim “izopancrom” (isopanchrome – đẳng toàn sắc); “pancrom” (panchrome – toàn sắc); “ortoccrom” (orthochrome – nguyên sắc); “cromoxfer” (chromosphere nghĩa là sắc cầu): các nhà vật lý thiên văn gọi các thành thể sáng chói trong khí quyển bầu trời là sự bùng sáng sắc cầu v. v…

Lúc đầu, Voclanh không thích cái tên mà Furoa đã đề nghị, vì kim loại do ông phát hiện ra chỉ có màu xám bình thường và hình như không xứng với cái tên ấy. Nhưng Furoa đã thuyết phục được Voclanh và sau khi viện hàm lâm khoa học Pháp đăng ký phát minh của ông với đầy đủ mọi thể thức, thì các nhà hóa học trên toàn thế giới đã ghi từ “crom” vào danh sách các nguyên tố mà khoa học đã biết đến.

Nhà bác học người Đức Martin Henrich Claprôt cũng phát hiện ra nguyên tố mới này trong crocoit, nhưng muộn hơn Voclanh vài tháng. Cho đến lúc bấy giờ, Claprôt đã phát hiện ra ba nguyên tố là urani, ziriconi và titan (về sau còn có thêm xeri nữa). Nhưng vinh dự của người khám phá ra crom lần đầu tiên đúng là phải dành cho Voclanh.

Để tách được nguyên tố mới này ở dạng tinh khiết đã cần tới một khoảng thời gian là hơn nửa thế kỷ: năm 1845, nhà bác học người Đức là Bunzen đã làm được việc này bằng cách điện phân crom clorua.

Khác với nhiều kim loại khác, thần bản mệnh đã tỏ rõ lòng hào hiệp đối với crom ngay từ đầu. Nhiệt độ nóng chảy cao, độ cứng lớn, khả năng dễ liên kết với nhiều nguyên tố khác để tạo thành hợp kim, đặc biệt là với sắt, đã khiến các nhà luyện kim để ý đến crom trước tiên. Năm tháng không làm nguội lạnh sự quan tâm đó: cho đến ngày nay, ngành luyện kim vẫn là ngành tiêu thụ crom nhiều nhất mặc dù nguyên tố này đã tìm được khá nhiều công việc có ích khác.

Crom có đủ tất cả những tính chất đặc trưng của các kim loại: dẫn điện và dẫn nhiệt tốt, có ánh kim – một thuộc tính có ở đa số các kim loại. Một đặc điểm rất đáng chú ý của crom là: ở nhiệt độ khoảng 37 độ C, nó xử sự một cách “thách thức” rõ rệt: nhiều tính chất vật lý của nó thay đổi đột ngột, có bước nhảy vọt. Ở điểm nhiệt độ này, ma sát trong của crom đạt giá trị lớn nhất, còn môđun đàn hồi thì tụt xuống mức nhỏ nhất. Độ dẫn điện, hệ số giãn dài, sức nhiệt điện động cũng thay đổi bất ngờ như vậy.

Trong khi các nhà bác học đang cố gắng giải thích sự bất thường này thì crom lại đưa ra một sự thách đố nữa. Từ lâu các nhà vật lý học đều biết một quy luật: cấu trúc từ tính của một loại vật liệu tương ứng rất chặt chẽ với mạng tinh thể của nó. Nhưng các cuộc nghiên cứu về crom siêu tinh khiết đã cho thấy rằng, quy luật này lại chẳng có quan hệ gì với crom cả.

Ngay cả những lượng tạp chất không đáng kể cũng làm cho crom trở nên rất giòn, vì thế mà trong thực tế người ta không sử dụng nó làm vật liệu kết cấu, còn với vai trò là một nguyên tố điều chất thì từ lâu crom đã được các nhà luyện kim quý trọng. Chỉ cần pha thêm một lượng nhỏ crom vào cũng đủ làm cho thép có độ cứng và độ chống mòn cao hơn. Những tính chất như vậy rất cần cho loại thép dùng làm bi mà trong thành phần của nó, ngoài crom (đến 1,5%) ra, còn có cacbon (gần 1%). Crom cacbua tạo thành trong loại thép đó có độ cứng rất cao, cho phép thép chống chọi rất tốt với một trong những kẻ thù nguy hiểm nhất – đó là sự mài mòn.

Liệu có ai mà không biết đến tác phẩm đồ sộ “Anh công nhân và chị nông trang viên” của V. I. Mukhina? Tượng đài hùng vĩ này được làm bằng thép không gỉ chứa 18 % crom và 10 % niken. Năm 1937, nó đã trang điểm cho gian hàng của Liên Xô tại triển lãm quốc tế ở Pari và hiện nay đang đứng sừng sững ở lối vào khu triển lãm “Những thành tựu của nền kinh tế quốc dân” ở Maxcơva. Tuy nhiên, cacbon lại có hại đối với thép không gỉ: khuynh hướng tạo thành cacbua của crom đã khiến cho phần lớn lượng nguyên tố này liên kết với cacbon và tách ra ở những chỗ ranh giới các hạt thép, còn chính các hạt thép thì lại nghèo crom và không đủ để chống lại sự tấn công của các axit và của oxi. Vì vậy, hàm lượng cacbon trong thép không gỉ phải rất ít (không quá 0,1%).

Các nhà luyện kim Nhật Bản đã chế tạo một loại thép đặc biệt có pha thêm crom và nhôm: nó cách âm tốt gấp hàng trăm lần so với thép kết cấu thông thường. Khung cửa sổ và cửa ra vào làm bằng loại thép “yên tĩnh” này hoàn toàn không gây ra tiếng ồn ngay cả khi người ta ráng hết sức để nện vào chúng. Một lá thép loại này khi rơi xuống sàn ximăng thì không phát ra một tiếng kêu nào. Các nhà chế tạo máy mà hàng ngày buộc phải nghe các buổi “hòa tấu” của các loại “nhạc cụ gõ đập” trong các xưởng máy đều đánh giá đúng ưu điểm của thứ vật liệu mới này.

Ở nhiệt độ cao, thép có thể bị bao phủ bởi một lớp “vảy” gỉ. Trong một số máy móc, các chi tiết bị đốt nóng đến hàng trăm độ. Muốn cho thép dùng để chế tạo các chi tiết này không bị vảy gỉ bao phủ, người ta pha thêm vào đó 20 – 30 % crom. Loại thép như vậy chịu đựng được nhiệt độ đến 1000 độ C!

Các hợp kim của niken và crom – gọi là nicrom – dùng để chế tạo các phần tử đốt nóng rất tốt: chúng có điện trở rất cao, vì vậy, khi có dòng điện đi qua thì sẽ được nung rất nóng. Thêm coban và nhôm vào các hợp kim crom – niken thì các hợp kim này sẽ có khả năng chịu được tải trọng lớn ở nhiệt độ 650 – 900 độ C; các chi tiết, như cánh quạt của tuabin khí chẳng hạn, được chế tạo bằng loại hợp kim chịu nóng như vậy. Crom còn có mặt trong nhiều loại hợp kim khác mà ta có thể nhận thấy qua tên gọi của chúng: cromen, croman, cromansi. Hợp kim comocrom (gồm coban, molipđen và crom) không độc hại đối với cơ thể người, vì vậy, nó được sử dụng trong khoa phẫu thuật phục hồi. Để làm răng giả, người ta dùng loại hợp kim gồm coban và crom: loại hợp kim này rẻ hơn vàng nhiều lần, đồng thời lại có độ dẫn nhiệt nhỏ, nên người mang bộ răng giả như vậy có thể uống nước chè nóng hoặc ăn kem một cách ngon lành mà không cảm thấy khó chịu.

Ngày nay, phần lớn quặng crom khai thác được trên thế giới đều đi đến các nhà máy sản xuất hợp kim sắt, ở đó người ta nấu luyện các loại ferocrom và crom kim loại. Năm 1820, lần đầu tiên người ta chế tạo được ferocrom bằng cách dùng than gỗ để khử hỗn hợp các oxit của sắt và crom trong nồi nung. Năm 1854 đã thu được crom kim loại nguyên chất bằng cách điện phân các dung dịch nước của crom clorua. Cũng trong thời gian này đã xuất hiện ý đồ nấu luyện ferocrom chứa cacbon trong lò cao. Năm 1865 đã cấp bằng phát minh đầu tiên về thép crom. Nhu cầu về ferocrom bắt đầu tăng vọt.

Dòng điện, hay nói chính xác hơn là phương pháp điều chế các kim loại và hợp kim bằng nhiệt điện đã đóng vai trò quan trọng trong việc phát triển ngành sản xuất ferocrom. Năm 1893, nhà bác học Pháp Muatxan đã luyện được ferocrom chứa cacbon (gồm 60% crom và 6% cacbon) trong lò điện.

Ở nước Nga trước cách mạng, ngành sản xuất hợp kim sắt phát triển với tốc độ “chậm như rùa”. Lò cao của các nhà máy ở miền nam chỉ luyện được ferosilic và feromangan với số lượng rất ít ỏi. Năm 1910, trên bờ sông Xatca (nam Uran), nhà máy luyện kim bằng điện cỡ nhỏ “Porogi” đã được xây dựng và bắt đầu sản xuất ferocrom, sau đó sản xuất cả ferosilic. Nhưng không thể nói đến việc thỏa mãn các nhu cầu của nền công nghiệp nước nhà: để đáp ứng nhu cầu của nước Nga về các hợp kim sắt, hầu như phải hoàn toàn nhập cảng chúng từ các nước.

Nhà nước Xô – viết trẻ tuổi không thể lệ thuộc vào các nước tư bản chủ nghĩa về một lĩnh vực tối quan trọng như ngành sản xuất các loại thép chất lượng cao – ngành tiêu thụ chủ yếu các hợp kim sắt. Để thực hiện được kế hoạch to lớn nhằm công nghiệp hóa đất nước thì cần phải có thép kết cấu, thép dụng cụ, thép không gỉ, thép làm bi, thép làm ô tô máy kéo. Crom là một trong những thành phần quan trọng nhất của các loại thép này.

Ngay trong những năm 1927 – 1928, Liên Xô đã bắt đầu thiết kế và xây dựng các nhà máy sản xuất hợp kim sắt. Năm 1931, nhà máy hợp kim sắt ở Tseliabinxcơ đã đi vào hoạt động và trở thành đứa con đầu lòng của ngành công nghiệp hợp kim sắt trong nước. Trong những năm đó, một trong những người xây dựng nên ngành luyện kim chất lượng cao của Liên Xô – viện sĩ thông tấn Viện hàm lâm khoa học Liên Xô V. X. Emelianop đang ở Đức, nơi ông được cử đến để nghiên cứu kinh nghiệm của các chuyên gia nước ngoài.

Trong hồi ký, ông đã kể lại câu chuyện thú vị của mình với một nhà luyện kim Đức :

  “Năm 1933, tại một nhà máy nhỏ của Đức, tôi đã hỏi ông kỹ sư trưởng :

– Các ông bán ferocrom do nhà máy này sản xuất cho ai?

Ông ta liền kể :

– Khoảng năm phần trăm tổng sản lượng, chúng tôi cung cấp cho các nhà máy hóa chất gần đây; nhà máy của Becker mua của chúng tôi hai phần trăm, gần ba phần trăm thì…

Ngắt lời ông ta, tôi hỏi :

– Thế Liên Xô mua của các ông có nhiều không ?

– Liên Xô thì lúc nào cũng vậy. Chúng tôi gửi đến các nhà máy của các ông chừng bảy mươi lăm đến tám mươi phần trăm sản lượng của chúng tôi. Còn chúng tôi thì đang nấu luyện bằng quặng crom Uran”.

Đúng, lúc bấy giờ, Liên Xô không những xuất khẩu quặng sang Đức mà còn sang cả Thụy Điển, Italia, Mỹ, rồi lại phải mua ferocrom của các nước đó. Nhưng khi hai nhà máy hợp kim sắt nữa được xây dựng (ở Zaporoje và ở Zextafoni) vào năm 1933 tiếp theo nhà máy ở Tseliabinxcơ, thì Liên Xô không những đã ngừng nhập khẩu các loại hợp kim sắt quan trọng nhất, trong đó có cả ferocrom, mà còn có khả năng xuất khẩu các hợp kim đó sang các nước. Ngành luyện kim chất lượng cao đã thực sự cung cấp đầy đủ các loại vật liệu cần thiết cho nền sản xuất trong nước.

Năm 1963, tại vùng Actiubinxcơ thuộc Kazăcxtan đã tìm thấy những thân quặng cromit rất lớn – đó là nguyên liệu chủ yếu để sản xuất ferocrom. Trong những năm chiến tranh, nhà máy hợp kim sắt Actiubinxcơ đã được xây dựng trên cơ sở những mỏ này, và về sau, nó đã trở thành xí nghiệp lớn nhất sản xuất crom và ferocrom đủ các nhãn hiệu.

Vùng Uran rất giàu quặng crom: không phải ngẫu nhiên mà chính tại đây đã tìm thấy khoáng vật mà từ đó Voclanh khám phá ra crom. Nhiều nước khác cũng có những mỏ kim loại này. Trong thời gian mà chiếc xe tự hành “Lunakhôt” của Liên Xô “du ngoạn” trên mặt trăng, các khí cụ của nó đã xác định rằng, ở vùng biển Mưa cũng có crom. Nhưng nếu đến biển Mưa khá xa, thì đến biển Đỏ, có thể nói, chỉ cần “với tay” là tới. Tại đây, cách bờ biển Sudan không xa, các nhà bác học Pháp đã phát hiện được một cái hố độc đáo, sâu tới 2.200 mét, còn nước ở độ sâu này thì rất nóng. Các nhà khảo sát đã dùng quả cầu đo sâu để lặn xuống vực này, nhưng ngay sau đó họ đành phải ngoi lên vì thành của quả cầu nhanh chóng bị “hâm nóng” đến 43 độ C. Những mẫu nước lấy được ở độ sâu này đã cho biết rằng, “hố” này gần như chứa đầy một thứ quặng lỏng và nóng: hàm lượng crom, sắt, vàng, mangan và nhiều kim loại khác đạt đến mức cao khác thường. Trong những năm sắp tới, rất có thể các chuyên gia sẽ khai thác được những thứ “rượu thập cẩm” gồm các kim loại này.

Cromit cũng được sử dụng rộng rãi trong công nghiệp vật kiệu chịu lửa. Gạch magezitcromit – loại vật liệu chịu lửa tuyệt vời được dùng để xây lớp lót lò Mactanh và các thiết bị luyện kim khác. Vật liệu này có tính chịu nhiệt cao và không sợ sự thay đổi nhiệt độ đột ngột nhiều lần.

Các nhà hóa học sử dụng cromit vào việc điều chế kali bicromat và natri bicromat, cũng như các loại phèn crom để thuộc da, làm cho da bóng đẹp và bền. Da như thế được gọi là da crom, còn ủng làm bằng da ấy thì gọi là ủng da crom.

Đêm đêm, các ngôi sao hồng ngọc của điện Cremli tỏa sáng trên bầu trời Maxcơva. Trong thế giới của các loại đá quý, hồng ngọc đứng hàng thứ hai sau kim cương. Theo truyền thuyết Ấn Độ cổ đại thì hồng ngọc được tạo nên từ những giọt máu do các vị thần rỏ xuống: “Những giọt máu nặng rơi xuống lòng sông, tận những chỗ nước sâu để phản chiếu những cây cọ tuyệt đẹp. Rồi từ đó, con sông được mang tên Ravanaganga, và từ bấy giờ, sau khi biến thành hồng ngọc, những giọt máu này bừng sáng lên mỗi khi màn đêm buông xuống, với ngọn lửa thần kỳ rực sáng bên trong, rồi những tia lửa này xuyên qua dòng nước…”. Huyền thoại phương đông cổ đại kể về sự tích của hồng ngọc như vậy đấy. Ngày nay, công nghệ sản xuất loại ngọc đỏ kỳ diệu này đã trở nên đơn giản hơn nhiều, và các vị thần không phải rót máu linh thiêng của mình nữa: để làm ra ngọc đỏ này, người ta pha crom oxit với một liều lượng nhất định vào nhôm oxit, nhờ vậy mà những tinh thể hồng ngọc có màu sắc kỳ diệu. Tuy nhiên, hồng ngọc nhân tạo sở dĩ được quý chuộng không phải chỉ do màu sắc bên ngoài tuyệt đẹp: tia laze sinh ra nhờ sự giúp đỡ của hồng ngọc quả là có năng lực tạo nên những phép lạ. Tựa như những tia sáng thần kỳ do chiếc gương hyperboloit của kỹ sư Garin và trí tượng tượng phong phú của Alecxây Tonxtôi tạo ra, tia laze có thể cắt mọi thứ kim loại một cách dễ dàng như thể chiếc kéo cắt giấy vậy, hoặc có thể chọc những lỗ rất nhỏ xuyên qua kim cương, corunđum và các thứ “hạt hồ đào” rắn chắc khác mà không hề e ngại trước độ cứng “nổi tiếng toàn thế giới” của chúng.

Crom oxit giúp các nhà chế tạo máy kéo rút ngắn được rất nhiều thời gian chạy rà động cơ. Thông thường, công đoạn này (để cho các chi tiết cọ xát với nhau có dịp “làm quen” nhau) kéo dài khá lâu, điều đó dĩ nhiên là không làm cho những người sản xuất máy kéo được hài lòng lắm. Nhưng người ta đã tìm được cách thoát khỏi tình trạng đó sau khi điều chế được một chất pha nhiên liệu mới có chứa crom oxit. Bí quyết tác dụng của chất pha này rất đơn giản: khi đốt cháy nhiên liệu sẽ tạo nên những hạt crom oxit rất nhỏ có tính mài mòn cao, chúng đọng lại trên thành trong của xilanh và trên các bề mặt chịu ma sát nên sẽ nhanh chóng mài nhẵn các chi tiết, làm cho chúng vừa khít với nhau. Kết hợp với loại chất bôi trơn mới, chất pha này cho phép giảm thời gian chạy rà được 30 lần.

Cách đây chưa lâu lắm, crom oxit đã có thêm một nghề mới rất thú vị: dùng để sản xuất băng ghi âm. Lớp làm việc của băng ghi âm không chứa sắt oxit như vẫn thường thấy mà chứa crom oxit. Sự thay thế như vậy đã đem lại kết quả rất tốt: mật độ ghi tăng lên, chất lượng âm thanh tốt hơn và băng làm việc đáng tin cậy hơn. Sản phẩm mới này đã được ưu tiên “đăng ký cư trú” trong các bộ nhớ của máy tính điện tử.

Các vật liệu làm ảnh và dược phẩm, các chất xúc tác dùng cho các quá trình hóa học và các lớp mạ kim loại – đâu đâu crom cũng tỏ ra rất được việc. Có lẽ cần phải kể tỉ mỉ hơn về các lớp mạ crom.

Từ lâu người ta đã nhận thấy rằng, crom không những có độ cứng cao (về mặt này thì không có kim loại nào cạnh tranh nổi), mà còn chống lại được sự oxi hóa trong không khí và không tương tác với các axit. Dùng phương pháp điện phân, người ta đã thử mạ một lớp mỏng kim loại này lên bề mặt các sản phẩm làm bằng các thứ vật liệu khác để giữ cho chúng khỏi bị ăn mòn, khỏi bị xây xát, cũng như những “chấn thương” khác. Tuy nhiên, lớp mạ crom tỏ ra rất xốp, dễ bong ra và không đáp ứng được những hy vọng mà mọi người mong đợi. Trong suốt gần ba phần tư thế kỷ, các nhà bác học đã “đau đầu” về vấn đề mạ crom và mãi đến những năm 20 của thế kỷ này, họ mới giải quyết được. Sở dĩ thất bại là do chất điện phân được sử dụng ở đây chứa crom hóa trị ba là thứ crom không thể tạo nên chất mạ có chất lượng cần thiết. Còn “người anh em” hóa trị sáu của nó thì lại đảm đương nổi nhiệm vụ này. Kể từ đó, người ta bắt đầu sự dụng axit cromic (trong đó, crom có hóa trị sáu) làm chất điện phân. Bề dày của các lớp mạ có thể đạt đến 1 milimet (chẳng hạn, trên một số chi tiết bên ngoài của ô tô, mô tô, xe đạp). Song cũng có khi lớp mạ crom được sử dụng vào mục đích trang trí: để mạ đồng hồ, tay nắm cửa và các đồ vật khác không nằm trong vùng nguy hiểm. Trong những trường hợp như vậy, chỉ cần mạ những lớp crom cực mỏng (0,0002 – 0,0005 milimet).

Các nhà hóa học Litva đã đề xuất phương pháp tạo nên bộ “áo giáp” nhiều lớp cho các chi tiết quan trọng đặc biệt. Lớp ngoài cùng mỏng nhất của “áo giáp” này là crom (dưới kính hiển vi, bề mặt của tầng mạ này quả thật hao hao giống áo giáp): trong quá trình làm việc, đây là lớp đầu tiên tiếp xúc với lửa, nhưng phải qua nhiều năm, crom mới bị oxi hóa. Trong thời gian ấy, chi tiết đó cứ việc gánh vác công việc hệ trọng của mình.

Cho đến gần đây, người ta mới chỉ mạ crom cho các chi tiết kim loại. Nhưng hiện nay, các nhà bác học đã biết cách tạo nên lớp vỏ crom ngay cả trên các sản phẩm bằng chất dẻo. Polistirolen – một loại chất dẻo rất quen thuộc và đã kinh qua nhiều thử thách, nếu được mạ crom thì sẽ bền vững hơn và không sợ những kẻ thù muôn thủa của các vật liệu kết cấu như sự mài mòn, sự uốn và sự va đập. Lẽ đương nhiên, thời hạn sử dụng các chi tiết làm bằng vật liệu này sẽ tăng lên.

Lớp vỏ crom thậm chí còn có ích cho loại vật liệu mẫu mực về độ cứng là kim cương. Sở dĩ như vậy là vì không phải tất cả kim cương khai thác được đều có thể dùng để chế tạo dụng cụ cắt gọt: thông thường, kim cương thiên nhiên có rất nhiều vết nứt cực nhỏ làm cho nó không thể dùng để gắn lên dụng cụ cắt gọt hoặc mũi khoan, vì thứ dụng cụ như vậy hễ chạm vào kim loại hoặc đá cứng thì kim cương liền vỡ ra từng mảnh nhỏ. Ngoài ra, các tinh thể kim cương thiên nhiên thường không bám chặt vào thân dụng cụ cắt gọt. Để khắc phục nhược điểm này, các nhà bác học đã đề nghị bọc kim cương bằng một màng crom mỏng vừa bám chắc vào với kim cương vừa bám chắc vào với chỗ gắn bằng đồng.

Kim cương được bọc bằng crom đã trải qua nhiều cuộc thử nghiệm. Vậy kết quả ra sao? Kim cương bám chặt vào dụng cụ cắt gọt, còn thời hạn sử dụng của một tinh thể thì tăng lên vài lần. Khi xem xét một tinh thể như vậy dưới kính hiển vi thì ở một mặt, người ta đã tìm thấy một kẽ nứt khá sâu đã được gắn lại bằng lớp màng crom bao bọc kim cương. Hóa ra là sau khi kết hợp với các nguyên tử cacbon của kim cương, các nguyên tử crom đã tạo ra những nguyên tử crom cacbua cứng trên bề mặt kim cương, ngoài ra, crom còn xâm nhập vào kẽ nứt có thành cũng được bao phủ bằng một lớp crom cacbua. Còn lớp crom nguyên chất sát với chỗ gắn thì tạo thành hợp kim với đồng, nhờ vậy nên kim cương được gắn chắc với dụng cụ cắt gọt. Tóm lại, nhờ có crom mà cùng một lúc giải quyết được hai việc: dụng cụ cắt gọt trở nên bền hơn, còn kim cương thì trở nên bền hơn … kim cương.

Năm 1974, các nhà khoa học của Viện liên hợp nghiên cứu hạt nhân tại Đupna đã thu được một đồng vị của nguyên tố siêu urani có số thứ tự là 106. Phản ứng tổng hợp hạt nhân có kết quả mỹ mãn này đã diễn ra nhờ sự bắn phá mục tiêu chì bằng những ion crom cao tốc. Chì thì đã nhiều lần được dùng làm mục tiêu trong các cuộc bắn phá tương tự, còn crom thì được chọn theo những tính toán số học đơn thuần: 24 proton của hạt nhân nguyên tử crom cộng với 82 proton của hạt nhân nguyên tử chì sẽ tạo thành con số 106 cần thiết khi các hạt nhân này hòa nhập vào nhau. Mặc dầu đồng vị của nguyên tố này chỉ sống vẻn vẹn vài phần ngàn giây, nhưng các khí cụ rất nhạy đã ghi nhận được sự ra đời của một nguyên tố siêu urani mới.

…Trước khi kết thúc câu chuyện về crom, chúng ta hãy trở lại với hồi ký của V. X. Emelianôp. Năm 1967, ông đã viết: “Hai năm trước đây, tôi được biết một tin khiến tôi xúc động sâu sắc, nhưng tiếc thay, ở nước ta, tin đó không được ai chú ý đến. Chúng ta đã bán một mẻ ferocrom cho nước Anh – một nước mà đối với chúng ta, luôn luôn là biểu tượng của sự tiến bộ kỹ thuật. Vậy mà bây giờ nước Anh lại mua ferocrom của chúng ta! Người Anh hiểu rõ cái mà họ mua”.

Giở bất kỳ cuốn sách tra cứu nào về kim loại nào ra, giữa vô số nhãn hiệu của các loại thép, bạn sẽ nhiều lần gặp những nhãn hiệu mà trong đó có chữ “X”: X18H10T, X12M, 0X23I-05, IIIX5, 8X4B401, X147=14H3T, 12X2HBOA, 30XMIOA v. v… Đối với những người không thông thạo trong lĩnh vực này thì “mã số” bí ẩn như thế còn khó hiểu hơn cả những chữ tượng hình Trung Hoa. Song cũng như một nhạc công, khi đọc các nốt nhạc thì cũng nghe thấy các giai điệu ẩn náu trong đó, các nhà luyện kim cũng vậy, chỉ mới nhìn qua cũng hiểu được những chữ cái và các chữ số trong tổ hợp “ngẫu nhiên” đó. Thậm chí chỉ nhìn lướt qua cũng thấy được cái chung trong nhãn hiệu các loại thép đã được kể tên đến: tất cả các loại thép ấy đều chứa một lượng nào đó nguyên tố crom (chữ “X” cho biết như vậy).

Cùng với các đồng nghiệp của mình trong “nghề” điều chất như niken, vonfram, molipđen, vanađi, titan, ziriconi, niobi và các nguyên tố khác, crom cho phép nấu luyện những thứ thép có công dụng rất khác nhau. Thép sử dụng trong kỹ thuật hiện đại phải “biết làm” nhiều việc: chống được áp lực lớn, chịu được các hóa chất xâm thực, chịu được quá tải lâu mà không biết mỏi, dễ gia công, không sợ nung nóng và cũng không sợ lạnh. Crom đã cống hiến phần mình vào rất nhiều những tính chất như vậy của thép.

Hơn hai trăm năm về trước, vào năm 1766, khi đến vùng Uran, giáo sự hóa học Iohan Gôtlop Leman (Johann Gottlob Leman) (giảng dạy ở Pêtecbua) đã tìm thấy trong quặng mỏ vàng Berezovo, cách Ecaterinbua (hiện nay là Xveclôpxcơ) không xa, một khoáng vật trong đó có chứa khá nhiều chì. Sau đó mấy năm, trong cuốn sách “Cuộc du lịch khắp các tỉnh của quốc gia Nga”, nhà vạn vật học kiêm nhà du lịch, viện sĩ Piôt Simon Palat đã mô tả mỏ quặng ở Berezovo. Ông cho biết: “Vùng mỏ Berezovo gồm bốn mỏ quặng được khai thác từ năm 1752. Tại các mỏ đó, ngoài vàng người ta còn khai thác bạc, quặng chì và còn tìm thấy quặng chì đỏ tuyệt đẹp mà trước đây chưa từng thấy ở một mỏ nào khác trên nước Nga. Quặng chì này có các màu khác nhau (đôi khi giống như màu thần sa), nặng và hơi trong. Thỉnh thoảng, những khối hình tháp nhỏ nhắn không đều đặn của khoáng vật này khảm vào thạch anh tựa như những viên hồng ngọc nhỏ. Khi nghiền ra thành bột nó có màu vàng rất đẹp…”. Khoáng vật này được gọi là “chì đỏ Xibia”. Về sau, nó mang tên là “crocoit”.

Cuối thế kỷ XVIII, Palat đã đưa mẫu khoáng vật này đến Pari. Nhà hóa học Pháp nổi tiếng Lui Nicôla Voclanh rất quan tâm đến crocoit. Ông vốn bắt đầu cuộc đời lao động của mình từ việc rửa chai lọ trong một hiệu thuốc. Ít lâu sau, nhà hóa học kiêm nhà hoạt động chính trị Ăngtoan Franxoa Furoa (Antoine Francois Fouroroy) tuy hãy còn trẻ, nhưng đã chiếm giữ địa vị vững chắc trong khoa học đã chú ý đến chàng trai có năng lực này và đã lấy anh làm người giúp việc cho mình. Năm 1796, Voclanh đã đưa crocoit ra phân tích hóa học. Trong báo cáo của mình, Voclanh viết: “Tất cả các mẫu của chất này mà hiện nay có mặt tại một số phòng khoáng vật học ở châu Âu đều được lấy từ mỏ vàng ấy (tức là mỏ ở Berezovo – T.G.). Trước kia, vùng mỏ này rất giàu khoáng vật đó, song người ta nói rằng, mấy năm về trước trữ lượng trong mỏ đã kiệt và hiện nay, nó được mua ngang với giá vàng, đặc biệt là nếu nó có màu vàng. Những mẫu khoáng vật không có mặt ngoài đều đặn hoặc bị vỡ thành từng cục thì được dùng trong hội họa, nơi mà chúng được quý trọng nhờ có màu vàng da cam không hề biến đổi trong không khí… Mầu đỏ rất đẹp, tính trong suốt và hình dạng tinh thể của khoáng vật đỏ Xibia đã bắt buộc các nhà khoáng vật học phải quan tâm đến bản chất của nó và địa điểm tìm thấy nó. Rõ ràng là tỷ trọng lớn của nó và quặng chì đi kèm theo nó đã khiến người ta nghĩ đến sự có mặt của chì trong khoáng vật này…”.

Năm 1797, Voclanh lại phân tích khoáng vật này một lần nữa. Ông lấy crocoit đã tán nhỏ thành bột bỏ vào dung dịch kali cacbonat rồi đun sôi lên. Kết quả thu được của thí nghiệm này là chì cacbonat và một dung dịch màu vàng, trong đó chứa muối kali của một axit mà thời bấy giờ chưa ai biết. Khi pha thêm muối thủy ngân vào dung dịch này thì xuất hiện chất kết tủa màu đỏ, sau khi phản ứng với muối của chì thì tạo thành chất kết tủa màu vàng, còn nếu pha thêm thiếc clorua thì dung dịch trở thành màu xanh là cây. Sau khi làm cho chì kết tủa bằng axit clohiđric, Voclanh đã cho phần lọc bay hơi hết, rồi trộn các tinh thể vừa tách được ra (đó là anhiđric cromic) với than và cho vào nồi nung làm bằng grafit nung lên đến nhiệt độ cao. Khi thì nghiệm kết thúc, nhà bác học thấy trong nồi nung có vô số các mũi kim bằng kim loại màu xám đâm tua tủa. Lần đầu tiên nguyên tố này được tách ra như thế đấy. Furoa đề nghị gọi nguyên tố này là crom (theo tiếng Hy Lạp, “chroma” nghĩa là chất màu), vì các hợp chất của nó có màu rực rỡ và đa dạng. Tuy nhiên, âm tiết crom với nghĩa là “có màu” nằm trong nhiều thuật ngữ không liên quan gì với nguyên tố crom cả. Chẳng hạn, từ cromozon (chromosome) dịch từ tiếng Hy Lạp ra có nghĩa là thể nhiễm sắc; để nhận được hình ảnh có màu, người ta dùng một khí cụ là cromocop (chromoscope), nghĩa là bộ sắc nghiệm; những người chơi ảnh cũng rất quen thuộc với các loại phim “izopancrom” (isopanchrome – đẳng toàn sắc); “pancrom” (panchrome – toàn sắc); “ortoccrom” (orthochrome – nguyên sắc); “cromoxfer” (chromosphere nghĩa là sắc cầu): các nhà vật lý thiên văn gọi các thành thể sáng chói trong khí quyển bầu trời là sự bùng sáng sắc cầu v. v…

Lúc đầu, Voclanh không thích cái tên mà Furoa đã đề nghị, vì kim loại do ông phát hiện ra chỉ có màu xám bình thường và hình như không xứng với cái tên ấy. Nhưng Furoa đã thuyết phục được Voclanh và sau khi viện hàm lâm khoa học Pháp đăng ký phát minh của ông với đầy đủ mọi thể thức, thì các nhà hóa học trên toàn thế giới đã ghi từ “crom” vào danh sách các nguyên tố mà khoa học đã biết đến.

Nhà bác học người Đức Martin Henrich Claprôt cũng phát hiện ra nguyên tố mới này trong crocoit, nhưng muộn hơn Voclanh vài tháng. Cho đến lúc bấy giờ, Claprôt đã phát hiện ra ba nguyên tố là urani, ziriconi và titan (về sau còn có thêm xeri nữa). Nhưng vinh dự của người khám phá ra crom lần đầu tiên đúng là phải dành cho Voclanh.

Để tách được nguyên tố mới này ở dạng tinh khiết đã cần tới một khoảng thời gian là hơn nửa thế kỷ: năm 1845, nhà bác học người Đức là Bunzen đã làm được việc này bằng cách điện phân crom clorua.

Khác với nhiều kim loại khác, thần bản mệnh đã tỏ rõ lòng hào hiệp đối với crom ngay từ đầu. Nhiệt độ nóng chảy cao, độ cứng lớn, khả năng dễ liên kết với nhiều nguyên tố khác để tạo thành hợp kim, đặc biệt là với sắt, đã khiến các nhà luyện kim để ý đến crom trước tiên. Năm tháng không làm nguội lạnh sự quan tâm đó: cho đến ngày nay, ngành luyện kim vẫn là ngành tiêu thụ crom nhiều nhất mặc dù nguyên tố này đã tìm được khá nhiều công việc có ích khác.

Crom có đủ tất cả những tính chất đặc trưng của các kim loại: dẫn điện và dẫn nhiệt tốt, có ánh kim – một thuộc tính có ở đa số các kim loại. Một đặc điểm rất đáng chú ý của crom là: ở nhiệt độ khoảng 37 độ C, nó xử sự một cách “thách thức” rõ rệt: nhiều tính chất vật lý của nó thay đổi đột ngột, có bước nhảy vọt. Ở điểm nhiệt độ này, ma sát trong của crom đạt giá trị lớn nhất, còn môđun đàn hồi thì tụt xuống mức nhỏ nhất. Độ dẫn điện, hệ số giãn dài, sức nhiệt điện động cũng thay đổi bất ngờ như vậy.

Trong khi các nhà bác học đang cố gắng giải thích sự bất thường này thì crom lại đưa ra một sự thách đố nữa. Từ lâu các nhà vật lý học đều biết một quy luật: cấu trúc từ tính của một loại vật liệu tương ứng rất chặt chẽ với mạng tinh thể của nó. Nhưng các cuộc nghiên cứu về crom siêu tinh khiết đã cho thấy rằng, quy luật này lại chẳng có quan hệ gì với crom cả.

Ngay cả những lượng tạp chất không đáng kể cũng làm cho crom trở nên rất giòn, vì thế mà trong thực tế người ta không sử dụng nó làm vật liệu kết cấu, còn với vai trò là một nguyên tố điều chất thì từ lâu crom đã được các nhà luyện kim quý trọng. Chỉ cần pha thêm một lượng nhỏ crom vào cũng đủ làm cho thép có độ cứng và độ chống mòn cao hơn. Những tính chất như vậy rất cần cho loại thép dùng làm bi mà trong thành phần của nó, ngoài crom (đến 1,5%) ra, còn có cacbon (gần 1%). Crom cacbua tạo thành trong loại thép đó có độ cứng rất cao, cho phép thép chống chọi rất tốt với một trong những kẻ thù nguy hiểm nhất – đó là sự mài mòn.

Liệu có ai mà không biết đến tác phẩm đồ sộ “Anh công nhân và chị nông trang viên” của V. I. Mukhina? Tượng đài hùng vĩ này được làm bằng thép không gỉ chứa 18 % crom và 10 % niken. Năm 1937, nó đã trang điểm cho gian hàng của Liên Xô tại triển lãm quốc tế ở Pari và hiện nay đang đứng sừng sững ở lối vào khu triển lãm “Những thành tựu của nền kinh tế quốc dân” ở Maxcơva. Tuy nhiên, cacbon lại có hại đối với thép không gỉ: khuynh hướng tạo thành cacbua của crom đã khiến cho phần lớn lượng nguyên tố này liên kết với cacbon và tách ra ở những chỗ ranh giới các hạt thép, còn chính các hạt thép thì lại nghèo crom và không đủ để chống lại sự tấn công của các axit và của oxi. Vì vậy, hàm lượng cacbon trong thép không gỉ phải rất ít (không quá 0,1%).

Các nhà luyện kim Nhật Bản đã chế tạo một loại thép đặc biệt có pha thêm crom và nhôm: nó cách âm tốt gấp hàng trăm lần so với thép kết cấu thông thường. Khung cửa sổ và cửa ra vào làm bằng loại thép “yên tĩnh” này hoàn toàn không gây ra tiếng ồn ngay cả khi người ta ráng hết sức để nện vào chúng. Một lá thép loại này khi rơi xuống sàn ximăng thì không phát ra một tiếng kêu nào. Các nhà chế tạo máy mà hàng ngày buộc phải nghe các buổi “hòa tấu” của các loại “nhạc cụ gõ đập” trong các xưởng máy đều đánh giá đúng ưu điểm của thứ vật liệu mới này.

Ở nhiệt độ cao, thép có thể bị bao phủ bởi một lớp “vảy” gỉ. Trong một số máy móc, các chi tiết bị đốt nóng đến hàng trăm độ. Muốn cho thép dùng để chế tạo các chi tiết này không bị vảy gỉ bao phủ, người ta pha thêm vào đó 20 – 30 % crom. Loại thép như vậy chịu đựng được nhiệt độ đến 1000 độ C!

Các hợp kim của niken và crom – gọi là nicrom – dùng để chế tạo các phần tử đốt nóng rất tốt: chúng có điện trở rất cao, vì vậy, khi có dòng điện đi qua thì sẽ được nung rất nóng. Thêm coban và nhôm vào các hợp kim crom – niken thì các hợp kim này sẽ có khả năng chịu được tải trọng lớn ở nhiệt độ 650 – 900 độ C; các chi tiết, như cánh quạt của tuabin khí chẳng hạn, được chế tạo bằng loại hợp kim chịu nóng như vậy. Crom còn có mặt trong nhiều loại hợp kim khác mà ta có thể nhận thấy qua tên gọi của chúng: cromen, croman, cromansi. Hợp kim comocrom (gồm coban, molipđen và crom) không độc hại đối với cơ thể người, vì vậy, nó được sử dụng trong khoa phẫu thuật phục hồi. Để làm răng giả, người ta dùng loại hợp kim gồm coban và crom: loại hợp kim này rẻ hơn vàng nhiều lần, đồng thời lại có độ dẫn nhiệt nhỏ, nên người mang bộ răng giả như vậy có thể uống nước chè nóng hoặc ăn kem một cách ngon lành mà không cảm thấy khó chịu.

Ngày nay, phần lớn quặng crom khai thác được trên thế giới đều đi đến các nhà máy sản xuất hợp kim sắt, ở đó người ta nấu luyện các loại ferocrom và crom kim loại. Năm 1820, lần đầu tiên người ta chế tạo được ferocrom bằng cách dùng than gỗ để khử hỗn hợp các oxit của sắt và crom trong nồi nung. Năm 1854 đã thu được crom kim loại nguyên chất bằng cách điện phân các dung dịch nước của crom clorua. Cũng trong thời gian này đã xuất hiện ý đồ nấu luyện ferocrom chứa cacbon trong lò cao. Năm 1865 đã cấp bằng phát minh đầu tiên về thép crom. Nhu cầu về ferocrom bắt đầu tăng vọt.

Dòng điện, hay nói chính xác hơn là phương pháp điều chế các kim loại và hợp kim bằng nhiệt điện đã đóng vai trò quan trọng trong việc phát triển ngành sản xuất ferocrom. Năm 1893, nhà bác học Pháp Muatxan đã luyện được ferocrom chứa cacbon (gồm 60% crom và 6% cacbon) trong lò điện.

Ở nước Nga trước cách mạng, ngành sản xuất hợp kim sắt phát triển với tốc độ “chậm như rùa”. Lò cao của các nhà máy ở miền nam chỉ luyện được ferosilic và feromangan với số lượng rất ít ỏi. Năm 1910, trên bờ sông Xatca (nam Uran), nhà máy luyện kim bằng điện cỡ nhỏ “Porogi” đã được xây dựng và bắt đầu sản xuất ferocrom, sau đó sản xuất cả ferosilic. Nhưng không thể nói đến việc thỏa mãn các nhu cầu của nền công nghiệp nước nhà: để đáp ứng nhu cầu của nước Nga về các hợp kim sắt, hầu như phải hoàn toàn nhập cảng chúng từ các nước.

Nhà nước Xô – viết trẻ tuổi không thể lệ thuộc vào các nước tư bản chủ nghĩa về một lĩnh vực tối quan trọng như ngành sản xuất các loại thép chất lượng cao – ngành tiêu thụ chủ yếu các hợp kim sắt. Để thực hiện được kế hoạch to lớn nhằm công nghiệp hóa đất nước thì cần phải có thép kết cấu, thép dụng cụ, thép không gỉ, thép làm bi, thép làm ô tô máy kéo. Crom là một trong những thành phần quan trọng nhất của các loại thép này.

Ngay trong những năm 1927 – 1928, Liên Xô đã bắt đầu thiết kế và xây dựng các nhà máy sản xuất hợp kim sắt. Năm 1931, nhà máy hợp kim sắt ở Tseliabinxcơ đã đi vào hoạt động và trở thành đứa con đầu lòng của ngành công nghiệp hợp kim sắt trong nước. Trong những năm đó, một trong những người xây dựng nên ngành luyện kim chất lượng cao của Liên Xô – viện sĩ thông tấn Viện hàm lâm khoa học Liên Xô V. X. Emelianop đang ở Đức, nơi ông được cử đến để nghiên cứu kinh nghiệm của các chuyên gia nước ngoài.

Trong hồi ký, ông đã kể lại câu chuyện thú vị của mình với một nhà luyện kim Đức :

  “Năm 1933, tại một nhà máy nhỏ của Đức, tôi đã hỏi ông kỹ sư trưởng :

– Các ông bán ferocrom do nhà máy này sản xuất cho ai?

Ông ta liền kể :

– Khoảng năm phần trăm tổng sản lượng, chúng tôi cung cấp cho các nhà máy hóa chất gần đây; nhà máy của Becker mua của chúng tôi hai phần trăm, gần ba phần trăm thì…

Ngắt lời ông ta, tôi hỏi :

– Thế Liên Xô mua của các ông có nhiều không ?

– Liên Xô thì lúc nào cũng vậy. Chúng tôi gửi đến các nhà máy của các ông chừng bảy mươi lăm đến tám mươi phần trăm sản lượng của chúng tôi. Còn chúng tôi thì đang nấu luyện bằng quặng crom Uran”.

Đúng, lúc bấy giờ, Liên Xô không những xuất khẩu quặng sang Đức mà còn sang cả Thụy Điển, Italia, Mỹ, rồi lại phải mua ferocrom của các nước đó. Nhưng khi hai nhà máy hợp kim sắt nữa được xây dựng (ở Zaporoje và ở Zextafoni) vào năm 1933 tiếp theo nhà máy ở Tseliabinxcơ, thì Liên Xô không những đã ngừng nhập khẩu các loại hợp kim sắt quan trọng nhất, trong đó có cả ferocrom, mà còn có khả năng xuất khẩu các hợp kim đó sang các nước. Ngành luyện kim chất lượng cao đã thực sự cung cấp đầy đủ các loại vật liệu cần thiết cho nền sản xuất trong nước.

Năm 1963, tại vùng Actiubinxcơ thuộc Kazăcxtan đã tìm thấy những thân quặng cromit rất lớn – đó là nguyên liệu chủ yếu để sản xuất ferocrom. Trong những năm chiến tranh, nhà máy hợp kim sắt Actiubinxcơ đã được xây dựng trên cơ sở những mỏ này, và về sau, nó đã trở thành xí nghiệp lớn nhất sản xuất crom và ferocrom đủ các nhãn hiệu.

Vùng Uran rất giàu quặng crom: không phải ngẫu nhiên mà chính tại đây đã tìm thấy khoáng vật mà từ đó Voclanh khám phá ra crom. Nhiều nước khác cũng có những mỏ kim loại này. Trong thời gian mà chiếc xe tự hành “Lunakhôt” của Liên Xô “du ngoạn” trên mặt trăng, các khí cụ của nó đã xác định rằng, ở vùng biển Mưa cũng có crom. Nhưng nếu đến biển Mưa khá xa, thì đến biển Đỏ, có thể nói, chỉ cần “với tay” là tới. Tại đây, cách bờ biển Sudan không xa, các nhà bác học Pháp đã phát hiện được một cái hố độc đáo, sâu tới 2.200 mét, còn nước ở độ sâu này thì rất nóng. Các nhà khảo sát đã dùng quả cầu đo sâu để lặn xuống vực này, nhưng ngay sau đó họ đành phải ngoi lên vì thành của quả cầu nhanh chóng bị “hâm nóng” đến 43 độ C. Những mẫu nước lấy được ở độ sâu này đã cho biết rằng, “hố” này gần như chứa đầy một thứ quặng lỏng và nóng: hàm lượng crom, sắt, vàng, mangan và nhiều kim loại khác đạt đến mức cao khác thường. Trong những năm sắp tới, rất có thể các chuyên gia sẽ khai thác được những thứ “rượu thập cẩm” gồm các kim loại này.

Cromit cũng được sử dụng rộng rãi trong công nghiệp vật kiệu chịu lửa. Gạch magezitcromit – loại vật liệu chịu lửa tuyệt vời được dùng để xây lớp lót lò Mactanh và các thiết bị luyện kim khác. Vật liệu này có tính chịu nhiệt cao và không sợ sự thay đổi nhiệt độ đột ngột nhiều lần.

Các nhà hóa học sử dụng cromit vào việc điều chế kali bicromat và natri bicromat, cũng như các loại phèn crom để thuộc da, làm cho da bóng đẹp và bền. Da như thế được gọi là da crom, còn ủng làm bằng da ấy thì gọi là ủng da crom.

Đêm đêm, các ngôi sao hồng ngọc của điện Cremli tỏa sáng trên bầu trời Maxcơva. Trong thế giới của các loại đá quý, hồng ngọc đứng hàng thứ hai sau kim cương. Theo truyền thuyết Ấn Độ cổ đại thì hồng ngọc được tạo nên từ những giọt máu do các vị thần rỏ xuống: “Những giọt máu nặng rơi xuống lòng sông, tận những chỗ nước sâu để phản chiếu những cây cọ tuyệt đẹp. Rồi từ đó, con sông được mang tên Ravanaganga, và từ bấy giờ, sau khi biến thành hồng ngọc, những giọt máu này bừng sáng lên mỗi khi màn đêm buông xuống, với ngọn lửa thần kỳ rực sáng bên trong, rồi những tia lửa này xuyên qua dòng nước…”. Huyền thoại phương đông cổ đại kể về sự tích của hồng ngọc như vậy đấy. Ngày nay, công nghệ sản xuất loại ngọc đỏ kỳ diệu này đã trở nên đơn giản hơn nhiều, và các vị thần không phải rót máu linh thiêng của mình nữa: để làm ra ngọc đỏ này, người ta pha crom oxit với một liều lượng nhất định vào nhôm oxit, nhờ vậy mà những tinh thể hồng ngọc có màu sắc kỳ diệu. Tuy nhiên, hồng ngọc nhân tạo sở dĩ được quý chuộng không phải chỉ do màu sắc bên ngoài tuyệt đẹp: tia laze sinh ra nhờ sự giúp đỡ của hồng ngọc quả là có năng lực tạo nên những phép lạ. Tựa như những tia sáng thần kỳ do chiếc gương hyperboloit của kỹ sư Garin và trí tượng tượng phong phú của Alecxây Tonxtôi tạo ra, tia laze có thể cắt mọi thứ kim loại một cách dễ dàng như thể chiếc kéo cắt giấy vậy, hoặc có thể chọc những lỗ rất nhỏ xuyên qua kim cương, corunđum và các thứ “hạt hồ đào” rắn chắc khác mà không hề e ngại trước độ cứng “nổi tiếng toàn thế giới” của chúng.

Crom oxit giúp các nhà chế tạo máy kéo rút ngắn được rất nhiều thời gian chạy rà động cơ. Thông thường, công đoạn này (để cho các chi tiết cọ xát với nhau có dịp “làm quen” nhau) kéo dài khá lâu, điều đó dĩ nhiên là không làm cho những người sản xuất máy kéo được hài lòng lắm. Nhưng người ta đã tìm được cách thoát khỏi tình trạng đó sau khi điều chế được một chất pha nhiên liệu mới có chứa crom oxit. Bí quyết tác dụng của chất pha này rất đơn giản: khi đốt cháy nhiên liệu sẽ tạo nên những hạt crom oxit rất nhỏ có tính mài mòn cao, chúng đọng lại trên thành trong của xilanh và trên các bề mặt chịu ma sát nên sẽ nhanh chóng mài nhẵn các chi tiết, làm cho chúng vừa khít với nhau. Kết hợp với loại chất bôi trơn mới, chất pha này cho phép giảm thời gian chạy rà được 30 lần.

Cách đây chưa lâu lắm, crom oxit đã có thêm một nghề mới rất thú vị: dùng để sản xuất băng ghi âm. Lớp làm việc của băng ghi âm không chứa sắt oxit như vẫn thường thấy mà chứa crom oxit. Sự thay thế như vậy đã đem lại kết quả rất tốt: mật độ ghi tăng lên, chất lượng âm thanh tốt hơn và băng làm việc đáng tin cậy hơn. Sản phẩm mới này đã được ưu tiên “đăng ký cư trú” trong các bộ nhớ của máy tính điện tử.

Các vật liệu làm ảnh và dược phẩm, các chất xúc tác dùng cho các quá trình hóa học và các lớp mạ kim loại – đâu đâu crom cũng tỏ ra rất được việc. Có lẽ cần phải kể tỉ mỉ hơn về các lớp mạ crom.

Từ lâu người ta đã nhận thấy rằng, crom không những có độ cứng cao (về mặt này thì không có kim loại nào cạnh tranh nổi), mà còn chống lại được sự oxi hóa trong không khí và không tương tác với các axit. Dùng phương pháp điện phân, người ta đã thử mạ một lớp mỏng kim loại này lên bề mặt các sản phẩm làm bằng các thứ vật liệu khác để giữ cho chúng khỏi bị ăn mòn, khỏi bị xây xát, cũng như những “chấn thương” khác. Tuy nhiên, lớp mạ crom tỏ ra rất xốp, dễ bong ra và không đáp ứng được những hy vọng mà mọi người mong đợi. Trong suốt gần ba phần tư thế kỷ, các nhà bác học đã “đau đầu” về vấn đề mạ crom và mãi đến những năm 20 của thế kỷ này, họ mới giải quyết được. Sở dĩ thất bại là do chất điện phân được sử dụng ở đây chứa crom hóa trị ba là thứ crom không thể tạo nên chất mạ có chất lượng cần thiết. Còn “người anh em” hóa trị sáu của nó thì lại đảm đương nổi nhiệm vụ này. Kể từ đó, người ta bắt đầu sự dụng axit cromic (trong đó, crom có hóa trị sáu) làm chất điện phân. Bề dày của các lớp mạ có thể đạt đến 1 milimet (chẳng hạn, trên một số chi tiết bên ngoài của ô tô, mô tô, xe đạp). Song cũng có khi lớp mạ crom được sử dụng vào mục đích trang trí: để mạ đồng hồ, tay nắm cửa và các đồ vật khác không nằm trong vùng nguy hiểm. Trong những trường hợp như vậy, chỉ cần mạ những lớp crom cực mỏng (0,0002 – 0,0005 milimet).

Các nhà hóa học Litva đã đề xuất phương pháp tạo nên bộ “áo giáp” nhiều lớp cho các chi tiết quan trọng đặc biệt. Lớp ngoài cùng mỏng nhất của “áo giáp” này là crom (dưới kính hiển vi, bề mặt của tầng mạ này quả thật hao hao giống áo giáp): trong quá trình làm việc, đây là lớp đầu tiên tiếp xúc với lửa, nhưng phải qua nhiều năm, crom mới bị oxi hóa. Trong thời gian ấy, chi tiết đó cứ việc gánh vác công việc hệ trọng của mình.

Cho đến gần đây, người ta mới chỉ mạ crom cho các chi tiết kim loại. Nhưng hiện nay, các nhà bác học đã biết cách tạo nên lớp vỏ crom ngay cả trên các sản phẩm bằng chất dẻo. Polistirolen – một loại chất dẻo rất quen thuộc và đã kinh qua nhiều thử thách, nếu được mạ crom thì sẽ bền vững hơn và không sợ những kẻ thù muôn thủa của các vật liệu kết cấu như sự mài mòn, sự uốn và sự va đập. Lẽ đương nhiên, thời hạn sử dụng các chi tiết làm bằng vật liệu này sẽ tăng lên.

Lớp vỏ crom thậm chí còn có ích cho loại vật liệu mẫu mực về độ cứng là kim cương. Sở dĩ như vậy là vì không phải tất cả kim cương khai thác được đều có thể dùng để chế tạo dụng cụ cắt gọt: thông thường, kim cương thiên nhiên có rất nhiều vết nứt cực nhỏ làm cho nó không thể dùng để gắn lên dụng cụ cắt gọt hoặc mũi khoan, vì thứ dụng cụ như vậy hễ chạm vào kim loại hoặc đá cứng thì kim cương liền vỡ ra từng mảnh nhỏ. Ngoài ra, các tinh thể kim cương thiên nhiên thường không bám chặt vào thân dụng cụ cắt gọt. Để khắc phục nhược điểm này, các nhà bác học đã đề nghị bọc kim cương bằng một màng crom mỏng vừa bám chắc vào với kim cương vừa bám chắc vào với chỗ gắn bằng đồng.

Kim cương được bọc bằng crom đã trải qua nhiều cuộc thử nghiệm. Vậy kết quả ra sao? Kim cương bám chặt vào dụng cụ cắt gọt, còn thời hạn sử dụng của một tinh thể thì tăng lên vài lần. Khi xem xét một tinh thể như vậy dưới kính hiển vi thì ở một mặt, người ta đã tìm thấy một kẽ nứt khá sâu đã được gắn lại bằng lớp màng crom bao bọc kim cương. Hóa ra là sau khi kết hợp với các nguyên tử cacbon của kim cương, các nguyên tử crom đã tạo ra những nguyên tử crom cacbua cứng trên bề mặt kim cương, ngoài ra, crom còn xâm nhập vào kẽ nứt có thành cũng được bao phủ bằng một lớp crom cacbua. Còn lớp crom nguyên chất sát với chỗ gắn thì tạo thành hợp kim với đồng, nhờ vậy nên kim cương được gắn chắc với dụng cụ cắt gọt. Tóm lại, nhờ có crom mà cùng một lúc giải quyết được hai việc: dụng cụ cắt gọt trở nên bền hơn, còn kim cương thì trở nên bền hơn … kim cương.

Năm 1974, các nhà khoa học của Viện liên hợp nghiên cứu hạt nhân tại Đupna đã thu được một đồng vị của nguyên tố siêu urani có số thứ tự là 106. Phản ứng tổng hợp hạt nhân có kết quả mỹ mãn này đã diễn ra nhờ sự bắn phá mục tiêu chì bằng những ion crom cao tốc. Chì thì đã nhiều lần được dùng làm mục tiêu trong các cuộc bắn phá tương tự, còn crom thì được chọn theo những tính toán số học đơn thuần: 24 proton của hạt nhân nguyên tử crom cộng với 82 proton của hạt nhân nguyên tử chì sẽ tạo thành con số 106 cần thiết khi các hạt nhân này hòa nhập vào nhau. Mặc dầu đồng vị của nguyên tố này chỉ sống vẻn vẹn vài phần ngàn giây, nhưng các khí cụ rất nhạy đã ghi nhận được sự ra đời của một nguyên tố siêu urani mới.

…Trước khi kết thúc câu chuyện về crom, chúng ta hãy trở lại với hồi ký của V. X. Emelianôp. Năm 1967, ông đã viết: “Hai năm trước đây, tôi được biết một tin khiến tôi xúc động sâu sắc, nhưng tiếc thay, ở nước ta, tin đó không được ai chú ý đến. Chúng ta đã bán một mẻ ferocrom cho nước Anh – một nước mà đối với chúng ta, luôn luôn là biểu tượng của sự tiến bộ kỹ thuật. Vậy mà bây giờ nước Anh lại mua ferocrom của chúng ta! Người Anh hiểu rõ cái mà họ mua”.

Đọc truyện hay đừng quên like và chia sẻ truyện tới bạn bè, để lại bình luận là cách để ủng hộ webtruyenfree. Thỉnh thoảng ấn vào q uảng c áo ngày 1-2 lần để tụi mình có kinh phí duy trì web các bạn nhé!