В Златоусте Чернов проследил весь процесс изготовления булата. Долго и взволнованно наблюдая за остыванием булата, он, в конце концов, уловил момент, который подсказал новое. Дмитрий Константинович сделал свои выводы: «Остывание должно происходить как можно спокойнее и медленнее… Тогда сталь находится при условиях, весьма благоприятствующих ее кристаллизации, так что образуются довольно сильные оси древовидных кристаллов и довольно большие группы параллельных осей; группы эти потом срастаются».
Что же такое остывание металла?
Чернов первый дал верный и точный ответ: сталь (и вообще металлы) имеет кристаллическое строение, и процесс затвердевания металла есть не что иное, как процесс кристаллизации.
Это подсказывали ему опыты с проведением кристаллизации различных солей. Вот и сейчас он еще раз убедился в этом, изучая условия затвердевания, при которых в сплаве происходят химические изменения. Именно в это мгновение прекращается падение температуры, и она остается постоянной до тех пор, пока не завершится перестройка сплава, после чего остывание продолжается.
Он хорошо помнил свой первый опыт с охлаждением раствора поваренной соли, который помог ему наглядно показать значение критических точек.
В маленькой тесной лаборатории на Обуховском заводе перед ним стоял десятипроцентный раствор соли. Дмитрий Константинович наблюдал постепенное равномерное падение температуры до -8°. Дойдя до этой точки, падение температуры вдруг прекратилось, и некоторое время она держалась на одном уровне. Что же происходило в растворе? В нем в эти минуты замерзла часть воды, отчего насыщенность раствора повысилась. Когда это произошло, температура вновь стала равномерно падать, и так продолжалось до -22°. При этой температуре весь оставшийся раствор застыл, и дальнейшее охлаждение раствора уже никаких новых критических точек и остановок в падении температуры не принесло.
Проведенные многократно опыты с соляными растворами различной насыщенности подтвердили это правило.
Тогда же Чернов перенес изучение на металл и установил, что подобное перемещение критических точек происходит и в стали.
Много раздумий и наблюдений осталось позади. Теперь он знал, что перемещение критических точек в металле тесно связано с процентным содержанием углерода, и записал:
«Сталь, до сих пор употребляемая в промышленности и в искусствах, по преимуществу есть соединение железа и углерода. Чем чище это соединение в данном куске стали, тем лучше, тем выше ее качество. Самая лучшая сталь, какую когда-либо, где-либо делали, есть, без сомнения, булат…