Алмаз-робітник. Природні алмази можуть бути різної якості. З тих, які придатні для ювелірної обробки, зазвичай виготовляють діаманти. Менш якісні природні алмази вже вважаються технічними і широко використовуються в промисловості. До технічних відносяться приблизно 2/3 алмазів, що добуваються в природі.

У сучасній промисловості майже немає виробів, яких так чи інакше не торкався алмаз, особливо при тих операціях, коли необхідно високу якість обробки, наприклад дуже точна обробка дрібних деталей годин. Що вийшли з-під алмазного різця деталі часто не потребують подальшої поліруванню. Природні алмази також використовуються при виготовленні інструменту, що працює в дуже важких умовах, наприклад в бурових коронках і долотах. Алмазний бурової інструмент чудово справляється там, де ніякий інший інструмент не витримав би і короткий час. Так, він відмінно показав себе при бурінні древніх кристалічних порід Кольської надглибокої свердловини. Твердість алмазу використовують металообробні, каменярські, керамічні підприємства, заводи з виробництва залізобетону та скла. Всі робочі спеціальності алмазу навіть неможливо перерахувати.

Алмаз відноситься до числа абразивних матеріалів ( "Абразив" - соскабливание, сбривание). Абразивні матеріали готуються з речовин, що володіють високою твердістю, міцністю і зносостійкість, частки яких придатні для обробки деталей царапанием і стиранням. Крім алмазу до абразивних матеріалів відносяться, наприклад, кубічний нітрид бору, корунд, наждак, карбід кремнію. З абразивних матеріалів виготовляють порошки, які використовуються для обробки як у вільному, так і в зв'язаному стані у вигляді абразивного інструменту.

Абразивними називаються інструменти, в яких велика кількість зерен, наприклад алмазу, закріплено відповідною зв'язкою. Кожне зерно - ріжучий елемент, а в абразивному інструменті їх багато, і це забезпечує інструменту високу працездатність. Навіть якщо одне зерно тупітся або вивалюється з зв'язки, що залишилися продовжують свою роботу. Зв'язка завжди набагато м'якше абразивних зерен, і без них вона миттєво б стерла, але безліч зерен алмазу оберігають її від стирання. Важливою умовою високої працездатності алмазного абразивного інструменту є щільне з'єднання зв'язки з алмазним зерном. Якщо такого з'єднання немає, зерно легко вивалюється, практично не попрацювавши. Щоб цього не відбувалося, на поверхню алмазів наносять різні перехідні шари, мета яких надійніше з'єднати алмаз зі зв'язкою, збільшивши зчеплення між ними.

В алмазному інструменті, в залежності від його призначення, використовують різні зв'язки. Вулканітова зв'язка на основі синтетичного каучуку з різними добавками призначена для виготовлення тонких гнучких кіл, що застосовуються при чистових операціях. Керамічна зв'язка (вогнетривка глина, польовий шпат, кварц та інші компоненти) використовується у всіх випадках, коли не страшна її підвищена крихкість і немає ударів. З бакелітовій зв'язкою на основі формальдегідних смол виготовляються інструменти, призначені для роботи в умовах відносно низьких температур. Інструменти на металевих зв'язках потрібні для роботи в особливо важких умовах.

Радянська промисловість випускає близько 2 тис. Різних типорозмірів алмазного інструменту, повністю задовольняючи запити техніки. Наприклад, алмазні шліфувальні круги призначені для заточування різців з твердого сплаву і загартованої сталі, для безпосередньої обробки виробів на верстатах і автоматичних лініях. Кола бувають плоскі прямого профілю, плоскі з виточенням, конічні, з напівкруглою-опуклим профілем і багато інших. Випускаються алмазні циліндричні головки для внутрішнього шліфування, алмазні надфілі і хонбрускі, алмазні відрізні пили, алмазні стрічки, алмазні олівці для правки абразивних кругів. Алмази використовуються в промисловості і в побуті: в галантерейних магазинах можна зустріти алмазні пилочки для нігтів.

Зміст алмазів в різних виробах по-різному. Так, чашкові круги (АЧК - алмазний чашковий круг) для заточування різців з твердих сплавів випускаються з 50% -, 100% - і 150% -ної концентрацією алмазів. Нехай вас не бентежить концентрація алмазів, що перевищує 100%. Зрештою все це умовно: за 100% -ву концентрацію алмазів в інструменті прийнято вважати зміст алмазу в кількості 4,4 карата в 1 см3 алмазоносного шару, або 0,88 г / см3. Це відповідає 27 каратів в одному кубічному дюймі - співвідношення, вперше прийняте в США. Легко довести, що при 100% -ної концентрації алмаз займає 25% обсягу. Дійсно, щільність алмаза 3,52 г / см3. Розділивши 0,88 г / см3 на щільність алмаза, отримаємо 0,25. Цей результат не залежить від виду зв'язки.

Алмазний інструмент дозволяє збільшити швидкість і поліпшити якість обробки всіляких матеріалів, в тому числі перспективних в новій техніці, що нерідко просто неможливо зробити без використання цих чудо-кристалів. Тому рівень використання алмазу характеризує потужність і ефективність промислового потенціалу країни. У зв'язку з цим цікавий розрахунок В. П. Бакуля, наведений в його брошурі "Алмази; їх минуле і сьогодення". Він характеризує потребу країни в алмазах, виходячи з їх кількості, використовуваного на 1 млн. Т виплавленої сталі. Згідно з розрахунками, при 100% -ному використанні алмазної обробки в уже освоєних галузях промисловості необхідно 400 тис. Каратів на 1 млн. Т виплавленої сталі. У 1970 р світова (без СРСР) виплавка сталі склала 450 млн. Т, так що потрібно 180 млн. Каратів алмазів. Фактично ж було використано 45 млн. Каратів, т. Е. 25% можливого.

До речі, що таке 450 млн. Т сталі і 45 млн. Каратів алмаза? Уявіть собі сталевий куб зі стороною близько 400 м і алмазний кубик зі стороною менше 1,5 м. Їх обсяги відрізняються більш ніж в 20 млн. Разів. Зараз промисловість випускає такі великовантажні самоскиди, кожен з яких здатний відвезти за один рейс річний випуск алмазів у всьому світі.

Про значення алмазів для індустрії говорить і висновок американських економістів, які вважають, що без використання алмазів промисловий і військовий потенціал США знизився б удвічі. Як бачимо, алмази є і стратегічним матеріалом.

Алмаз-дослідник. Чудові властивості алмазу дозволяють йому працювати не тільки робочим, а й дослідником. Він неодмінний учасник роботи високоточних приладів: з алмаза роблять Камнєва опори в хронометрах високого класу. Деякі кристали алмазу дуже чутливі до радіації - це їх властивість використовується в алмазних дозиметрах.

Алмаз відмінно відчуває тепло і холод. Термометри, що працюють на основі алмазу, вловлюють температурні зміни в тисячні частки градуса. Висока теплопровідність алмазу в нагоді і в космічних дослідженнях. Фахівці з аеронавтики і дослідженню космічного простору в США застосували алмаз для вимірювання температури зірок. Реактивний літак піднімає у верхні шари атмосфери телескоп, який фокусується потім на певній зірці. На шляху світлового променя поміщається тонкий, як паперовий лист, алмазний диск. Він відчуває невловимі іншими засобами зміни тепла і передає це спеціальному датчику, який вже дозволяє виміряти температуру далекого космічного тіла.

Але цим служба алмазу в космосі не обмежується. Адже алмаз - єдиний матеріал, що пропускає інфрачервоні промені, і при цьому здатний витримати і низьку температуру, і вакуум космічного простору, і нестерпну спеку, і тиску, в сотні разів перевищують звичайний земний. Американські вчені забезпечили зонд, який досліджує агресивну атмосферу Венери (температура 500 ° С і тиск 100 кгс / см2), алмазним вікном. Через це прозоре вікно проходило інфрачервоне випромінювання, і прилади змогли дослідити атмосферу цієї планети, і зокрема уточнити склад густих венеріанських хмар.

Алмаз-дослідник набагато молодше алмаза-робітника. Але у нього велике майбутнє - адже людина, пізнаючи світ, вивчаючи Землю і космос, все частіше і частіше стикається із загадковими явищами, які вимагають для свого пізнання все більш складних, а головне, точних і чутливих приладів. І тут не обійтися без короля мінералів, який вже зараз абсолютно незамінний у багатьох виробничих і науково-дослідних процесах.

Але на жаль, в природі цей чудовий кристал зустрічається вкрай рідко, видобуток його обходиться надзвичайно дорого. Тому людина здавна прагнув отримати алмаз штучним шляхом. Однак, перш ніж синтезувати чудо-мінерал, довелося почати тривалу, виснажливу облогу його природних таємниць - облогу, яка, мабуть, не знята і досі. Ми прагнемо зрозуміти до найдрібніших тонкощів природний механізм утворення алмазу і спробувати точно відтворити рушійні його процеси в лабораторії, а потім і на промисловому підприємстві.

Що ж дізналися ми про природному алмазі?