Он задался целью превратить металлургию стали из ремесла и искусства отдельных мастеров в точную науку, на основании которой можно управлять процессами производства и обработки металлов и совершенствовать их.

В 1827 г. вышел в свет научный труд П. П. Аносова «Описание нового способа закалки стали в сгущённом воздухе», а ещё через десять лет — «О приготовлении литой стали».

Железо, используемое в промышленности и быту, отличается от стали тем, что содержит значительно меньшее количество углерода. В промышленности чистое железо не употребляется. Под термином «железо» обычно понимают мягкую сталь, содержащую мало углерода и других химических элементов.

До Аносова при получении стали на всех металлургических заводах мира применялся однотипный процесс: куски железа предварительно цементировались, то есть их поверхностные слои насыщались углеродом, лишь после этого они сплавлялись в особых огнеупорных сосудах — тиглях. Такой двойной процесс был дорогим и длительным.

Аносов предложил новый метод получения стали. Он объединил процессы науглероживания и плавления металла. Его открытие оказалось очень важным для дальнейшего развития металлургии. Наряду с этим Аносов сделал и другое замечательное открытие, также имевшее огромное значение для теории и практики металлургии. Он практически доказал, что для науглероживания железа вовсе не обязательно непосредственное соприкосновение металла и угля, как это считалось в течение многих веков.

Печные газы, содержащие большое количество углерода, оказывается, могут нисколько не хуже, а даже лучше науглеродить поверхность железного изделия. Так благодаря Аносову именно в нашей стране впервые в мире была применена газовая цементация металла — процесс этот впоследствии широко использовался на всех металлургических и особенно машиностроительных заводах.

В 30-х годах прошлого столетия Павел Петрович Аносов провёл целую серию блестящих экспериментов по получению стали путём сплавления железа, чугуна и различных добавок — флюсов. Эти работы Аносова легли в основу повсеместно применяемых сейчас способов выплавки стали.

В 1837 г. на Златоустовском заводе под руководством Аносова было положено начало переплавке чугуна в сталь как с добавкой, так и без добавки железа. Этой своей работой Аносов на три десятилетия опередил предложение братьев Мартенов.

Аносов проявил себя подлинным новатором и патриотом. Он не боялся изменить старые традиции, нормы, установки. В те годы принято было многое заимствовать у иностранцев. Часто руководители отечественной промышленности обращались к помощи иностранных фирм, получая от них специалистов, оборудование и некоторые виды сырья, в то время как это сырьё находилось рядом, а талантливые русские рудознатцы, сталевары и кузнецы по опыту и выучке намного превосходили иностранцев.

Аносов считал, что новые процессы нужно осваивать силами русских мастеров и с применением отечественного сырья.

Основным оборудованием сталеплавильного производства первой половины XIX в. были тигли — массивные глиняные сосуды, способные выдержать исключительно высокую температуру — до 2000°, а то и более. Существовало мнение, что такие тигли можно делать только за границей, где для этого есть специальные материалы. Импортные «глиняные горшки» стоили дорого. За каждый тигель приходилось платить 25 рублей золотом. Аносов решил создать дешёвые и доброкачественные тигли из отечественных материалов. Знание химии и большой опыт геологических исследований помогли ему в этом.

Всё необходимое для производства тиглей оказалось под руками. Местная огнеупорная глина, смешанная с мелко истолчённым древесным углем, явилась прекрасным пластичным материалом, из которого можно было вылепить сосуды любой формы. Высушенные и, обожжённые, эти сосуды успешно выдерживали высокую температуру, при которой выплавлялась сталь, золото и другие металлы. Тигли Аносова по качеству не уступали немецким, а обходились они всего по 40—50 копеек за штуку.

Наличие добротных и дешёвых тиглей позволило широко развернуть опыты по выплавке различных сталей.

Аносов увлекался в то время идеей выплавки так называемой булатной стали, из которой можно выковывать чудесные сабли, острые, как бритва, и гибкие, как ветка ивы.

Веками разные народы соперничали в искусстве варить и обрабатывать сталь. В производстве оружия в древние и более поздние века преуспевали восточные мастера, прежде всего они заботились о том, чтобы вооружение не стесняло и не утомляло воинов. Это главная отличительная черта «индо-персидского» и «индо-мусульманского» оружия как древнего, так и образцов XVIII и отчасти даже XIX вв.

По-персидски булат означает сталь. Иногда булат называют также к дамасской сталью. Родиной булата является Индия, иногда его называли вуцем, что означает слиток стали, сплавленный в виде плоской лепешки. Из Индии в восточные страны и вывозили «хлебцы» вуца. Они имели вид небольшой лепешки диаметром около 12,5 см, толщиной 2,5 см и весом около 900 г. Каждый такой «хлебец» разрубался пополам на равные части, чтобы покупатель мог рассмотреть строение металла.

В русских литературных памятниках слово «булат» впервые встречается в «Слове о полку Игореве», а также при описаниях доспехов русского воинства (Афанасий Никитин, «Хождение за три моря»).

Русские государственные деятели XVI—XVII вв. очень высоко ценили булат. В числе подарков, привезённых царю Фёдору Ивановичу и Борису Годунову посольством от Кызылбашского (персидского) Аббас-шаха и от Гилянского Ахмета-царя, значатся восемь булатных сабель. Оружие это было сделано из булатной стали.

Царь Алексей Михайлович был большим любителем булатных клинков. В Оружейной палате хранится много образцов булатного оружия. Алексей Михайлович решил завести в Москве булатное производство и с этой целью отправил в Астрахань трёх мальчиков для «учения булатных сабельных полос и панцырного дела».

Об удивительных свойствах булата известно много легенд и исторических анекдотов. В одном из них говорится о встрече английского короля Ричарда Львиное Сердце с султаном Саладином. Они заспорили о том, чей меч лучше. Английский король разрубил мощным ударом железный брас, при этом на лезвии не осталось ни малейшей зазубрины. Тогда султан вынул свой меч, сделанный из булатной стали, подбросил в воздух платок из тончайшего шелка, взмахнул мечом, и платок оказался разрезанным пополам.

Ричард Львиное Сердце думал, что султан над ним посмеялся, и уже хотел было обидеться. Тогда Саладин предложил Ричарду попытаться разрубить своим мечом такой же платок. Сколько Ричард ни старался, у него ничего не выходило: его меч не был настолько острым, чтобы им можно было перерезать в воздухе тонкую ткань. Оказалось, что это труднее сделать, чем разрубить кусок железа.

Несмотря на многовековое знакомство с восточными булатами, европейские мастера обладали весьма скудными знаниями о составе булата, методах производства, свойствах и механических качествах его.

В 1779 г. в Париже, в обществе поощрения национальной промышленности, слушался специальный доклад об узорчатых клинках.

«Фабрикация булатных клинков, — говорил докладчик, — является секретом, окружённым непроницаемым покровом тайны восточных мастеров. Европейцы тщательно старались в течение долгого времени открыть этот секрет и в конце концов оказались вынужденными получать все булатные клинки с востока...»

Среди учёных, интересовавшихся булатом, были французы Клуэ, Дегран, Гюржет, Бреан, Бертье, итальянец Кривели, англичане Вильям, Дюпейн, Стодарт, Фарадей...

Но загадка эта оказалась настолько трудной и сложной, что даже имитация булата, то есть выделка стали, которая была лишь внешне похожа на булат, уже считалась серьёзным достижением.

В своём сочинении о булатах Аносов рассказывает о том, что его заставило заняться поисками «тайны булата»:

«В Азии булаты с незапамятных времен не выходят, так сказать, из моды и сохраняют постоянную ценность, подобно благородным металлам... Азиатцы... охотно платят за лучшие клинки по 100 и более червонцев...