Содержание
Легенды о булатных клинках
Сорта булата
Секреты булата
Древние металлурги и булат
Тайны булата
Тайны древних мастеров
Разгадка секретов булатных клинков
Булатная сталь — это тип стали, который был разработан и использовался в древности для изготовления высококачественных клинков и другого оружия. Она имеет свои особенности, которые придают ей выдающиеся свойства.
Легенды о булатных клинках
Легенды о булатных клинках окружают этот материал и связанные с ним мастерство и качество изготовления. Одна из наиболее известных легенд связана с японскими самурайскими мечами катанами, изготовленными из булатной стали, известной как тамахаганэ.
Крупным планом — меч 13-го века из кованой персидской стали из дамасской стали.
Согласно легенде, мастера-кузнецы использовали особые методы для создания булатной стали. Процесс создания булатной стали был хорошо охраняемой тайной, передаваемой из поколения в поколение.
Булатные клинки из тамахаганэ считались исключительными и обладали легендарной прочностью и остротой. Они считались священными и имели особое значение для самураев. Легенда гласит, что такой клинок мог разрубить камень или разрубить другой меч.
Существуют также легенды о булатных клинках в других культурах, включая индийские, персидские и европейские. Они подчеркивают исключительное мастерство и качество в изготовлении булатных клинков, их уникальные свойства и непревзойденную остроту.
В современной эпохе процесс изготовления булатной стали был частично восстановлен, и некоторые мастера-кузнецы продолжают использовать этот метод для создания высококачественных клинков.
Однако, важно отметить, что булатная сталь и связанные с ней легенды могут содержать элементы мифологии и романтики, которые не всегда соответствуют исторической реальности.
Продолжая обсуждение легенд о булатных клинках, хочу отметить, что многие из этих историй были передаваемыми из поколения в поколение и могут содержать фантастические элементы. Они часто служили для создания ауры загадочности и превосходства вокруг булатных клинков.
В некоторых легендах утверждалось, что булатные клинки обладали особыми свойствами, такими как способность самостоятельно затачиваться или иметь целебные эффекты.
Однако важно отметить, что некоторые из этих легенд могут быть преувеличены или выдуманы.
Булатная сталь действительно обладает высокой качественной структурой и уникальными свойствами, но наделяя ее сверхъестественными способностями, как это представлено в легендах, следует воспринимать скорее как часть культурного фольклора, а не как фактическую реальность.
Сегодня булатные клинки все еще вызывают интерес и восторг у коллекционеров, энтузиастов и любителей оружия. Кузнецы, искусно работающие с булатной сталью, создают великолепные реплики и современные интерпретации булатных клинков, придерживаясь традиционных методов искусства ковки.
Таким образом, легенды о булатных клинках, хотя и не всегда имеют историческую подоплеку, по-прежнему важны, поскольку они помогают сохранить интерес к этому уникальному виду стали и прославляют мастерство кузнецов, которые создают такое великолепное оружие.
Сорта булата
О булате — стали, из которой в давние времена изготавливали необыкновенное по своим качествам и красоте холодное оружие, все мы, наверное, наслышаны и начитаны с юных лет.
И неудивительно: слава о булатной стали (ее еще называют «дамасской») ходит по белу свету более двух тысячелетий, будоража не только умы ученых и специалистов, так и не подобравшихся к окончательной разгадке тайны, связанной с процессом получения изделий из булата.
Журнал «В мире науки» даже сообщает, что «процесс изготовления дамасской стали по американскому праву считается открытием и может быть запатентован». И это, заметим, в конце ХХ века!
Века, демонстрирующего миру такие взлеты человеческой мысли, такие умопомрачительные открытия буквально во всех отраслях знания, что по сравнению с ними разгадка лежащей, казалось бы, на поверхности некой тайны булата не ахти какое дело! Ан нет, оказывается.
И продолжают до сих пор авторы различных книг и статей о булате «удивлять» нас эпизодом встречи Ричарда Львиное Сердце с султаном Саладином, описанным в романе Вальтера Скотта «Талисман».
Ричард одним махом рубит своим двуручным мечом стальное копье, а Саладин подбрасывает в воздух вуалевый платок и рассекает его саблей на две половинки.
Другие легенды «берут еще круче» — платок подбрасывают, и он сам падает на булатное лезвие результат тот же.
А уж сколько восхитительных слов сказано о поверхностных узорах — характерном отличии булатного клинка. Специалисты даже и сорта булата классифицируют (условно, конечно) в соответствии с линиями узора.
Различают три сорта.
К низшему относят сирийские (шам), египетские и турецкие (нейрис, баяз) булаты с мелким полосатым или струйчатым узором на сером или буром фоне.
К среднему персидские и индийские (гынды) со средним и крупным узором на черном фоне.
К высшему персидские и индийские булаты (хоросан, табан) с крупным сетчатым и коленчатым узором на темном фоне с золотистым отливом.
А лучшим из лучших считается булат «кара-табан», что в переводе с персидского означает «черный блестящий». Но есть особо знаменитые булаты, узоры на которых удостоены оригинальных названий.
Например, необычный вертикальный узор на персидской сабле, хранящейся в Метрополитен — музее, называется «лестница Магомета».
Узор — это результат искусной ковки высокоуглеродистой стали (1,2 — 2% углерода), каковой и является булат. А видимые узоры на лезвии холодного оружия образует сетка карбида железа (Fe3C), или цементита, выпадающего при медленном охлаждении из сплава железа с углеродом (аустенита).
При ковке эта сетка разрушается, и после протравливания и полировки на лезвии клинка появляется соответствующий узор. Не совсем, правда, ясно вот что.
Цементит обладает высокой твердостью, но при комнатной температуре становится очень хрупким из-за сетчатой структуры — именно она открывает пути для распространения трещин. Тем не менее металл в булатном оружии совсем не хрупок, даже наоборот — очень вязок.
Понятно, что таким он становится после ковки, когда разрушается цементитная сетка. Значит, ковка клинков должна производиться при относительно низкой температуре, так как известно, что при высоких температурах цементит опять растворяется в аустените.
Специалисты предполагают, что булат ковали в диапазоне температур от 650°C до 850°С. Тогда спрашивается: почему же европейские кузнецы не могли выковать булатные клинки из заготовок индийской стали (так называемого «вутца», или «вуца»), специально для такого оружия и сваренной?
Может, потому, что они привыкли иметь дело с низкоуглеродистыми сталями, у которых высока температура плавления? Может, они пытались ковать вутц, когда металл уже был частично расплавлен? Тогда, естественно, сталь станет хрупкой.
Секреты булата
Но опять вопрос: неужели у уважающих себя мастеров кузнечного дела после первой же неудачи опустились руки?
И неужели никто из них не сделал ни одной попытки проковать сталь не при белом калении, а, скажем, при нагреве заготовки до красного цвета (это примерно 850°C) или темно – вишнево — красного (650°C)? Что-то не очень верится. Тогда в чем же дело? Вопросы, вопросы…
Ответить на них еще в начале XIX века пытался известный естествоиспытатель Майкл Фарадей — не удалось. Начитавшись его статей, пробирный инспектор Парижского монетного двора Жан Бриан изготовил клинки из дамасской стали, но так и не дал объяснения, как же он это сделал.
Выдающийся русский металлург П. П. Аносов, как известно, раскрыл было вековую тайну и даже начал изготавливать булат промышленным способом, но не описал с достаточной точностью и определенностью тонкости технологических процессов, и после него булатное производство в Златоусте заглохло.
И даже когда в конце прошлого века исследователи изучили все фазовые превращения, происходящие в стали, установили их зависимость от количества содержащегося в ней углерода и температуры нагрева, полного научного объяснения этапов изготовления булатных изделий — их ковки, термообработки, отделки — так и нет до сих пор.
Более того, сегодня сама фазовая диаграмма «железо углерод» в булате изучена вдоль и поперек, природа структуры булатной стали хорошо известна, тайны булатных узоров уже не существует, а воз… извините, булат и ныне там… Есть чему удивиться!
Хотя, собственно говоря, разве загадка булата единственная, связанная вообще с металлами? Мы, к примеру, утверждаем, что и сегодня немыслимо получить алюминий без электролиза, а в Китае есть гробница полководца Чжоу-Чжу, умершего 17 веков назад, некоторые детали орнамента которой на 85% содержат алюминий. Как же его получили в III веке?
Те же китайцы во II веке до н. э. изготавливали сплав никеля с медью и цинком, из которого делали монеты, а никель как элемент был открыт в Европе только в середине XVIII века.
Знаем: Индия славилась искусством своих металлургов задолго до нашей эры, о современниках тоже можно сказать немало хороших слов, а вот надо же — ответить на вопрос, каким образом почти из чистого железа (99,72%) изготовлена знаменитая колонна в Дели, никто не в силах.
Нет-нет, мы не умаляем заслуг сегодняшних металлургов — и стали, превосходящие по своим качествам булат, у нас давно есть, и значительно более чистое железо в лабораториях получено. Но как же не удивляться: колонна в Дели весит 6,5 т и сотворена она в IV веке!
Молибден был открыт в 1778 году. Понадобилось больше столетия, чтобы выделить его в чистом виде, а в старинные острейшие самурайские мечи, как выяснил тот же П. П. Аносов, для придания им прочности металлурги Страны восходящего солнца добавляли не что иное, как… молибден.
Ацтеки еще в XV веке умели изготавливать зеркала из хорошо обработанной, отполированной платины. Но как они это делали, ведь температура плавления платины 1769°C, она сваривается и поддается ковке только при белом калении? Спрашивается: где ацтеки брали такую температуру? И т. д. и т. п.
Да, но почему же мы, живущие в начале ХХI века, проникшие в святая святых материи — в атом, в ген, нашедшие непостижимые связи вещества, встаем все же в тупик перед мастерством, обыкновенным (а может, и не обыкновенным) мастерством наших пращуров?
Может быть, к разгадке их «тайн» мы подходим не с того конца, ошибаясь в методике самого подхода? Вряд ли — труды П. П. Аносова убеждают, что он шел правильным путем. А может, над нами все-таки довлеет не только авторитет привычных нам металлургических технологий, но и сама их традиционность?
Но ведь о металлах и том же булате мы сейчас наверняка знаем больше, чем знали древние мастера. Тогда что же?
Древние металлурги и булат
В конце-то концов давайте поставим себя на место древнего индийского металлурга, который искал способ получения этого самого вутца, и дамасского кузнеца, который начал ковать самый первый клинок, и сравним, у кого из нас больше преимуществ.
Мы видим булатную сталь и изделия из нее и знаем, чего хотим: сделать то же самое. Древний металлург эту сталь никогда в глаза не видел, он только желал получить ее такой, какой она была в его мечтах, представлениях.
Мы знаем конец пути и, по идее, можем прийти к нему, прошагав сначала в обратную сторону, то есть отталкиваясь от искомого, дифференцируя его, дробя на процессы, исследуя их, ища оптимумы…
А каким путем шел к искомому — неосязаемому, невидимому, всего лишь мечте — древний металлург? Перебирал варианты всех последовательных операций, да еще в разных режимах? Да сколько же времени ему для этого бы понадобилось?
Допустим даже, что металлурги объединились в какое-то цеховое сообщество и договорились искать желаемое, распределив определенные пути поиска. Тогда один, овладевший искомым, должен был бы поделиться знанием со всеми. Не так ли?
Допустим, что так — возможно, в среде металлургов это могло быть. Но кузнецы?! Многие исторические документы свидетельствуют, что свои-то приемы и найденные режимы термомеханической обработки, закалки и отпуска стального изделия они держали в строжайшем секрете.
Да что там, даже место отбора воды и ее температура были тайной. А ведь нам известно, что температуры закалки и отпуска должны быть настолько оптимальны, что отклонение, скажем, температуры под закалку на 10 — 20°C уже изменяет свойства стали.
Еще важнее зафиксировать температуры при отпуске — ошибка в 2 — 3°C уже ухудшает упругость стали определенного состава. У древних кузнецов не было инструментов для измерения температуры, значит, они делали это на глаз. И получали такие результаты?
Да, это приходится признать, как и то, что в древности кузнецы владели какими-то особыми приемами, о которых мы сегодня не имеем понятия.
Так вот главный вопрос: к изготовлению булатной стали и изделий из нее древние металлурги пришли случайно или нет? Действовали ли они целенаправленно или для них самих было неожиданным то, чего они добились?
В случайность что-то не верится. И если они действовали целенаправленно, то остается только восхищаться их знаниями, опытом и великой одержимостью настоящих созидателей.
Физик Крючников Е.
Тайны булата
Многие исследователи пытались сейчас пытаются восстановить древнюю технологию изготовления булатного оружия, так как это представляет не только исторический, но и практический интерес.
Однако основная трудность этой работы заключается в том, что в разных странах существовали свои технологии изготовления таких изделий, и каждая из них состояла из многих операций. Поэтому правильнее говорить не о тайне, а о тайнах булата.
Древняя металлургия на Востоке и Западе развивалась различными путями. Так, в Европе железо долгое время получали, минуя процесс расплавления, восстанавливая руду древесным углем в небольших горнах. Получалась железная губка-крица, которая уплотнялась и формовалась путем длительной горячей ковки.
Изготовленные таким образом мечи были мягче и во многих отношениях хуже бронзовых. Но они оказались более дешевыми и доступными в связи с широким распространением железных руд.
В конце IV века до н. э. Александр Македонский во главе большого войска отправился завоевывать Индию. Из-за разобщенности индийских княжеств ему удалось захватить некоторые из них.
Однако здесь греки столкнулись с оружием из стали, которое по твердости и упругости превосходило не только железные мечи, но и бронзовые. Аристотель, воспитатель Александра Македонского, назвал материал индийского оружия «белым железом».
Индийские мечи стоили очень дорого, и их умели изготовлять лишь представители определенной касты кузнецов.
Сталь уже давно была известна античному миру. Так, кузнецы Луристана еще в IX и VIII веках до н. э. умели ковать мечи из стали. Стальными были мечи римских легионеров.
Однако в отличие от Индии, где сталь умели плавить, на Западе ее получали путем науглероживания железной крицы без расплавления.
Сейчас трудно установить, где впервые зародилась идея сочетать в одном изделии вязкость железа с твердостью стали. Данные археологии свидетельсвуют, однако, что римляне еще до III века до н. э. пользовались мечами, где сочетались свойства стали и железа.
При выработке мечей сперва ковали остов из малоуглеродистой стали. Затем на него с двух сторон кузнечной сваркой насаживали прокованные полосы, состоящие из переплетенных проволок железа и стали.
За счет разницы в цвете этих материалов на поверхности полос после их легкого протравливания появлялся узор трех типов — полосатый, «елочка» и цветочный. Лезвия мечей из углеродистой стали без узора приваривались отдельно и подвергались закалке.
В конце III — начале IV века по приказу императора Диоклетиана римляне построили в Дамаске крупные по тем временам оружейные мастерские. Позже оружие из узорчатой стали назвали «дамаском».
Не следует, однако, забывать, что еще раньше в Дамаске обосновались (после похода Александра Македонского) мастера, умевшие ковать узорчатые мечи из заготовок стали — вутца, выплавляемых в Индии.
Западная Европа ознакомилась с узорчатым оружием в период сражений крестоносцев с сарацинами, и там называют «дамаском» узорчатую сталь как сварочную, так и литую.
Археологические исследования показали, что узорчатые клинки, изготовленные в IX-XI веках на Руси, делались из железостального сварочного металла, к которому приваривались лезвия из высокоуглеродистой стали.
Позже технологию упростили и, как в римских мечах, узорчатые пластины наваривали на поверхность стального остова. Возникает естественный вопрос: почему же были утрачены тайны древних мастеров?
Тайны древних мастеров
Академик Л. Ф. Верещагин считал: то, что случайно найдено путем экспериментов и еще не осмыслено, не понято людьми, принадлежит им только наполовину. Например, древнему человеку выпала большая удача — он нашел случайно слиток золота.
Он порадовался увесистой находке, подержал ее в руках, спрятал под куст в надежде вернуться сюда, а потом, сколько ни искал, уже не мог найти. Примерно такое же случилось и с дамасской сталью. Случай дал ее человеку, случай и отнял.
В начале XIX века на Кавказе, в Тифлисе, семья оружейников Элиазарошвили возобновила производство сварного узорчатого оружия, а в 1828 году Карамон Элиазарошвили передал генералу Паскевичу рецепт грузинской сабельной стали.
В Тифлис из России были направлены ученики, которые затем изготавливали весьма качественные клинки для русской кавалерии. После их смерти производство сварного узорчатого оружия прекратилось.
Опять возникает вопрос: почему снова были утрачены тайны изготовления булата? Прежде всего в конце XIX века упал интерес к холодному оружию и основное внимание металлургов и металловедов было направлено на разработку технологии стали, пригодной для изготовления артиллерийских орудий.
Не следует забывать, что еще во второй половине XIX века на вооружении большинства армий состояли бронзовые и чугунные пушки.
Имеется, однако, и другая причина — уровень знаний в XIX веке оказался недостаточным для правильного понимания процессов изготовления узорчатой стали.
В середине XX века были переизданы труды П. П. Аносова, глава «О железе» минералогического трактата Бируни, а в «Актах Кавказской архивной компании» обнаружен рецепт К. Элиазарошвили.
Анализ показывает, что в них заключена правда о булате, но не вся. А если говорить о трактате Бируни, и не одна только правда. Отсюда, конечно, не следует, что указанные авторы пытались ввести потомков в заблуждение.
Просто они не до конца понимали суть технологических приемов, самими же и используемых. При этом следует напомнить, что и в наше время при заключении лицензионного соглашения на право использования патентов особо оговаривается обязательство передать и сведения по технологии, не содержащиеся в тексте патента (так называемые «ноу хау»), но необходимые для получения изделия.
Профессор, доктор технических наук Лариков Л.
Видео: Фигурки динозавров Акамбаро
Итак, не тайна, а тайны… Как совершенно справедливо пишет в своей книге «Загадка булатного узора», доктор технических наук профессор Ю. Г. Гуревич:
«Теперь совершенно ясно, что секрет булата был не один — их было несколько.
Первая группа секретов относится к особенностям технологии получения слитка булатной стали с присущей ему неравновесной структурой, физической и химической неоднородностью. Эти секреты теперь расшифрованы, получен булатный слиток.
Вторая группа секретов относится к искусству ковки и получению булатных узоров. Многие приемы ковки булата сегодня осмыслены и познаны, воспроизведены почти все известные булатные узоры. Но тут еще последнее слово не сказано, работы в этой области продолжаются.
Третья группа секретов касается чистоты исходных материалов, обеспечивавшей особый химический и физический состав углеродистой стали, вырабатываемый в древности. Эти секреты современная наука также постепенно раскрывает.
Четвертая группа секретов включает термическую и химико-термическую обработку стали. Многовековой опыт металлообрабатывающего ремесла позволил оружейникам найти оптимальные режимы термомеханической обработки, цементации, закалки и отпуска стали, которые они держали в секрете.
За время, прошедшее с тех пор, термическая обработка стали превратилась в стройную науку. Пользуясь современными теоретическими и экспериментальными методами анализа, можно раскрыть многие секреты, касающиеся термообработки древнего булата.
Наконец, пятая группа секретов касается отделки булатного оружия. Здесь следует решительно признать: воспроизведение методов шлифовки и полировки древних клинков — дело для нас чрезвычайно трудное. Поэтому пока еще никому не удалось достичь легендарной упругости булатных клинков».
Видео: Загадка вилла у озера
Один из способов изготовления булатной стали вутца в индийских литейных мастерских
Приготовление вутца предусматривало, как и вообще в сталелитейных процессах, удаление кислорода из железной руды. Потом добавлялся углерод — железо упрочнялось и превращалось в сталь.
Источником углерода служил древесный уголь. Он смешивался с рудой и нагревался в каменном горне до 1200°С. Происходила реакция кислорода с углеродом древесного угля, и таким образом кислород удалялся из руды.
Образовывалась губчатая масса железа, из которой при помощи ковки удалялись различные примеси.
Получившееся сварочное железо опять смешивалось с древесным углем и помещалось в закрытый глиняный тигель, где железо науглероживалось.
Тигель также нагревался примерно до 1200°С. Как только в тигле раздавался хлюпающий звук (а это свидетельствовало о том, что значительное количество углерода уже растворилось в железе), тигель медленно охлаждали, иногда в течение нескольких дней.
Это обеспечивало равномерное распределение углерода в стали. Так получали стальные слитки, из которых после их нагрева до 650 — 850°С и ковались булатные клинки.
Затем их закаливали и быстро охлаждали в какой-либо жидкости, состав и температуру которой древние мастера держали в строжайшем секрете.
Разгадка секретов булатных клинков
О разгадке одного из секретов булатных клинков — технологии изготовления наиболее высокоуглеродистого и наиболее древнего индийского булата рассказывает кандидат технических наук В. Р. Назаренко.
Как же человек пришел к открытию булата? По какой технологии он был получен? Серьезные вопросы поставил Е. Крючников.
На первый, наверное, и ответить нельзя, поскольку смоделировать процесс интуитивного мышления человека (а я убежден, что у древних мастеров интуиция была развита превосходно) чрезвычайно трудно, если не невозможно.
А на второй вопрос четкого ответа нет и сегодня. Да, в Европе пытались восстановить утраченную технологию производства литой булатной стали.
Попытки эти продолжаются и до сих пор. Поскольку в некоторых ее образцах обнаруживали отдельные элементы, то в сталь с большим содержанием углерода добавляли, алюминий, серебро, золото и платину.
Однако вскоре выяснилось, что полученная сталь напоминает булатную только узором на поверхности и не обладает присущей ей прочностью, твердостью и гибкостью.
Мало того, французские металлурги, повторившие эти опыты и пытавшиеся отковать изделия из индийского «вутца», пришли к выводу, что сталь со столь высоким содержанием углерода вообще нельзя ковать.
Многие исследователи считали, что булатная сталь высокоуглеродистая, с нерасплавившимися частицами железа. Поэтому пытались получить ее, добавляя в жидкий чугун в различных пропорциях сырцовую сталь, железную руду, чистое железо, стружку из малоуглеродистой стали и другие компоненты.
Однако добиться присущего булату сочетания прочности и пластичности, твердости и вязкости со специфическим узором не смогли. Таким образом, тайна древних металлургов осталась нераскрытой.
Наибольшего успеха достиг П. П. Аносов, проводивший многочисленные опыты по влиянию на железо различных веществ, содержащих углерод (сухое дерево, ржаная мука, цветы, рога, слоновая кость).
Кроме того, были проведены опыты по прибавлению к железу чугуна без доступа воздуха, а также графита, алмаза и сажи.
Получен же булат был при сплавлении мягкого железа с графитом в закрытом тигле, при длительной выдержке с последующей ковкой слитка при низких температурах (850 — 650°С), закалкой в горячем сале и отпуском в горне по цвету — от синего на обухе (300°С) до желтого на лезвии (230°С).
П. П. Аносов определил и составляющие булата: «Железо и углерод и ничего более… Все дело в чистоте исходных материалов, в методе охлаждения и кристаллизации».
П. П. Аносов.
В производстве булатной стали он использовал тагильское железо, которое было таким «добрым и мягким», что его сравнивали с собольим мехом, поэтому и называли «соболий мех».
Гарантией качества стали служило наибольшее время плавки и медленное охлаждение тигля. Ковка слитка производилась под так называемым хвостовым молотом массой в два с половиной пуда (40 кг).
«Сплавок нагревался в горне до светло — красного цвета (850°С) и укладывался под молот широким основанием. Проковка велась при слабом обжатии при поворотах кругом в одну сторону. Промежуточные нагревы проводились 5 — 6 раз. Чем медленнее проковывался булат, тем лучше было качество».
П. П. Аносов полагал, что булат является продуктом естественной кристаллизации стали, получаемой при соединении железа с углеродом. Сущность же образования булата заключается в насыщении сплава большим количеством углерода.
В условиях медленного охлаждения образовывается и находится в некотором излишке соединение железа с углеродом — цементит, который не растворяется, как это бывает в обычной стали, а остается в железе как бы во взвешенном состоянии.
Твердая прослойка цементита, можно сказать, обволакивается стынущим мягким железом. Поэтому металл сохраняет высокую вязкость и упругость.
Охлаждение стали в тигле, где она плавилась, как бы фиксирует полученную неоднородность при плавке. Недаром на основании своих опытов Аносов полагал, что переливание из тигля в изложницу портит сталь.
Таким образом, процессы плавки и кристаллизации стали у Аносова неизбежно обусловливали крайнюю химическую и, следовательно, структурную неоднородность слитка.
Деформация при ковке этой неоднородной структуры и была причиной булатного узора.
Производством булатной стали эпизодически (при наличии оборудования, материалов и времени) пришлось заниматься и мне. Первые опытные плавки были проведены в 1965 году.
Они повторяли опыты многих исследователей, а именно — в расплавленный и перегретый до различных температур чугун вводились добавки железа или малоуглеродистой стали в виде порошка, дроби и гранул определенного размера.
Поступали и наоборот: в расплавленную малоуглеродистую сталь или чистое железо вводилась стружка или гранулы чугуна. Исследование разлитого в слитки различной массы и размеров металла показало, что второй вариант не заслуживает внимания, ибо никаких признаков булатной стали обнаружено не было.
По-видимому, чугун расплавлялся, и получался однородный железоуглеродистый сплав с различным содержанием углерода, и, следовательно, с соответствующей структурой.
Основной целью при проведении опытов по первому варианту являлось получить в металле нерасплавившиеся частицы железа (феррита) и зафиксировать их при ковке и термической обработке.
Тем самым мы надеялись решить основную проблему: при определенной прочности и твердости обеспечить пластичность и узорчатость, которая, по моему представлению, могла быть достигнута за счет разности оттенков структуры металла-феррита и перлита (мартенсита).
После установления режима выплавки чугуна и количества (а также размеров) вводимых в него добавок чистого железа удалось получить нерасплавившиеся частицы феррита в металле.
Однако при ковке и, следовательно, нагреве металла их становилось значительно меньше или они вообще исчезали.
Поэтому, чтобы сохранить в металле нерасплавившиеся частицы железа и подвергнуть металл ковке и термической обработке на определенную твердость, нам пришлось вырезать из слитков заготовки толщиной 10 мм, которые очень быстро нагревались, а затем ковались и термически обрабатывались.
Полученные образцы подвергались травлению и полировались для выявления узора, а также исследовались на твердость и микротвердость.
Хотя полученная нами сталь и была узорчатая, изделия из нее не обладали должными свойствами. Отсюда следовал вывод, что структура булатной стали не должна иметь ферритной составляющей.
Могут спросить: почему же не сохранилась технология изготовления булатной стали, разработанная Аносовым? Все опыты Аносов тщательно записывал и систематизировал и дал основные технологические рекомендации по плавке, ковке и термической обработке.
Другое дело, что 150 лет назад уровень техники был настолько низок, что Аносов, как правильно пишет Е. Крючкиков, не мог с достаточной точностью и определенностью описать технологические процессы с указанием температурных режимов плавки, ковки и термической обработки, а также химического состава шихты, металла и шлака, не говоря уже о структуре металла.
Аносов получил булат, тщательно изучив свойства имеющихся изделий. Речь идет о свойствах по внешним признакам, и, конечно, он был знаком с имеющейся литературой о булате.
Мне также пришлось ознакомиться с литературой и прежде всего с записями Аносова. Тщательный анализ плавок и результаты исследований металла убедили, что первоначально выбранная мною технология выплавки стали и получения булата неверна.
Дальнейшие работы проводились уже под углом воспроизводства технологии древних мастеров (и Аносова) при одновременном плавлении составляющих шихты с различным содержанием углерода или насыщении чистого железа углеродом за счет прибавления в шихту углеродсодержащего вещества.
Совмещенный процесс восстановления и плавки железа, по-видимому, и есть тот реальный путь, по которому должен развиваться, процесс получения булатной стали.
При этом пришлось выделить процессы плавки, ковки и термической обработки в отдельные независимые технологические процессы, чтобы выявить значимость каждого из них.
Как показали опыты, процессы ковки и термической обработки оказывают существенное влияние на свойства булатной стали. Чем лучше прокован металл, тем выше его свойства и сложнее рисунок на поверхности изделия.
Рисунок же выявляется только после закалки или улучшения стали, то есть закалки с отпуском. После ковки при самом тщательном травлении узор на поверхности изделия выявляется очень слабо.
Кстати, замечу: несмотря на то, что за последние годы опубликовано значительное количество работ по так называемой термомеханической обработке металла, выбор ее режимов для булатной стали представляет значительные трудности.
Связано это прежде всего с тем, что определение температурных режимов ковки и термической обработки булатной стали, исходя из диаграммы «железо – углерод», как правило, не является оптимальным.
И, все же после проведения многочисленных опытов по подбору режима плавки нам удалось получить слитки с необходимой структурой. После ковки с минимальной степенью обжатия и после травления слабым раствором кислоты полученная сталь приобрела характерные узоры, присущие булату.
Часто спрашивают: какое же содержание углерода в булатной стали является оптимальным?
В сварочной булатной стали содержание углерода составляет 0,6 — 0,9, в литой — до 2%. Но вот ученые, проводя очистку железных окатышей в слое шлака на установке электрошлакового переплава с графитовым электродом, обнаружили:
хотя полученное железо и содержало 3,5% углерода, оно, к немалому их удивлению, прекрасно ковалось и прокатывалось. Специалисты сделали вывод, что ими получен один из сортов булатной стали.
Вот так выглядит булатная сталь с содержанием углерода 2,08% и 3,1% .
При проведении своих опытов я старался максимально увеличивать содержание углерода в булатной стали, начиная с 0,75 до 4,0%.
Оказалось, что чем выше содержание углерода, тем лучше и явственнее становится рисунок на изделии, а при содержании углерода. 2,2 — 3,2% рисунок получается на черном фоне с золотистым отливом.
В заключение скажу: мы подошли к такому рубежу, когда к работе по получению булата должны подключиться специалисты необходимого профиля и металлурги-плавильщики, кузнецы прокатчики, термисты и металловеды, металлофизики, технологи и механики.
Так что будут проведены не только лабораторные плавки, но и налажено ее промышленное изготовление. А параллельно будут идти дальнейшие исследования и изучение структуры и свойств искомого, как изящно назвал булат Е. Крючников.
При этом серьезное внимание, в частности, обращено на улучшение качества стали и сплавов для обеспечения их высокой прочности, пластичности, долговечности, износостойкости и коррозиестойкости. За счет чего?
Прежде всего путем создания материалов сверхчистых, композиционных, а также порошковой стали. И здесь вот что интересно — эти материалы, к примеру, по своему строению очень схожи с булатом: у них такая же неравновесная структура и очень высокие физико-механические свойства.
И не будет преувеличением сказать, что они являются прямыми наследниками булата, поскольку по сравнению с обычными сталями и сплавами обладают выдающимися свойствами.
Кандидат технических наук Назаренко В.
Видео: Афоризмы победы Сунь Цзы
Металлы и сплавы у древних народов
Энергия Земли — планетарная динамо-машина Земля
Сталактит и сталагмит — как образуются сталактиты и сталагмиты
Отпечаток пальца — история пальцевого отпечатка — дактилоскопия
Кометы – по следам кометных катастроф
