Литой булат что это такое – Булатная сталь с нуля. Дмитрий Ипполитов. Литой булат и по сей день…: rcross

Славянский Мир: В.Кузнецов. Булат и дамаск

Булат и дамаск

Данная статья компилятивна, не претендует на полноту освещения, составлена по источникам, которые указаны, и носит популяризаторский характер, т.е. не вдается в формулы и химизм процессов. Написана она в ответ на многочисленные дискуссии и словесные баталии, участником которых мне довелось быть. Большинство людей не имеют времени читать первоисточникии пользуются исключительно слухами и легендами, поэтому я составил экстракт из того материала, что мне попался, по возможности безотсебятины. Тот кто заинтересовался и желает узнать более, всегда может обратиться к источникам. Так если вам нравятся научные термины, то возьмите журнал «Металлург» № 8 1999 г., статья «О булатах и булатных клинках» [1]. В ней доступно объяснено, что «булат – это композитная структура сверхуглеродистойсуперпрочной, супертекучей, сверхмелкозернистой заэвтэктоидной стали с деформированной матрицей в особом высокоэнергетическом состоянии». Если Вы мистик, то лучше почитать журнал «Оружие» № 1 1999 г., статья «Кубанские оружейники» и вам станет ясно, что без молитвы, медитации и определенной фазы луны даже о чугуне разговаривать нельзя, не то что о булате. Если, что попроще, то вот цитата: «Булатами называется всякая сталь, имеющая узорчатую поверхность,но не всякая сталь с узорами должна быть названа булатом. Булат….- металл более твердый и острый, нежели обыкновенная сталь» [2]. Поскольку работу П.П. Аносова труднее всего достать, а у меня она есть, то и цитировать чаще буду ее для лучшего знакомства с этой классикой.

Сначала о терминах. Слово «булат» (в понимании клинок или суперсталь) существует только в России, но оно не русское. По одной версии – это названии провинции в Персии (ныне Иран) Фулад, откуда в Россию попадали узорчатые клинки; по другой версии «Фулант-пулант» — название узорчатой стали в самом Иране. До ХХ века словом «булат» обозначали любую узорчатую сталь, независимо от способа производства, но уточняли: «сварной булат», если он был сделан из полос и прутков и сварен в кузнечном горне; или «литой булат», если это был продукт металлургии. Так П. П. Аносов словом «дамаск» не пользуется. Слово «дамаск» (или дамасск) прижилось в Европе и обозначает место: г. Дамаск, Сирия, где ковались узорчатые клинки. Загляните в любой русско-английский словарь, где слово «булат» переводится как «Damascus steel», что абсолютно правильно, т.к. эти слова обозначают одно и то же. Слово «дамаск» попало в Россию уже в ХХ веке и началась путаница. Кто-то пишет, что «булат» — это сварной, а «дамаск» — литой, кто-то сообщает, что «булат» — это сталь русских мастеров и т.д. Поскольку эти термины абсолютно тождественны [3], то далее я буду писать «булат-дамаск» или просто одно из этих слов, тем более что разнообразие булатов не исчерпывается только понятиями сварной-литой, их чуть больше различают.

Сейчас у нас «булатом» считают то, что выплавлено в тигле (в основном в индукционной печи), а дамаск – это все-таки продукт сварки, как кузнечной, так и промышленной (прокатный дамаск). В англоязычных странах все разнообразие дамаска-булата называют «Damascus steel» и очень редко выделяют «wootz».

Термин «wootz»-вутц обозначает металлическую шайбу (слиток) – продукт индийских металлургов. По-русски более правильно произносить «вутец», по нормам языка между двумя согласными с одинаковой артикуляцией вставляется гласная, и такое написание иногда встречается.

Чтобы понять, как работает булат-дамаск, можно рассмотреть что-то аналогичное. Более всего для сравнения подходит резиновый наждачный круг (состав – вулканит + алмазная пыль). Этот круг можно согнуть, он режется ножом, напильником, но в то же время он с легкостью обрабатывает любые металлы, их сплавы и камни. Так же и булат: твердые частицы в нем соединены мягким железом, поэтому его можно согнуть, распилить [4], но режущие свойства у него выше, чем у однородной инструментальной стали. Отсюда выводы: режущие свойства клинка невозможно описать одним параметром – твердостью. Цитата: «Азиатец…. увидев кого-либо пытающегося распознать достоинства сабли, кинжала, ножа рубкой по железу или слесарской пилой… улыбнется, ибо твердость условна» [5].

Очень часто более твердый нож режет хуже и точится тяжелее, чем более мягкий. Я задам Вам простой вопрос: «Если так важна твердость, отчего ножи не делать из напильников?». Оказывается, нож из напильника тупится мгновенно, за счет выкрашивания зерен. А лучший нож в хозяйстве делают из косы. Сталь в ней слабо закаленная, около 35 ед. HRC, холодноковкая, но режущие свойства высочайшие. Просто такова натура человеческая: мало отличных режущих свойств, надо чтобы и брил и банки консервные вскрывал, не тупясь. А на такое способен только булат. Он вязок, не выкрашивается, но частицы карбидов, заключенные в нем, тверды настолько, что режут железо.

Ссылки:

[1] Л.Б. Архангельский.
[2] П.П. Аносов.
[3] Вообще то с путаницей в терминах бороться невозможно – каждый будет считать так, как он привык, хотя и не помнит, откуда он это взял. К примеру, 100 лет назад слова: лучник, бронник – обозначали мастеров, производящих оружие и снаряжение соответственно. А стрелков из оружия называли стрельцами. Вспомните: знак зодиака «Стрелец», картина «Утро стрелецкой казни». Потом вышло несколько псевдоисторических романов, где фигурировали лучники, как стрелки из лука, такое толкование укоренилось в сознании масс, проникло в словари и готово – слово поменяло свое значение и бороться с этим нет смысла. Поэтому считайте как привыкли.

[4] Все булатные клинки XVII – XVIIIв.в. легко точатся надфилем и очень туго, медленно алмазным бруском. Понятно, что надфиль вырывает целые колонии частиц карбидов, а брусок цепляет только верхушки этих сверхтвердых частиц.
[5] П.П.Аносов.


Отличия булата-дамаска от стали инструментальной

Наличие узора

Это сейчас не определяющее отличие. Во первых, узорчатая сталь появилась одновременно с дамаском. Это подделка и производилась она, как и все подделки — ради денег. Даже многие «дамасские» клинки в музеях после исследований оказались всего лишь имитацией. Уже во времена П.П. Аносова по всей Европе выпускалась узорчатая сталь, особенно для ружейных стволов, и он замечал, что «… мастерство европейских мастеров направленно более на образование узоров, нежели на улучшение свойств металла». История всегда повторяется – опять началось повальное увлечение узором. В подлинном литом булате-дамаске узор – это производная от его боевых качеств. Узор нельзя запланировать. До конца процесса никто не знал какой по уровню получится булат и, соответственно узор. Поэтому взглянув на узор можно было определить, каков булат, не подвергая его испытаниям. Цитата: «Если булат надлежащим образом вытравлен, то пробы излишни; без них видно: вязок или хрупок, тверд или мягок, упруг или слаб…металл» П.П. Аносов. В сварном булате-дамаске никакой связи между узорами и качеством нет. Прав С. Данилов, сообщая, что «любой узор ни о каких свойствах не говорит, а лишь о мастерстве кузнеца» [1]. Прав и А. Марьяненко, говоря, что «все достоинство дамаска – в его узоре» [2]. Все это сказано об узорчатой стали, а подлинный булат-дамаск мы ценим не только за это. Во-вторых, некоторые сорта булата могут не иметь узора.

Повышенные режущие свойства

Если взять два клинка, один из подлинного булата, второй из инструментальной стали, то клинок из булата прорежет линию вдвое длиннее. Не в 100 (сто), а всего лишь вдвое. Цифра особенно не впечатляет, но люди знакомые с техникой, знают: чтобы увеличить результат вдвое, надо приложить в 10-100 раз больше усилий. Например скорости в 100 км/ч достигает мотоцикл с двигателем в 12-15 л.с., а для достижения скорости в 200 км/ч требуется двигатель в 10-20 раз мощнее, плюс другая ходовая часть и другая аэродинамика и т.д. То же и с булатом, чтобы он резал всего лишь вдвое лучше и в два раза медленнее тупился, надо приложить гораздо больше усилий и делать все тщательно, чем с обычной инструментальной сталью.

Холодноковкость

Это свойство определяющее. Закаленный булатный клинок можно положить на наковальню и ковать в холодном виде – он не треснет. Булат закален очень слабо: или на воздухе, или в кипящем жире, т.е. примерно так, как коса. Булатный клинок можно согнуть на 90? и выпрямить в холодном виде. Лучшие клинки выпрямляются сами почти до своего прежнего положения за несколько дней. Булатный клинок нельзя переломить, только согнуть. Цитата «Хороший булатный клинок при обыкновенном гнутье выскакивает и сохраняет прежний вид…, а при усиленном, например, наступив на конец клинка ногою и загибая его под прямым углом, он не сломается, а согнется, и будучи выпрямлен, не потеряет прежней упругости» [3]. Интересно то, что зная это высказывание П.П. Аносова, те кузнецы, что делают булат из чугуна, говорят: «Аносов делал мягкий булат, а мы делаем твердый». Увы, П.П. Аносов в данном случае говорит о подлинных булатах, сделанных в Персии и Сирии. В его распоряжении для исследований были предоставлены богатейшие коллекции дамасков у губернатора Оренбурга В,А, Перовского, собрания булатов Царскосельского арсенала, коллекция цесаревича Александра, коллекция князя Михаила, князя П.Д. Салтыкова и коллекция начальника штаба корпуса горных инженеров К.В. Чевкина. Поскольку мы этого потрогать не можем, то поверим на слово г-ну П.П. Аносову, что булат должен гнуться и коваться на холодную. Булат-дамаск не обладает большой твердостью – это следует из его неоднородной структуры. Ведь в структуре булата нити, кристаллы, чешуйки мягкого железа перемешаны с кристаллами цементита и дендритами высокоуглеродистой стали. Если замерить твердость такой смеси, то алмазное острие измерительного прибора на разных участках будет показывать разную твердость, но в основном не высокую, т.к. размеры частиц соизмеримы с диаметром закругления острия алмаза измеряющего прибора и это острие будет соскальзывать с твердого кристалла на мягкий. По этому поводу П.П. Аносов и сказал, что «твердость относительна». «Дамасская сталь обладала достаточной твердостью, чтобы держать остроту» [4]. Если Вам предлагают булат твердостью 80 ед. HRC, то это инструментальная сталь с напылением карбида вольфрама.

Булат-дамаск проще различать по способу производства, нежели по рисунку, т.к. способов не очень много, а рисунков бесконечное количество. Можно сварить заготовку дамаска в 1000 слоев и весом в 10 кг, потом отрезая от неё порцию в 200 г делать нож с одним рисунком, следующий с другим; но поскольку основа все та же, то качество изделия меняется незначительно или совсем не меняется.

Ссылки:

[1] Журнал «Магнум» № 5 1999 г.
[2] Журнал «Прорез» № 1 2001 г.
[3] П.П. Аносов.
[4] О.Д. Шерби.


Виды булата-дамаска

Продольно-слойный из полос железа и стали

В клинке сварено кузнечной сваркой от 2 до 9 полос железа и стали. Например: лезвие из напильника, обушок из железа, а щечки из рессоры (всего 4 куска, но это уже дамаск и общие его качества выше, чем в любой из этих сталей). Качество может быть высоким. Недостаток – расслоение. Узор присутствует только на стяжке, там, где наждак срезал слой наискосок. Так в основном, сделаны мечи в Моравии, древней Руси, древнем Риме. Сейчас трехслойные ножи по такому способу делают в Швеции (Helle) и в Японии.

Продольно-слойный из одной полосы железа

Полосу железа многократно складывают и сваривают в горне. Каждый раз на месте сварки образуется обедненный чугун или высокоуглеродистая сталь. Складывают обычно 7-9 раз. Образуется от 128 до 512 слоев. Меньше 7 сложений – нет эффекта булата (слои слишком толстые и на лезвии может оказаться мягкий слой). После 9 сложений уже нет заметного улучшения качества, возрастает риск расслоения и, главное почти пропадает рисунок. Недостаток этого булата – тоже расслоение. Плюс очень часто на острие оказывается полоса мягкого железа и надо перетачивать. Происхождение: повсеместно. Качество такого булата неплохое, рисунок любой, т.н. дикий.

Крученный (торсированный) булат

Обычно изготовлен из 7 прутков (сейчас делают из стального троса), которые скручивают и проковывают. Качество высокое. Рисунок четкий. Происхождение: Иран, Грузия, Норвегия.

Литой булат (wootz, вутец)

Железо сплавляется с углеродом в тигле. Полученный слиток (вутец) расковывается. Качество может быть самым разным, рисунок тоже. Различают их десятки видов по результату. Самый дешевый кумгынды – мелкий, блеклый рисунок без особой структуры. Самый дорогой кара-хорасан – четкий, крупный рисунок коленчатого типа, грунт – черный, отлив – золотистый. Литой булат – самый высший из видов. Цитата: «Сварные булаты, хотя имеют узоры, лишены других признаков, определяющих достоинства булата. Как бы совершенны ни были сварочные, они не могут равняться с хорошими настоящими…» [1]. Происхождение литого булата – Индия. Клинки из wootz делались повсеместно: в Иране, Сирии, на Руси.

Литой булат (П.П.Аносов)

Сам П. П. Аносов считал, что он получил булат, идентичный индийскому. По качеству и по рисунку, т.е. по конечному результату, да – так оно и оказалось. Но структура его другая, поэтому он выделен в особый вид. Вот что пишет американский исследователь Дан Токар: «В дамаске в качестве углеродо-образующего использовалось дерево и растения с млечным соком. Процесс остывания шел так, что сначала образовывались кристаллы аустенита, а затем цементита. В булате П.П. Аносова вместо дерева был чистый графит. При остывании вначале появлялись нити цементита, а потом уже аустенит и мартенсит. Кристаллы аносовского булата гораздо более вытянуты, чем в дамаске и по структуре он зеркально противоположен, что позволяет выделить его в особый вид». [2] По этому поводу с г-ном Даниэлем Токаром можно подискутировать. Можно сказать, что у него был недостаток фактического материала. Сколько клинков П.П. Аносова он исследовал? Может быть1-2? П.П. Аносов провел сотни опытов и получал все виды литого булата по рисунку и по качеству и неизвестно, который из образцов попал в руки заморского буржуина. Поэтому выводы могли быть поспешны и не правильны. Хотя, конечно, если он исследовал всего два клинка, которые сам П.П. Аносов признал лучшими: кара-тобан и кара-хорасан, из которых были сделаны сабли в коллекцию Их Высочеств, то это показательно. Значит аносовский булат действительно особый вид.

Квам (зернистый)

В расплавленный чугун бросают кусочки железа (обручи, гвозди, подковы), когда железо размягчится, то все это проковывается. Основано на разности температур плавления в 200? между чугуном и сталью. Этот булат самого низкого качества, во все времена считался подделкой. Рисунок четкий, булат – очень твердый, не холодноковкий. Происхождение повсеместно.

Электробулат

Не все стали можно сварить в горне, поэтому их сваривают электросваркой; или контактной, или дуговой. Потом эти полоски или прутки проковываются и готов булат. Стали подбираются по цвету. Рисунок достигается любой сложности, четкий. Качество невысокое. В Америке такой булат (полуфабрикат: 7 прутков, скрученных вместе и сваренных контактной сваркой) называют «cable (кабель) Damascus» и продаются в спецмагазинах для кузнецов вместе с оборудованием, инструментами. Продается на погонные дюймы. Качество инструментальной стали, можно считать подделкой.

Прокатный дамаск

Листы железа и стали свариваются под давлением в инертной среде в камере. Качество такой сварки выше, чем кузнечной сварки, отсутствует расслоение. Рисунок достигается любой: можно делать надписи, рисунок государственного флага и т.д. В основном гонятся за рисунком, бьют на эффект. Хотя качество может быть достигнуто любое, но этого часто не происходит. Качество стали идет вразрез с качеством рисунка. Пример прост: если слоев много, то булат лучше, но рисунок незаметнее, так никто делать не будет – это грозит финансовыми потерями. Потом для улучшения качества надо правильно чередовать слои железа-стали, а это тоже не всегда дает более выигрышный рисунок, чаще нет.

Порошковый булат (СРМ)

Получен в 70-х г.г. повсеместно. Порошки разных металлов спекаются под давлением, потом проковываются. Качество такого дамаска очень высокое, рисунок отсутствует из-за слишком мелких зерен.

Булат, полученный из стали

Если высокоуглеродистую сталь долго держать при t°=900-1100°, происходит расслоение углерода и железа, «кристалование», как сказал П.П. Аносов. Потом эта сталь куется при t° не выше 800-850°, чтобы не достигнуть вторичного растворения углерода. Получается булат среднего качества со слабым рисунком в виде черточек и полосок, если ковать полосу вдоль, ну, а если её торсировать, осаживать, то можно добиться сложного рисунка и значительного улучшения прочности.

Ссылки:

[1] П.П.Аносов.
[2] Журнал «Ocmulgee blacksmith guild newsletter» № 48 1997 г.



Скачать:

Источники: 1 , 2 , 3
Ещё

* * *

Кулачные бои на Руси и в Харькове Великий путешественник Глеб Травин

slavs.org.ua

Литой булат

Литой узорчатой сталью следует считать такую, при получении которой хотя бы одна из составляющих композита расплавляется. Промежуточную позицию между литым булатом и сварочным Дамаском занимает композит, при изготовлении которого с помощью кузнечной сварки применяется расплавленный чугун в качестве флюсовой, науглероживающей добавки. Одно из названий получаемого таким образом узорчатого металла — «сварочный булат».

Наиболее древние способы производства литой узорчатой стали основаны на том, что температура плавления чугуна — около 1200 «С, а чистого железа — более 1500°С, т.е. увеличение содержания углерода в сплаве на 1 % снижает температуру его плавления примерно на 80 градусов. Использующие это явление способы носят общее название двухфазных, тж. основаны на недорасплавлении сравнительно малоуглеродистых включении, взвешенных в высокоуглеродистом расплаве. В печи или тигле образовывался своего рода металлический «компот» — в жидком, расплавленном чугуне плавали хоть и размягченные, но твердые куски железа. После затвердевания и расковки слитка в клинке чередовались участки очень твердой и хрупкой сверхуглеродистой стали с участками вязкого, но мягкого металла.

Древние виды двухфазного литого булата похожи на описанную ранее грубоструктурную сырцовую сталь, с тем лишь отличием, что слитки булата были не крицеобразными и загрязненными шлаками, а плотными. На грубую структуру древнего литого металла указывал известный арабский ученый Аль-Бируни, который в Х в. писал: «Сталь бывает двух сортов: первый, когда в тигле одинаковым плавлением сплавляется «нармохон» (кричное железо) и его «вода» (чугун). Они оба соединяются так, что не отличимы один от другого. Такая сталь пригодна для напильников и им подобных. Второй сорт получается, когда в тигле указанные вещества плавятся неодинаково и между ними не происходит совершенного смешения. Отдельные частицы их располагаются вперемешку, но при этом каждая из них видна по особому оттенку. Называется это «фаранд» и в мечах он высоко ценится.


К мечам, известным под названием «аль-кубурийские», относятся как будто те, которые находят в могилах знатных покойников. И слышал я, что на них остаются тонкие жилки, не впитавшие «воду». Когда они попадаются на лезвиях, то мечи не способны резать из-за отсутствия твердости. Если эти жилки стесать, то вреда нет.»


Подобные «аль-кубурийским» грубые «жилки» имел в древности и китайский вариант булата. Китайские оружейники, еще в VI в. столкнувшиеся с этим неприятным обстоятельством, занялись поиском более совершенной технологии производства оружейной стали. Один из позднейших вариантов производства «китайского железа» описан Сун Инсином в 1637 г. Он писал: «Метод получения стали состоит в следующем. Ковкая сталь расплющивается в бруски шириной в палец и длиной примерно 4 сантиметра. Их заворачивают в листы ковкой стали и сверху плотно укладывают чугунные чушки. Всю печь замазывают землей или глиной и начинают раздувать меха. При достаточной температуре чугун плавится и, капая и стекая, проникает в ковкую сталь. Когда оба металла образуют единое целое, сплав вынимают и отковывают. Затем его опять плавят и отковывают. Все это повторяется много раз.»


Цель многочисленных переплавок и проковок достаточно очевидна — китайцы старались выровнять состав металла, усреднить его по всему объему слитка или поковки. При проковке крупные включения нерасплавленного железа вытягиваются, утоньшаются и постепенно науглероживаются, а многократная переплавка обеспечивала последовательное получение все более тонковолокнистого чугунно-стального композита. Напомню, что европейцы схожий процесс измельчения структуры называли «рафинированием» стали.


Индийские кузнецы применяли другую технологию выплавки, также обеспечивающую приемлемую степень неоднородности металла, но без дополнительной переработки слитка. Например, известен индийский рецепт прямого получения ценного булата сорта «акбари» из руды. Согласно этому рецепту, в тигель вместе с древесным углем и флюсом следовало засыпать смесь изначально мелких частиц двух руд — бурого и магнитного железняка, а именно три части магнитного железняка и две части бурого. Содержание железа или, иначе, пустой породы в этих рудах было разным, поэтому и чистый металл из частиц этих руд восстанавливался с разной скоростью. В итоге восстановившийся первым металл за время плавки (около суток) успевал сильно науглеродиться от контакта с древесным углем и расплавиться, а выделившийся из более бедной руды оставался менее углеродистым и твердым.


Мастер-плавильщик строго контролировал ход плавки, чтобы не пропустить момент сплавления зерен металла в монолитную, но неоднородную массу. При некотором навыке не составляло особого труда вовремя прекратить плавку и зафиксировать образовавшуюся неоднородную структуру слитка. Характерно, что П.П. Аносов сотни лет спустя на основании своего опыта указывал, что искусство мастера в том и состоит, чтобы остановить плавку в тот момент, когда последний кусочек железа начнет расплавляться.


При длительной плавке металл мог столь сильно насытиться углеродом, что слиток имел не железо-стальную, а чугунно-стальную структуру. В пользу этого предположения говорит то обстоятельство, что для образования плотного слитка, без раковин и шлаковых включений, требовалась хорошая жидкотекучесть металла, которой чугун или очень высокоуглеродистая сталь обладали в полной мере. Д-р Скотт, в начале ХIХ в. доставивший в Англию из Бомбея подлинные образцы индийского «вутца», подчеркивал, что «…это вещество не выносит ни малейшего перегрева за ярко-красный цвет, т.к часть его начинает плавиться и вся масса разделяется, как будто она состоит из 2-х металлов различной степени плавкости.» Таким образом, наличие в индийском «вутце» сверхуглеродистых, чугунных (по химическому составу) прослоек неоспоримо.
Раньше сплавление кусков железа и чугуна носило название»‘иранского способа» получения булата, а «индийским» именовался метод, заключающийся в сплавлении руды с древесным углем.

Это деление весьма условно, поскольку, как следует из описаний «Лейденской летописи», древний ирано-арабский «фулад-пулад», давший название «булату», получали сплавлением смеси кусков железа с толченым древесным углем. Различия в исходных материалах не столь существенны, как сам принцип двухфазности плавки. И арабский, и китайский, и индийский методы выплавки узорчатого металла первоначально основывались но том, что малоуглеродистая сталь не полностью расплавля-лась в маломощных сыродутных печах, а значительно более легкоп-лавкий чугун расплавлялся сравнительно легко и быстро.


Впоследствии оказалось, что при определенных условиях из однородного расплава также можно получить узорчатый слиток. Достигалось это путем замедленной кристаллизации высокоуглеродистого расплава, при которой вырастают крупные зерна-кристаллы, размер которых может достигать нескольких миллиметров. По границам этих кристаллов-дендритов выделяются карбиды, образующие цементитную сетку. Если ковать такой крупнозернистый металл при невысоких температурах, то сплошная цементитная сетка дробится на мелкие частицы и образуется видимый глазом булатный узор.

Полученный таким образом узорчатый металл исследователи называют сейчас «дендритная сталь» — по дендритному характеру кристаллизации слитка, или «ликвационный булат» — по образованию узора вследствие ликвации углерода. 

Четкость узоров растет с увеличением содержания углерода в металле, и в слитке стали с содержанием углерода 2 % цементитная, карбидная сетка занимает до 20 % объема слитка. Легирование стали карбидообразующими элементами — в первую очередь ванадием и хромом, также способствует повышению четкости узоров. Например, шарикоподшипниковая сталь с 1% углерода и 1,5 % хрома после соответствующей обработки имеет весьма красивые узоры, а инструментальная сталь с тем же содержанием углерода, но без хрома, узоров не имеет.


Образованию крупных, четких узоров способствует и такая примесь, кок фосфор. В высокоценимых восточных булатных клинках ХVII-ХVIII вв. содержание фосфора доходит до 0,2 %, что примерно в десять раз превосходит его содержание в европейской рафинированной стали того времени. Не давая подробного объяснения механизма действия фосфора, ограничимся лишь указанием на то, что при кристаллизации высокофосфористого расплава происходит выделение объемов чистого железа в слитках даже высокоуглеродистой, заэвтэктоидной стали, где их быть не должно. Поскольку и железные, и карбидные включения при травлении клинка остаются белыми, в то время как стальная матрица темнеет под воздействием кислоты, то в клинках с содержанием углерода около 1,5% доля светлой составляющей узора может доходить едва ли не до половины всей площади.

www.kefa.ru

Узорчатые стали булат и дамаск

Глядя на роскошные авторские ножи или на изделия из лимитированных коллекций известных оружейных брендов, особенное внимание уделяешь их клинкам. И это не удивительно, так как чаще всего именно в таких ножах для клинков используются такие стали, как узорчатые, к которым относят булат и дамаск. При этом, к сожалению, мало кто, кроме специалистов, умеет разбираться в этих сталях даже на любительском уровне.

Булат или дамаск?

С одной стороны, любой узорчатый клинок можно назвать булатным или дамасским. И критической ошибки для покупателя в этом не будет. Да и еще не так давно эти понятия между собой не сильно различали даже профессионалы, делая уточнения лишь по методу изготовления клинка – через литье или через сварку.

А все дело в том, что и булат, и дамаск относят к композиционным сталям, которые изготавливают путем смешивания различных по содержанию углерода сталей и железа. При этом при изготовлении булата используют технологию литья, а дамаск куют при помощи сварки, с применением буры, многократной перековки и скручивания. Из-за этого многие мастера предпочитают называть готовые материалы «литым булатом» и «сварным дамаском». И уже на основе этого разграничивать сами изделия из них, а также различные виды булата и дамаска.

Дамаск и булат — это распространенные материалы для изготовления авторских ножей многих именитых кузнецов, в том числе и из России.

 

Мифы о булате и дамаске

На сегодняшний день и о булате, и о дамаске ходит столько мифов, что разобраться в них на первый взгляд очень сложно. Однако самые распространенные из них три мифа:

  • Их свойства по твердости уникальны, неповторимы и лучше, чем у других сталей.
  • Дамаск режет особенно хорошо, благодаря тому, что чередование сталей в нем создает эффект микропилы.
  • Рецепты этих сталей давно утеряны или были утеряны на многие века.

Первый миф был актуален до тех пор, пока не были созданы стали высокой твердости, которые сегодня используются для создания ножей класса «premium». Хотя показатели дамаска по твердости очень часто идут на уровне 62 единиц, что во многом выше показателей большинства сталей.

Второй миф при более детальном знакомстве с процессом создания дамаска, который включает в себя многократную переплавку, а значит, что и полное выравнивание слоев, сразу же начинает выглядеть абсолютным бредом.

Что касается утери рецептур булата и дамаска, то здесь есть лишь доля правды. Так, дамаск никто «не терял» и даже 100 лет назад, что указывается в Энциклопедии «Технология металлов» от 1903 года, кузнецы прекрасно знали о существовании рафинированных сталей и их отличия от дамаска. При рафинировании стали для сплавки берутся близкие по своим свойствам, а количество их частей в пакете при этом абсолютно не ограничено. В то же время, для дамаска используют контрастные по своему содержанию углерода материалы.

А вот рецептура булата, который готовится при помощи литья, была частична забыта в 17-18 веках нашей эры, так как на тот момент булат перестал пользоваться спросом, а мастера Индии, делавшие его, очень бережно хранили свой секреты. А вот возрождение булата стало возможным благодаря русским кузнецам.

Также мифично и само название сплавленного булата – «дамаск» или «дамасская сталь». Все дело в том, что город, давший имя этому виду стали, никогда не был известен своими кузнецами. Их там толком и не было. Однако это был крупный торговый город и там мечи из узорчатых сталей продавались в огромном количестве.

Литой булат и его разновидности

Булат получают через плавку, где исходные материалы, находясь в специальном тигле, проходят нужную тепловую обработку в кузнечном горне. В результате такой плавки получается слиток, в котором за время охлаждения образуется очень неоднородная структура. Именно за счет этой неоднородности булатный клинок и имеет причудливый волнообразный узор.

Что касается разновидностей булата, то на сегодняшний день принято выделять несколько таких типов, различия между которыми обусловлены химическим составом и антикоррозийными свойствами:

  • Углеродистый булат – это классический булат, который подвержен коррозии и возникновению ржавчины.
  • Легированный или нержавеющий булат – это материал, который выплавлен на основе легированных сталей, обладающих мощными антикоррозийными качествами.

Когда вспоминают булат, то очень часто употребляют такой термин, как «вутц». Раньше, еще во время известного индийского булата, вутцами называли булатные слитки, которые было удобно транспортировать и продавать. Такие вутцы имели форму хлеба средних размеров и являлись прекрасными заготовками для будущих клинков. Сейчас же благодаря англичанам словом «вутц» принято называть как сам слиток булата, так и материал булат.

Сварной дамаск и его разнообразие

Если при создании булата мастер ограничен в форме рисунка-фактуры на клинке из-за особенностей технологии, то сварка открывает фактически бесконечные возможности для творчества и экспериментов. И дело здесь не только в том, что химический состав дамаска сильно отличается от вида к виду, но и в том, что физическое воздействие на сталь также будет различным. Все зависит от применяемой технологии.

Классический дамаск собирают из одного-двух видов высокоуглеродистой стали и железа. При этом пакет для плавки чаще всего имеет около 8-9 частей, в которых материалы чередуются через один. Такой пакет при помощи буры сплавляется в один слиток, затем проковывается, складывается пополам, снова проковывается… И так до тех пор, пока кузнец не получит нужный ему узор у материала. А узор комбинируется из-за особенностей слоев, которые после каждой перековки увеличиваются по правилу геометрической прогрессии.

После чего полученный стержень скручивают и расковывают уже на готовые заготовки под клинки. После того, как заготовкам задается форма и происходит шлифовка и полировка, на клинке проступает уникальный узор.

При этом сегодня дамаск принято делить на различные типы, исходя из его химического состава: углеродистый и нержавеющий дамаск. Но так как легированные стали тугоплавки, то большее распространение получила именно углеродистая дамасская сталь. А нержавеющий дамаск стал особенностей одной ножевой фирмы из Швеции и редких русских кузнецов, которые в некоторых своих изделиях даже объединяют в одном клинке углеродистый дамаск вместе с легированным.

Виды современной дамасской стали

Однако особенности скручивания и проплавки, разные наборы пакетов для плавки дамаска и многое другое – все это привело к тому, что на сегодняшний день выделяют несколько типов дамаска, которые визуально отличаются друг от друга узором на клинке.

«Дикий» дамаск

— это сталь, в которой нет какого-то особенного узора, лишь волнообразные разводы. На режущих свойствах клинка это никак не отражается, но считается, что изготовление такого материала не требует от кузнеца особенных навыков.

«Простой» дамаск

— здесь на клинке имеется уже стабильный и многократно повторяющийся узор. Многие относят этот вид к подвиду «дикого» дамаска, так как такая фактура чаще всего получается автоматически при использовании самой простой ковки.

Дамаск «штемпельный»

имеет уже конкретный узор, который просматривается в виде повторяющихся по типу пчелиных сот круглых «штампиков», которые получаются благодаря особенному кузнечному приему.

«Мозаичный» дамаск

имеет куда более сложную структуру по всей длине клинка. При этом особенности такого рисунка зависят лишь от замысла мастера и его умения, так как чтобы мозаика получилась, даже сам пакет для сварки нужно собрать специальным образом.

«Турецкий» дамаск (или он же «мозаичный крученный»)

получатся только в результате многократного скручивания прокованной заготовки во время самой ковки. То есть скрутить один раз, чтобы получить такой тонкий, сложный и упорядоченный рисунок тут недостаточно.

«Торцевой мозаичный» сварной дамаск

— это еще один подвид мозаики. Только чтобы получить его в самом процессе работы уже с готового блока срезают часть пластин, которые затем навариваются на лезвие, либо которые составляют сердцевину самого клинка. Выглядит этот узор двухуровневым, где в центре клинка в узоре располагается крупная розеточная мозаика, фоном для которой служат простые продольные, а не поперечные волны.

«Волокнистый» дамаск

внешне похож на булат, так как волокна в нем очень малы. Такого эффекта кузнецам удается достичь благодаря тому, что еще на самой начальной стадии обработки заготовки, все слои располагаются вертикально, а не горизонтально, к основанию. Уже потом эту заготовку также расковывают, надрубают, складывают… Чем увеличивают количество коротких волокон. Этот вид дамасской стали почти не встречается в России, но распространен в японском ножевом искусстве.

Кроме того, есть также и такие варианты создания клинка, как «многорядный» дамаск и «порошковый мозаичный»

«Многорядный дамаск»

получается путем сваривания нескольких различных по своему узору полос дамаска. Именно эти многорядные полосы, расположенные вдоль клинка, и имеющие порой очень контрастную структуру, придают ножу уникальный и очень интересный вид.

«Порошковый» дамаск

— это уже западное изобретение, которое широко применяется мастерами из ножевого бренда Pro-Tech в их лимитированных линиях и эксклюзивных коллекционных ножах. Именно порошковый метод сварки дамаска, при котором используются специальные клише и порошковая сталь, контрастная дамасской, позволяет создать на клинке абсолютно любой рисунок, будь то цветы, флаг или же какие-то очень сложные узоры.

Данные виды дамасской стали являются самыми распространенными. Однако современные кузнецы не перестают удивлять публику, создавая порой такие шедевры, что их нельзя куда-то однозначно определить.

 

Читать также:

Особенности ножей

История ножа и его устройство

Порошковые стали для клинков

Осторожно — подделка!

Философия ножевого производства

ostrie-torg.ru

Что же такое булат?. Загадка булатного узора

Что же такое булат?

Нам уже известно, что булат — это прежде всего литая углеродистая сталь, обладающая специфическими узорами.

Первым подробно описал литой индийский булат, или вутц, Павел Петрович Аносов. «Булатом называется, — писал П. П. Аносов, — сталь, имеющая узорчатую поверхность: на некоторых булатах узор виден непосредственно после полировки, на других же — не прежде, как поверхность подвергается действию какой-либо слабой кислоты». Легкость проявления рисунка при травлении являлась характерным признаком литого булата.

Кроме того, рисунок должен принадлежать всей массе булатного клинка и быть результатом естественной структуры металла, а не результатом сварки кусков металла различной твердости, как в дамасской стали. Расположение узоров на булатном клинке отличалось тем, что, повторяясь по форме, каждый из них имел неповторимые штрихи. Поэтому искусственно создать булатный узор практически невозможно. Кроме того, если узор стирался с поверхности изделия, то последующей шлифовкой, полировкой и травлением его можно было очень хорошо выявить вновь. Узор сохранялся даже при перековке сабли в кортик, нож или другое изделие.

В начале прошлого столетия было достоверно установлено, что булаты содержат удивительно много углерода — 1,2–1,7 %. В отдельных образцах булата найдено 2 % углерода и даже больше. Значит, булат не обычная углеродистая сталь, а «сверхуглеродистая» Хорошо известно, что с увеличением содержания угле рода в стали ее твердость, износостойкость и прочность после закалки возрастают. Этим и объясняется высокая прочность булатных клинков. Поражает, что наряду с прочностью булат обладает высокой пластичностью вязкостью и упругостью. Булатная сабля легко сгибалась на 90–120°, не ломаясь. Есть сведения, будто настоящий булатный клинок носили вместо пояса «обматывая» им талию.

Как мы уже говорили, индийский булат поставлялся на рынки Персии и Сирии в виде разрубленной пополам лепешки литой стали — вутца. Вутц имел диаметр примерно 12,5 см, толщину около 1 см и массу примерно 1 кг. Характерно, что вутц также имел естественный рисунок. Сохранились воспоминания путешественников по Индии, которые видели, как плавят булатную сталь. Они утверждают, что булатные слитки имели своеобразные узоры, не похожие на рисунок на готовых клинках. Очевидно, вутц рубили пополам для того, чтобы покупатель мог рассмотреть строение металла. Чтобы из вутца сделать клинок, необходимо было его правильно проковать, термически обработать и окончательно отделать. Таким образом, качество булатного клинка определялось не только материалом, но и способами его изготовления, термообработки и отделки.

Арабский ученый XII века Едриза сообщает, что в его время индийцы еще славились производством железа, индийской сталью и выковкой знаменитых мечей. В Дамаске из этой стали изготовляли клинки, славу о которых крестоносцы разнесли по всей Европе. К сожалению, в Древней Индии так тщательно прятали секреты выплавки вутца, что в конце концов потеряли их совсем. Уже в XII веке табан, например, не могли делать ни в Индии, ни в Сирии, ни в Персии.

После того как Тимур покорил Сирию и вывез оттуда всех мастеров, искусство изготовления оружия из литого булата переместилось в Самарканд; однако вскоре оно везде пришло в упадок. Потомки вывезенных мастеров, рассеявшись по всему Востоку, окончательно потеряли способы изготовления булатного оружия. В XVI–XVIII веках мало кто в мире знал секрет производства литого булата и изготовления из него холодного оружия. Возможно, что на родине булата в Индии редкие образцы булата делали вплоть до XVIII века. Его производство окончательно исчезло после нашествия европейцев, которые завезли в страну современные способы производства стали.

Ко времени, когда были установлены научные методы определения структуры, фазового состава и механических свойств металла, в распоряжении металлургов оказались лишь музейные экспонаты булатных изделий. Некоторые из них с годами потеряли свои свойства практически полностью. Другие сохранились относительно хорошо, но владельцы редко соглашаются жертвовать своими сокровищами. Все же некоторые металловедческие исследования булата проделаны были, и мы об этом еще расскажем.

Интересно, что время оказалось самым надежным индикатором для определения настоящей булатной стали. Известно — неоднородный металл больше подвержен коррозии, чем однородный. Полосы дамасской стали ржавели довольно быстро.

До наших дней не дошел ни один меч с полностью сохранившимся цветным узором и первоначальной полировкой. Лучший образец сварочного многослойного, булата — дротик из городского исторического музея в Дюссельдорфе — имеет первоначальную политуру, но цвет узора сохранил лишь частично. Литой булат па сравнению со сварочным гораздо более стоек против коррозии, поэтому его образцы и сохранились лучше.

Таким образом, на вопрос, что такое булат, можно ответить пока только так: это литая углеродистая сталь, обладающая естественным узором и необыкновенна высокими свойствами.

Какова природа естественного узора на изделиях из литой стали? Почему его характер определял свойства этой стали? Как в древности умудрялись ковать «сверхуглеродистую» сталь, близкую по составу к чугуну? Чем объясняется необыкновенная острота лезвий булатных клинков? Почему методами современной металлургии невозможно либо нецелесообразно выплавлять сталь, подобную древнему булату?

Эти вопросы давно волнуют не только металлургов. Автор надеется, что читатель в какой-то мере найдет на них ответы в следующих главах книги.

Поделитесь на страничке

Следующая глава >

tech.wikireading.ru

Дамасская сталь или булатная сталь

Дамасская сталь или булатная сталь, что лучше в англоговорящих странах не задумываются. Для них это просто Damascus steel. Однако наши мужчины должны знать, чем отличается булатная сталь от дамасской стали.

Булат

Булатные клинки получаются методом литья. Технология предусматривает использование стали двух видов: высоко- и низкоуглеродистой. Низкоуглеродистая сталь плавится при меньшей температуре. В результате в жидкой низкоуглеродистой стали будут присутствовать частично расплавленные частицы высокоуглеродистой. Так и получается характерный булатный узор на поверхности клинков. Рисунок на лезвии у каждого ножа неповторим, как отпечатки человеческих пальцев.

Булатная сталь сама по себе мягкая, но ее поверхность защищена углеродом, что и придает готовому изделию необыкновенную прочность при удивительной упругости. Булатные ножи долго сохраняют свои режущие свойства. Булат, если он изготовлен не из легированных марок стали, подвержен коррозии.

Дамаск

Дамасская сталь и булат отличия их в том, что дамаск получается методом ковки, а булат – это литье.

Технология получения дамасской стали следующая: пруты из стали разных видов скручиваются особым образом, затем скрутку многократно проковывают. Здесь важно правильно подобрать виды металла и соблюсти пропорции, т.к. жесткой стали должно быть больше, нежели мягкой. Некоторые мастера используют по 3 вида металла.

Подобная смесь также образует специфический «слоеный» узор на поверхности готового клинка. В отношении дамасской стали существует правило: чем менее заметен рисунок, чем он плотнее, тем лучше рабочие качества ножа, тем он ценнее. Идеальный дамасский складной нож будет иметь почти однородное лезвие, без узорчатых переливов.

Существуют особые нержавеющие виды дамасской стали. В любом случае, нельзя такой нож надолго оставлять под воздействием влаги.

Легенда о самозатачивании дамаска не совсем правдива: с течением времени стирается мягкая часть лезвия, образуется микропилка, т.е. дамасский нож нуждается в заточке, просто делать ее можно реже.

Булат или дамаск

Булатная и дамасская сталь, в чем разница описано выше. Первый тип стали ценится коллекционерами выше. Для охоты можно купить охотничий нож как из булата, так и из дамасской стали. Профессиональные охотники при выборе типа стали больше ориентируются на личные предпочтения.

www.motti.ru

Булатная сталь. Секреты совершенного оружия.

Булат — сталь с предельно высоким содержанием углерода, обычно около 2%, иногда больше. Несмотря настоль высокое содержание С, что дает булату превосходную твердость до 70 HRC, он также обладает и феноменальной упругостью. Благодаря этим двум, казалось бы несовместимым свойствам — максимальной твердости и пластичности, клинок из булата сломать не удастся. Его можно согнуть, правда с большим трудом, что сопоставимо с попыткой согнуть рессору, но при достижении предельной нагрузки, булат не сломается, а всего-лишь согнется. Но потом, после правки он полностью сохранит все свои поистине потрясающие качества.

Изготавливается булатная сталь методом плавки в виде небольших слитков, размером с хоккейную шайбу. Слитки эти называются «вуц». Если поверхность булата отшлифовать и протравить — то проявится тот самый, характерный булатный рисунок.

Классический литой булат изготавливался в Индии, в настоящее время практически не делается. В наши дни достаточно больших успехов в производстве литого булата достигли американцы. Из российских основоположников изготовления булата — это конечно Павел Аносов, который разгадывал секреты булата в начале 19 века.

Первое упоминание о булате относится к временам Александра Македонского. Географически булат распространялся по путям распространения ислама. На Руси булат также называется «хоролугом».

Булат, в отличии от легированных сталей, делается из двух компонентов — железа и древесного угля, либо графита.

Технология получения литого булата таит в себе много нюансов и знаний на уровне интуиции кузнеца. В двух словах эта технология следующая (на самом деле об изготовлении булата написаны целые научные работы):

  • губчатое железо проковывается молотом
  • железо смешивается с древесным углем, помещается в тигель
  • тигель нагревается до температуры 1200 градусов
  • после этого тигель очень медленно охлаждаетя и получается вуц — небольшой слиток булата.

И далее, из слитков булата ковался тот самый пресловутый булатный нож, клинки и сабли. Здесь тоже имеется тысячи тонкостей, секретов и заморочек. Так, например, если заготовку клинка из булата нагреть свыше 850 градусов, то она при дальнейшей ковке раскрошится как стекло. Аналогично обстоит и с последующей закалкой — все эти тонкости передавались от мастера к мастеру и в настоящее время большинство секретов утеряно.

Узор булата имеет поверхностное строение, образуется во время падения температуры отливки и представляет собой светлые линии цементитной сетки высаженного углерода по границам зерен аустенита. И чем темнее фон и светлее линии — тем булат дороже.

Несмотря на проводимые работы в области исследования и получения булата, до сих пор изготовление индийского булата имеет очень много белых пятен и в случае разгадки может быть запатентовано.

Найти видео с процессом и технологией производства ножа из булатной стали дело неблагодарное, поскольку те кузнецы, которые владеют секретами литого булата навряд ли ими поделятся с широкой общественностью), поэтому этот ролик — скорее носит информационный характер о булате.

z-knife.ru

Литой булат

Ю.Г. Гуревич
Загадка булатного узора.

(Краткое описание технологии изготовления литого булата, выжимка из книги)

Наши первые эксперименты полностью подтвердили теорию А. П. Виноградова и окончательно установили, что при искусственно созданной неоднородности в жидкой или полужидкой стали можно получить слиток высокоуглеродистого сплава с включениями частиц малоуглеродистого железа. Появление булатного узора после деформации такого слитка и получение отличительных свойств, приписываемых булатам, теперь сомнений не вызывало. Надо было только хорошо отработать все детали технологии плавки. Пришлось провести немало опытов, отлить десятки слитков, чтобы научиться управлять процессом, задавать и выдерживать требуемый химический состав стали.
Краткие особенности технологии производства булата в индукционной сталеплавильной печи оказались следующими. В печь загружается железо или малоуглеродистая сталь в количестве 12-24 кг, плавится и подогревается до температуры 1650°С. После подогрева расплав раскисляется кремнием и алюминием. Затем металл науглероживается графитом, в результате чего получается синтетический чугун с содержанием углерода 3,0-4,0%. Когда чугун готов, в расплав вводится мелкодробленая обезжиренная стружка малоуглеродистой стали . или мягкого железа в кусочках размером не более 10-15 мм. Каждый кусочек должен быть сухим, чистым, без ржавчины, цветов побежалости, каких-либо следов окисления. Количество стружки составляет 50-70%. от массы чугуна — в зависимости от требуемого состава стали.
Стружка вводится постепенно, порциями. Перед присадкой каждой порции стружки в жидкую ванну температура металла не должна превышать 1480-1500°С. Необходимая степень оплавления стружки определяется с помощью стального прутка диаметром 15-20 мм. Таким прутком, после дачи каждой порции стружки, металл перемешивается до тех пор, пока можно ощущать удары твердых кусочков стружки, движущихся в ванне под действием электромагнитных потоков, о пруток. Таким образом, при приобретении навыка можно определять примерные размеры твердых включений малоуглеродистой стали в жидкой ванне.
По мере оплавления каждой порции стружки металл приобретает полужидкое или кашицеобразное состояние. В связи с этим перед присадкой следующей порции стружки он должен быстро подогреваться до необходимой температуры. После присадки последней порции стружки расплав, если это необходимо, нагревается до получения достаточной для разливки жидкоподвижности и раскисляется алюминием. Степень подогрева должна быть такой, чтобы в расплаве фиксировалась неоднородность — наличие недорасплавленных мелких стальных частиц. Благодаря тому, что эти частицы под действием электромагнитного поля взвешены во всем объеме жидкой ванны, готовую сталь можно выливать из тигля индукционной печи в форму.
Приготовленные нами булаты либо выливались в графитовые формы, либо оставлялись остывать в печи. В том и другом случае слиток медленно остывал в течение нескольких часов. Если полученный сплав выливался в графитовую форму, то необходимо было применять повышенный расход стружки. В этом случае получались булатные слитки с высокоуглеродистой матрицей, в которую вкраплены частицы мягкого железа (фото 5). Оплавившиеся частицы мягкого железа успевали науглероживаться в период плавки только с поверхности. Поэтому они сохраняли небольшое содержание углерода в сердцевине (0,03-0,05%), в то время как среднее содержание углерода в матрице составляло 1,4-1,6%.
Если же сплав до конца плавки поддерживался в кашицеобразном состоянии и застывал непосредственно в печи, применялся низкий расход стружки. Науглероживание частиц железа в этом случае происходило в большей степени. Концентрация углерода в преобладающем большинстве включений достигала 0,8-1,0%, а содержание углерода в матрице оставалось на прежнем уровне (1,5%). Интересно, что поверхность включений также науглероживалась более сильно (фото 6).
Слиткам, полученным по первому способу, дали название булатов с ферритными прослойками, а по второму — булатов с углеродистыми прослойками. Струйчатые узоры на изделиях можно получать только из слитков булата с ферритными прослойками.
Позднее мы научились изготовлять легированные булаты. В частности, для подчеркивания узора в сталь иногда вводили кремний и фосфор, которые повышают устойчивость феррита при ее термической обработке. Вводя в сплав никель и хром, можно получить нержавеющие булаты.
После того как мы убедились, что найденный способ получения слитков булатной стали повторим как в части технологического процесса, так и в части макроструктуры слитка, была сделана заявка на изобретение. Вскоре Государственный комитет по делам изобретений и открытий при Совете Министров СССР выдал нам авторское свидетельство на «Способ изготовления слитков булатной стали».
Булатный слиток получен, но можно ли утверждать, что он похож на тот самый вутц, который изготовляли наши далекие предки? По-видимому, можно, и вот почему.
Не так давно в Хайдарабаде (Индия) было издано сочинение Аль-Бируни «Книга собрания (очерков) о познании драгоценных камней». В главе «О железе» автор сообщает несколько способов получения тигельной стали в Средней Азии, Иране и Индии, относящихся к IX-XI векам. «Сталь по своему составу,- пишет Аль-Бируни,- бывает двух сортов: первый, когда в тигле плавится нармохан (кричное железо) и «вода» (чугун) его одинаковым плавлением, и они оба в нем соединяются так, что не отличимы один от другого. И такая сталь пригодна для напильников и им подобных… Второй сорт получается, когда в тигле указанные вещества плавятся неодинаково и между ними не происходит совершенного смешения. Отдельные частицы их располагаются вперемешку, но при этом каждая из них видна по особому оттенку. Называется это фаранд. В мечах, которые их (два оттенка) соединяют, он высоко ценится».
Итак, нелегкие многолетние поиски, металлургов успешно завершены. Древняя технология получения булата была воспроизведена на новой основе в современном сталеплавильном агрегате…
——-
Макроструктура полученных нами булатных слитков (см. фото 5, 6) гарантировала хорошее проявление узора после ковки. Для получения различных узоров (фото 7) мы использовали круглые бойки и фасонные штампы, а также оригинальный метод горячей деформации, о котором будет рассказано позже.
Применяли ли древние кузнецы фасонные штампы? Да, применяли. Археологические находки свидетельствуют, что при изготовлении сложных поковок в IX-X веках должны были обязательно участвовать два инструмента: фигурные подкладки и фасонные штампы.
Наши исследования показали, что наиболее удобными для ковки являются круглые слитки диаметром 100-140 мм и длиной 150-240 мм. Перед деформацией их поверхность счищалась абразивами. Если после удаления верхней корки на поверхности слитка обнаруживали дефекты, они также удалялись. Перед ковкой для повышения пластичности металла при деформации слитки отжигали. Нагрев слитков под ковку осуществляли очень медленно. Так же, как это делал П. П. Аносов, слитки сажали в камерную печь при температуре 200°С и в течение 2-3 часов нагревали до 600°С. Последующий прогрев слитков с 600 до 900-1080°С осуществляли в течение 2 часов. Промежуточный нагрев металла во время ковки производили так, чтобы слитки в продолжение 20-30 минут нагревались до необходимой температуры.
Ковку нагретых слитков производили легкими ударами на молоте 750 кг. Слиток первый раз проковывали на полосу сечением 50X50 или круг диаметром 50-60 мм. После расковки подприбыльную часть, длиной до 1/3 длины полученной штанги, удаляли. После вторичного нагрева штангу проковывали на полосу сечением 70X20 или круг диаметром — 20 мм.
С целью более четкого выявления макроструктуры поковки отжигали по следующему режиму: медленный нагрев до 780-800°С, выдержка при этой температуре 5-6 часов, охлаждение в печи до 600°С и последующее охлаждение на воздухе.
В первых экспериментах мы обычными методами ковки вытягивали слиток в полосу. На поковках после шлифовки и травления поверхности слабым раствором соляной кислоты появлялся полосатый узор, характерный для низших сортов булата. На фото 8 показан нож, сделанный из нашего булата типа шам. Светлые полосы на темном фоне — участки малоуглеродистой стали (железа) в объеме высокоуглеродистой основы. Рисунок на этом ноже очень напоминает узор на аносовском кинжале (см. фото 3).
Поскольку светлые полосы обычно вытягивались по волокну вдоль лезвия клинка, на лезвие древние мастера старались выводить высокоуглеродистый участок металла. Такое лезвие после закалки на мартенсит приобретало значительную твердость, но самозатачивающим свойством не обладало. Возможно, что прожилки железа в таком булате обеспечивали клинку только повышенную вязкость.
Для превращения полосатого рисунка в волнистый мы обжимали ребра заготовки круглым прутком, после чего края вырезали. Коленчатый узор получали путем горячего скручивания заготовки и последующего ее обжатия.
По предложению Ю. И. Люндовского, часть заготовок перед горячей деформацией подвергали местному нагреву токами высокой частоты. Пруток диаметром 15-20 мм устанавливали в одновитковый кольцевой индуктор диаметром до 50 мм. Концы бруска фиксировали в зажимах. На расстоянии 20 мм от конца заготовку нагревали токами высокой частоты. Нагреву подвергался участок шириной 15-20 мм. После достижения температуры 1000 -1050°С пруток скручивали в направлении по часовой стрелке на угол 90°. Затем заготовку перемещали вдоль ее оси на 20 мм, нагревали соседний участок и скручивали в направлении против часовой стрелки на такой же угол. Таким же образом производили нагрев и деформацию скручиванием во взаимно противоположных направлениях отдельных участков всей заготовки. После этого заготовку либо обжимали фасонными штампами, либо просто проковывали на толщину 5-8 мм и вырезали пластины, из которых изготовляли клинки и другие изделия.
Клинок, изготовленный этим способом, имел ярко выраженный узор с гроздевидными фигурами, принимающий форму мотков и прядей, выступающих прозрачной сеткой на более темном фоне рисунка. Это был узор типичного кара-табана (черный блестящий) — лучшего индийского булата.
——-
Из приготовленного нами булата были выкованы клинки разных форм и сечений. Наступило время решать вопрос о режимах .их термической обработки — закалке и отпуске.
П. П. Аносов закаливал булаты в зависимости от назначения в сале или воде, причем самые твердые из них — преимущественно в сале, предварительно нагретом почти до температуры кипения. Применение сала, а в наше время — масла в качестве охлаждающей среды при закалке значительно уменьшает возникновение в стали закалочных дефектов, так как эта среда обеспечивает сравнительно небольшую скорость охлаждения в момент превращения аустенита в мартенсит.
Известно, что многие металлурги придавали большое значение режимам закалки булата и даже относили их к основным секретам приготовления булатного оружия. В дальнейшем читатель убедится, что для такого мнения есть веские основания. В то же время полученная нами слоистая структура булата в отожженном состоянии не давала никаких оснований опасаться того, что булатный узор будет разрушен в результате последующей закалки при любых выбранных режимах нагрева и охлаждения.
Зная микроструктуру отожженной стали и ее химический состав, подобрать оптимальную температуру нагрева под закалку и необходимые скорости охлаждения при современном состоянии науки не так уж трудно. Очевидно, свойства булата будут тем выше, чем тверже и прочнее металл в зонах железоуглеродистого сплава заэвтектоидного состава. Что касается участков железа или малоуглеродистой стали, то они при нагревах и охлаждении под закалку должны сохранять ферритную структуру и обеспечивать пластичность и вязкость булата.
Наибольшую твердость после закалки может обеспечить только мартенситная структура с крупными включениями цементита. Поскольку такие включения карбидов железа уже получены в стали после отжига, следует осуществлять нагрев под закалку до таких температур, чтобы они не растворялись полностью в аустените. С этих позиций нагрев стали надо было бы осуществлять до температур порядка 740-750°С (см. рис. 2). При достаточной выдержке при таких температурах перлит полностью превратится в аустенит, а карбиды раствориться в аустените не успеют.
Однако предварительными экспериментами было установлено, что нагрев до температур 740-750°С и последующее быстрое охлаждение булата в масле приводят к образованию смешанной троостито-мартенситной структуры, которая максимальную твердость стали обеспечить не может. Выпадение троостита в данном случае объясняется тем, что имеющиеся карбиды являются готовыми центрами кристаллизации для перлита (троостита) и облегчают его образование даже при высоких скоростях охлаждения стали.
Чтобы увеличить скорость охлаждения, необходимо было поднять температуру нагрева стали. После закалки от температур 850-870°С сталь имела мартенситную структуру, но появились участки остаточного аустенита и наблюдалось значительное измельчение карбидов. Такая структура также не могла обеспечить необходимую твердость и износостойкость.
Оказалось, что только закалкой от узкого интервала температур 810-830°С можно получить требуемые структуры и свойства булата.
На фото 13, а показана микроструктура закаленного булата с ферритными прослойками. Слева видна ферритная зона, справа — зона мелкоигольчатого мартенсита с включениями крупных и мелких карбидов, которые группируются у границы структурных зон. Микротвердость мартенситной зоны в 5 раз выше ферритной. Чередование мягких и пластичных ферритных зон с твердыми мартенситными прослойками наблюдается в объеме всего металла (фото 13, б). Примечательно, что и в ферритной зоне встречались крупные включения мартенсита (фото 13, в). Чередование феррито-мартенситных зон с мартенситными показано на фото 13, г. В мартенситных зонах наблюдались мелкие зерна остаточного аустенита.
Аналогичные структуры были выявлены после закалки булата с углеродистыми прослойками. Интересно, что микроструктура этого булата после нормализации от 810°С и образца кованого булата П. Н. Швецова были очень похожи. В этом мы находим подтверждение того, что П. Н. Швецов умел готовить булат только с углеродистыми прослойками.
После детального изучения свойств закаленного булата сделанные образцы холодного оружия и инструмента было решено подвергнуть следующей термообработке: закалке от 810-830° в воде и масле и низкому отпуску при 180-230°С. Готовые изделия были отполированы, протравлены уксусной кислотой и промыты дистиллированной водой. Часть изделий хромировалась и никелировалась, при этом узор полностью сохранялся.
В отделе оружия Государственного исторического музея хранится авторское свидетельство на изобретение за № 116334 от 18 февраля 1955 года «Способ изготовления слитков булатной стали», а рядом на стенде — кортик и полированные плитки с причудливыми узорами. Все это создано златоустовскими металлургами И. Н. Голиковым, П. В. Васильевым, Ю. Г. Гуревичем, Н. Ф. Лонгиновым и Ю. И. Люндовским.
На мечах, шпажных клинках, кортиках, топорах и ножах разных форм хорошо просматривались узоры всех сортов булата (см. фото 8, 9, 10, 11, 14). Часть этих изделий экспонировалась на Всесоюзной выставке достижений народного хозяйства СССР в 1956 году. В Златоустовском городском музее демонстрируется также кубок из булатной стали, изготовленный в честь 200-летия города Златоуста.
Клинки из нашего булата рубили гвозди и обладали высокими режущими свойствами. Несмотря на большую твердость, они обладали достаточно высокой вязкостью: при ударах значительной силы поломать их не удавалось. Булатные ножи для рубанка работали без заточки в несколько раз дольше, чем ножи из обычной углеродистой стали.
К сожалению, легендарной упругости булатных клинков достичь не удалось. Хорошо известно, что высокую упругость можно обеспечить тщательной шлифовкой и тонкой полировкой изделий. Так, например, Д. К. Чернов показал, что если хорошо отполировать кристалл поваренной соли, то даже он приобретает упругость. Н. Т. Беляев подчеркивал, что «полировка изделий доводилась П. П. Аносовым до такого совершенства, что готовые изделия, в сущности, являлись шлифами». Условиями для подобной отделки образцов булата мы не располагали.
А вот «харалужные» (цветастые) булаты мы приготовляли успешно. Для этого обычный булат с ферритными или углеродистыми прослойками оксидировался в обычной нагревательной печи при температуре 200- 400°С. В связи с тем что цвет стали при нагревании на воздухе изменяется в зависимости от содержания в ней углерода, нам удавалось получать на фоне золотистой матрицы красивые сиреневые узоры.
В июле 1961 года в Златоусте вновь собрались металлурги со всей страны. Здесь состоялось Всесоюзное совещание прокатчиков. Участникам совещания в качестве сувениров были подарены пластины из узорчатой стали…

Ю.Г. Гуревич «Загадка булатного узора» М., Знание, 1985, 192 стр.

anytech.narod.ru

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован.