Где и как закалялась булатная сталь: исторические предпосылки качества. Индийский булат


Дамасская сталь и грузинский булат. Загадка булатного узора

Дамасская сталь и грузинский булат

Дамаск — древнейший город на Ближнем Востоке. По преданию, его именовали «четвертым раем». На рынках города продавалось лучшее оружие, чеканка, самые дорогие ткани, редкостные пряности. В 284–305 годах римский император Диоклетиан повелел построить в Дамаске оружейные заводы. Это были уже не первые кузницы, где выковывалась узорчатая сталь.

Поскольку в древности оружие из индийского и сиамского железа делалось и продавалось чаше всего на базаре в Дамаске, очень трудно выяснить, какой булат делали в Дамаске, а какой в Индии. П. П. Аносов и другие историки металлургии различают старую настоящую индийскую сталь, которую называют еще «Дамаск» или «чистый Дамаск», и новую — «наварной дамаск» или «дамасскую сталь». «Чистый дамаск», так же как индийский «вутц» и древнеперсидский «пулад», являйся литой сталью. Клинок изготовляли из цельного куска такой стали, полученного плавкой. Он имел естественные узоры. Сегодня булатом называют литую сталь, имеющую естественный узор. Только оружие, полученное путем ковки литой булатной стали (лепешки, или «вутца») и имеющее естественные узоры, обладало очень высокими механическими свойствами. Именно о нем складывались легенды.

В древности, конечно, не могли знать о химическом составе булата и не умели связывать строение стали с ее свойствами. Следовательно, объяснить, почему тем или иным свойствам соответствует определенная форма булатного узора, никто не мог. Этим пользовались древние мастера. Чтобы дороже продать клинок, они стремились искусственно воспроизвести на нем узоры, свойственные хорошему булату.

Искусственные способы воспроизведения узора появились, очевидно, вначале в Дамаске. В этом городе производились знаменитые узорчатые ткани, которые еще и сейчас известны под названием «Дамаск» (во Франции — дамасье, в Голландии — дамаст). Советский исследователь А. К. Антейн не исключает возможности, что искусственную узорчатую сталь называли «дамасской» из-за сходства рисунка поверхности клинков с узорами дамасских тканей. Это подтверждается тем, что на западе до сих пор слово «дамаск» трактуют как «цветастая», или «сталь с цветным узором». Термин «дамасская сталь» получил настолько широкое распространение, что им еще и в наше время иногда неправильно называют настоящие индийские булаты. Между тем искусственный узор дамасской стали отличить от естественного булатного сравнительно нетрудно. Рисунок на дамасской стали повторяется в соседних фрагментах, как на обоях, а линии узора короче и постоянны по толщине. Встречаются простые и сложные узоры. Последние представляют собой глазки или агатовидные фигуры, состоящие из ряда замкнутых концентрических линий, напоминающих лучшие сорта литого булата (фото 1).

Существовало много способов изготовления узорчатых клинков. Например, скручивали в виде каната полосы или куски проволоки, имеющие различное содержание углерода и потому разную твердость. Такая «плетенка» проковывалась, а точнее, сваривалась под молотом после нагревания. Поскольку куски были разного состава, на клинке при травлении проявлялся узор. Варьируя способы сплетения проволоки или полос, можно было получить различные узоры на поверхности клинка.

Оружие, приготовленное этим и подобными способами, и получило название «дамасская сталь», или «наварной дамаск». Последнее время «наварной дамаск» чаще всего называют сварочным булатом. Настоящий сварочный булат отличался особенно красивым, строго повторяющимся по длине клинка, цветным извилистым узором.

Есть предположение, что способ изготовления сварочного булата мог возникнуть случайно: из-за отсутствия нового материала мастера часто сваривали старые куски железа. Это со временем и могло привести к способу получения сварных клинков.

Изобретатели холодного оружия из сварочного булата быстро обнаружили, что, хотя его качество и уступает оружию из настоящего булата, но является несравненно более высоким, чем качество клинков из обычной стали. Поэтому ножи, кинжалы и сабли из сварочного булата также ценились очень высоко. Есть сведения, что в XVIII–XIX веках сабельный клинок из сварочной дамасской стали в Хоросане стоил огромных денег — 7000–8500 имперских талеров.

Некоторые способы изготовления клинков из сварочного булата появились еще в глубокой древности. Во всяком случае они восходят к эпохе поздней Римской империи. В 1859–1863 годах около селения Нидам (Дания) вблизи побережья Альзензунда в торфяниках были обнаружены три римских корабля с грузом. Корабли, очевидно, потерпели крушение во время бури. Два из них затонули, а третий сел на песчаную отмель. Среди корабельного груза оказалось свыше ста мечей, утварь и монеты. На мечах были обнаружены римские пометки, монеты оказались динарами, выпущенными в III веке.

Исследование металла клинков мечей показало, что они имеют структуру сварочного булата, изготовленного старинными способами «наварного Дамаска». Известны три разновидности этого способа, которые отличают по узорам на клинке: полосатый дамаск, наварной дамаск и цветочный дамаск. Цветочный называют также «розовым Дамаском».

Полосатый дамаск изготовляли простой сваркой разных по твердости стальных полос, наложенных друг на друга, причем полосы с большим содержанием углерода чередовались с полосами, содержащими очень мало углерода. Угловой дамаск делали следующим образом. Брали полосу полосатого Дамаска, нагревали и скручивали под молотом, после чего сплющивали и вновь вытягивали в полосу. К полученной полосе приваривали такую же полосу, но скрученную в противоположную сторону. В результате получали рисунок, напоминающий угольник или римскую букву V, посередине которой хорошо была видна осевая линия. Сваркой двух V-образных полос получали рисунок, напоминающий букву W. К методам получения розового Дамаска мы еще вернемся.

На проржавевших обломках найденных мечей обнаружили рисунки всех перечисленных видов сварочного Дамаска. Интересно, что после того, как сняли ржавчину и просмотрели структуру поперечного сечения мечей, обнаружили, что рисунок («дамасское переплетение») не проходит через всю массу металла. При исследовании прежде всего бросалась в глаза разница структуры дамаска на одной стороне клинка и на другой. После шлифовки, полировки и протравки кислотой поперечного сечения клинков на них появились темные прослойки — это были твердые куски стали с высоким содержанием углерода. Они были умышленно вварены в мягкую основу. Из этого следует, что при выработке мечей сначала ковался остов, а затем на него с двух сторон насаживались прокованные дамасские полосы.

Лезвия у мечей были гладкие, без рисунка, следовательно, они приваривались отдельно. На отдельных мечах лезвие представляло собой сваренные полоски углеродистой стали и Дамаска. Таким образом, все найденные мечи отличались по качеству и структуре (рисунку) железа, использованного для лезвия и тела меча.

Химическим анализом металла римских мечей обнаружено следующее содержание элементов в стали (в процентах): углерод — 0,6; кремний — 0,15; марганец — 0,363; фосфор — 0,054 и сера — 0,073. Содержание углерода от оси меча к лезвию увеличивалось.

Известны и другие способы приготовления сварочного булата. Один из них заключался в том, что полосу сваривали из 20 слоев более твердой и более мягкой стали, расположенных различным образом в зависимости от цели употребления изделия, после чего полосу перегибали и сваривали вторично 40 слоев, еще перегибали и сваривали 80 слоев, еще раз перегибали и сваривали 160 слоев, и еще раз перегибали и сваривали 320 слоев! После вытяжки из нее делали заготовки для клинка. Если такой клинок нагреть и быстро охладить, то более твердые стальные слои становятся отчетливо видны на поверхности мягкого железа, образуя характерный древовидный рисунок, Специальной ковкой, последующей шлифовкой и травкой добивались «коленчатого» узора.

В более поздние времена из сварочных булатов на Востоке особенно ценился амузгинский, представлявший собой крупнорисунчатую дамасскую сталь. Клинок изготовляли следующим образом. Брали три пластины: одну из среднеуглеродистой «крепкой» стали, так называемой «антушки», вторую — из низкоуглеродистой и «мягкой» стали («дугалалы») и третью — из высокоуглеродистой «очень крепкой» стали («альхана»). Из каждой пластины вначале выковывались тонкие полосы, после чего они сваривались. Обычно из сварочных полос выковывали четырехгранный стальной стержень, который затем вытягивался и уплощался. Из такой заготовки выходило два клинка.

Анализом способов изготовления клинков мечей из дамасской стали и узоров сварочного булата занимались многие известные металлурги у нас в стране и за рубежом. А. К. Антейн и А. Льестол (на которого Антейн ссылался в своей работе) провели широкое исследование узоров мечей из дамасской стали путем моделирования способа их приготовления на пластилине и пластинах из мягкой и твердой сталей.

Методика моделирования состоит в следующем: сначала берут три (или больше) стальные пластинки (черный пластилин), между ними прокладывают две железные пластинки (белый пластилин) такой же толщины. После этого с внешних сторон помещают две железные пластины потолще. Срезая лишний пластилин, блоку придают цилиндрическую форму и скручивают его несколько раз вокруг продольной оси. Разрезы на разных расстояниях от центра дают узоры различных видов.

Если такой крученый брусок разрезать по осевой линии, получается крестовидный узор; если разрезать ближе к краю — узор из косых линий. Из таких линий легко сделать V и W — образные узоры. Разрезы между указанными выше плоскостями дают промежуточные узоры. Один из промежуточных разрезов позволяет получить узор в виде розы: для этого сваривают два крученых прутика с полукруглыми узорами так, чтобы из двух полукругов разных прутиков получился один круг. Подобные узоры получены также на железе и стали методом ковки и скручивания (рис. 1).

Холодное оружие из дамасской стали, дошедшее до наших дней, свидетельствует о том, что в древности существовали два способа использования сварочного булата при изготовлении клинков. Первый состоял в том, что вся средняя часть клинка изготовлялась из сварочного булата, а к ней приваривалось лезвие из углеродистой стали (0,6–0,8 % углерода). При втором способе слой сварочного булата наваривался на основной металл клинка поверх дола. Клинки, сделанные по первому способу, старше. Они, как правило, относятся к IX–XI векам.

Рис. 1. Схема получения узоров сварочного булата на модели блока из трех пластин.

Вплоть до конца XIV века в Дамаске изготовляли лучшее оружие в мире. В 1370 году в Самарканде к власти пришел великий эмир Тимур. Для того чтобы упрочить свою власть и удержать феодалов и кочевую знать от внутренних мятежей и междоусобиц, он начал большие завоевательные войны. В начале XV века (1401 год) Тимур покорил Сирию и взял Дамаск. Город был сожжен, а мастера, владеющие искусством изготовления оружия, были увезены в Самарканд. В этот и другие города Средней Азии переселялись десятки тысяч ремесленников из завоеванных стран.

Чтобы подорвать военную мощь Золотой Орды, Тимур старался ликвидировать ее транзитную торговлю. Он разрушил такие большие города, как Сарай-Берке, Астрахань, Азов, а также Ургенч. В результате вся средиземноморско-азиатская торговля направлялась только по караванным путям, проходившим через Иран, Турцию, Армению, Грузию, Бухару, Самарканд. С этого времени начинается широкое распространение разнообразных способов изготовления сварочного булата в Средней Азии, на Кавказе и особенно в Турции.

Поскольку донские казаки постоянно участвовали в русско-турецких войнах, их оружие претерпевало «естественный» отбор: в их вооружении оказывались наиболее стойкие сабли и шашки. В джигитовках и состязаниях выявлялись не только боевые качества всадников, но и крепость булата. Советские металлурги О. Жолондковский и И. Ильчук пишут, что на Кубани и Тереке арсенал казаков представлял такую оригинальную мозаику, такую смесь оружия всех времен и стилей, что специалисты могли только диву даваться. Часть этого оружия из литого турецкого шама, дамасского сварочного булата и лучших сортов дамаскированной стали и ныне можно увидеть в Новочеркасском музее истории донского казачества и других музеях страны.

Основное количество сабель было отбито казаками у горцев. Это оружие изготовлено прославленными мастерами Кавказа — из местечка Кубачи, знаменитыми братьями-оружейниками Исди-Кардаш, кинжальных дел мастером Магометом Муртазалиевым.

Очень ценились уникальные шашки терс-маймуны и калдыны, называемые иногда волчками. Калдын — широкий почти прямой клинок с изображением волка на одной его стороне и круга с крестом — на другой. Терс-маймун очень похож на калдын, но бегущий зверь изображен схематично, а кресты на клинке дополняются лагинскими буквами NМ, обозначающими, по-видимому, либо название местности, либо имя изготовителя. Точных сведений о происхождении этих клинков до сих пор нет.

Лучшей на Кавказе считалась шашка гурда. С ней можно было вступать в бой с противником, закованным в латы. О сказочных качествах гурды красноречиво рассказывает старинная легенда: «Один горец научился ковать чудо-шашку. Но вот прослышал он, что живет на свете другой такой же мастер. Захотелось ему испытать, чей клинок крепче. Встретились кузнецы, выхватил шашки. «Смотри, «гурда», — крикнул первый, — и ударил по шашке соперника. Перерубил булат, а вместе с ним и мастера». Гурда до нас дошла лишь в отдельных экземплярах и сегодня является музейной редкостью.

Не меньшей славой пользовалось оружие старого Калмыцкого мастера Басалая и его многочисленных потомков в Дагестане. Изготовленные ими кинжалы так и назывались «басалаи». Утверждали, что их лезвием можно было высечь из камня искру, а потом побриться.

Необычный сварочный булат найден в прибалтийском бассейне. На лезвие средневековых мечей выводили не твердую стальную, а мягкую полоску железа и только после нее делали твердое острие. Долго металлурги не могли понять, зачем это делалось… Объяснение такой конструкции средневековых мечей дал профессор из Владимирского политехнического института Г. П. Иванов.

Однажды адмирал С. О. Макаров присутствовал на полигоне при испытании броневых плит, цементованых и закаленных по методу Гарвея. Плиты эти на поверхности имели большое содержание углерода, и после закалки поверхность плиты приобретала высокую твердость. Однако по мере углубления содержание углерода уменьшалось, и материал становился мягче и мягче.

При испытаниях по недосмотру одну из броневых плит установили к орудию обратной, мягкой стороной. Началась стрельба, и снаряды без труда пробивали плиту, считавшуюся неуязвимой. Случай этот произошел на глазах у многих специалистов, но правильный вывод сделал только адмирал Макаров.

«Если закаленную поверхность плиты легко пробить обратной стороны, — подумал адмирал, — то нельзя ли эту самую «изнанку» насадить на головную часть снаряда?» «Макаровские» мягкие колпачки на броневых снарядах насквозь прошивали гарвеевскую броню… Так для того ли, чтобы пробивать стальные латы противника древние кузнецы нашивали мягкую полоску стали на закаленное очень твердое лезвие средневекового меча?

Широко известен грузинский сварочный булат. По мнению П. П. Аносова, он близок к индийскому и дамасскому. Павел Петрович считал, что лучшие сварочные булаты делали в Индии, Турции, Сирии и Персии (Иране). Их, возможно, начинали готовить мастера, знакомые с выделкой настоящего литого булата. Традиции приготовления булата в Грузии были непосредственно связаны с производством оружия в Индии и странах Ближнего Востока.

Как уже было отмечено, холодное оружие делали главным образом в горной части Грузии, но сварочный булат умели делать лишь в нескольких городах. Оружие тифлисского производства славилось далеко за пределами Кавказа. Есть сведения, что в XVIII веке горским народам Кавказа и Ирана сабли и кинжалы поставлялись из Тифлиса. В XIX веке Тифлис продолжает оставаться центром изготовления оружия из сварочного булата. Это хорошо известно А. С. Пушкину, который писал, что тифлисское оружие дорого ценится на всем Востоке.

Десятилетия славилась своим булатом семья Элиазарошвили. Исследователь истории производства стали в Грузии К. К. Чолокашвили установил, «что эта семья секрет изготовления булата унаследовала от предков». Но собенно популярным был мастер булатного оружия Георгий Элиазарошвили, которого упоминает даже М. Ю. Лермонтов в одном из вариантов стихотворения «Поэт»:

В серебряных ножнах блистает мой кинжал,

Геурга старого изделье.

Булат его хранит таинственный закал,

Для нас давно утраченное зелье.

Сын Георгия — Карамон Элиазарошвили продолжил дело отца. Он знал, что в былые времена грузинские мастера изготовляли булатные клинки из индийского железа — вутца. Карамон объясняет: «Вутц — слиток стали в виде толстой лепешки. Одни полагали, что это смесь стали и железа, другие — железа и чистого графита, а третьи — что это «особая сталь».

Но вутца давным-давно нет, и Карамон Элиазарошвили делает булатное оружие из грузинских подков, опилок из турецкой стали, чугуна и полос сварочного железа. «Се же оружие из грузинского булата обладало столь высоким качеством, что при испытании клинков ими отсекали одним ударом голову быка или коровы.» Правда, как правильно заметил П. П. Аносов, для такой работы, кроме качества клинка, еще требовалась сила его обладателя…

Известный историк кавказских походов русский генерал В. Патто писал в XIX столетии: «Безусловно, русские кавалеристы за счет своей отваги и богатырской силы успешно противостоят восточным конникам, но крепость и острота ятаганов и шашек, сделанных из дамасской стали, значительно превосходят крепость сабель наших солдат. Для того чтобы успешно владеть настоящим булатным клинком, не нужна особая физическая сила он страшен даже в руках ребенка».

Итак, к началу XIX века русская армия, считавшая одной из сильнейших в мире, не имела на вооружении хороших клинков. Необходимо было обратить серьезное внимание на производство холодного оружия в России. Начальник оружейных заводов и министр финансов Е. Ф. Канкрин поручил организовать изготовление булатных клинков. Обратились к Элиазарошвили, искусство которого было широко известно. Сохранились сведения, что Карамон Элиазарошвили в 1828 году раскрыл рецепт изготовления грузинской сабельной стали. К. К. Чолокашвили нашел этот рецепт в старых «Актах Кавказской архивной компании». Позволю себе привести его целиком — из этого описания даже неспециалисту ясно, как непрост был метод.

«Для одной сабли или шашки взять 5 фунтов полосового железа, положить в кузнечный горн, в котором довести его до такой степени (т. е. раскалить), чтобы можно было разрубить на три части по длине полосы, после чего перерубить каждую часть на два куска, из чего образуется 6 равных частей, длиною каждая в четверть аршина. Потом взять два фунта стали, вываренной и, сырцовой, положить также в ковш, раскалив ее так, что бы можно было разрубить оную на три части по длине полосы, равные по величине железным частям.

Затем, взяв два куска означенного выше железа, вложив в них один кусок прописанной стали, сварить песком и обыкновенным порядком тоже с прочими железными частями и сталью. Когда таким образом железо со сталью сварено, должно выковать сваренный кусок длиною вдвое, т. е. в пол-аршина, шириною в три четверти вершка и толщиною в одну восьмую вершка. Потом каждый сей кусок, раскалив в горне, обсыпать сверху и снизу посредством железной лопатки, толченым чугуном (который должен быть приготовлен наперед подобно песку). Всего же потребно чугуна из 6 кусков, означеного выше железа один фунт. После сего выковать вновь каждый кусок вдвое, т. е. в один аршин длиною, шириною в полвершка. Окончив, согнуть каждый кусок 5 раз взяв оные в клещи, сварить вместе в горне с песком; потом, вытянув посредством кожи из сего материала прут длиною в пол-аршина, перерубить на две части, сварить оный с песком и, вытянув из него вновь пол-аршина, перерубить пополам. После сего вложить в середину оных полуфунтовую полосу стали, длиною и шириною подобно сим кускам перерубленного железа, сварить с песком вместе, выковать полосу, подобную сабле, но, однако, короче двумя вершками. Сию полосу должно насечь зубилом с обеих сторон, подобно крупному напильнику, потом насечку сию сточить или спилить и тогда вытянуть о произволу саблю или шашку, после чего положить в клинок, а через четверть часа, вынув и вычистив в одном каком-нибудь месте пыль, смотреть, если струя на нем кажется хороша или по желанию, тогда вычистить тем же самым из пыли порошком и употреблять».

Известно, что в 30-е годы XIX века в Тифлис были направлены русские ученики. В 1832 году Элиазарошвили ссылает с ними императору Николаю I сабли своего изготовления. Это оружие сейчас хранится в Эрмитаже в Ленинграде и в Историческом музее в Москве. К. К. Чолокашвили приводит также архивные документы 1888 года, в которых указывается, что «лучшими клинками в кавалерии считались те, которые были изготовлены учениками Элиазарошвили».

Рецепт Элиазарошвили весьма похож на сохранившиеся описания производства мечей в Северной Индии с искусственно науглероженной поверхностью. Полосу обычного кричного железа многократно обсыпали чугунными опилками, а затем последующей многократной проковкой при «сварочном жаре» создавали на ней нацементованную поверхность. Такие клинки обладали острым лезвием, имели некоторую продольную упругость и вязкость. Они уступали по качеству только булату…

Приведенные сведения о сварочном булате — наиболее поздние. К концу XIX века в мире уже почти не делали холодное оружие из сварочного булата. Секрет его производства был вскоре окончательно утерян. Интересно, что в эти времена и в Индии, и в Дамаске изготовляли холодное оружие из обычных сортов английской или шведской стали.

Производство сварочного булата было самостоятельным промыслом со своими секретами и традициями. Очень трудно сварить полосы или проволоки разнородной стали в один цельный кусок, получить определенный узор, да еще обеспечить твердость, гибкость и остроту выкованному клинку. Дело в том, что после нагрева в горне полосы стали или проволоки поверхность металла окисляется, и пленка окислов препятствует его сварке. Чтобы сварка происходила, надо очень точно выдерживать температуру и удалять окислы с поверхности стали. Способы удаления окислов, температура сварки, скорость ковки, порядок соединения полос с различным содержанием углерода и составляли, очевидно, главные секреты мастеров, делавших оружие из сварочного булата.

Недаром в имеющихся описаниях изготовления амизгинского сварочного Дамаска обычно говорится, что, когда наступала пора сваривать пластины, мастер выгонял всех из кузницы, тщательно оберегая тайну порядка соединения пластин и способа их сварки. Если же мастер допускал посторонних, то применял такие приемы, которые отвлекали любопытных: совершал над полосой самые необыкновенные ритуалы, например, посыпал полосу пеплом заживо сожженного животного или другими неведомыми опилками и порошками. Между тем главный предмет тайны составляли, по всей вероятности, порошки, которые применялись для сварки в качестве флюсов.

Теперь совершенно понятно, что это были флюсы, которые, с одной стороны, имели достаточно низкую температуру плавления, были жидкотекучи и легко выдавливались под молотом, а с другой — быстро растворяли окислы железа, обнажая чистую поверхность металла, необходимую для сварки. Мастера использовали разные флюсующие порошки, но каждый свято хранил в секрете состав «камней», им применяемый. Поэтому, возможно, и в рецепте Элиазарошвили нет самого главного — состава флюса для сварки полос. Мастер подробнейшим образом рассказывает о порядке сварки полос, а флюс упоминает между прочим, называет его песком, не открывая секрета его состава и способа приготовления.

В Западной Европе до XV–XVI веков не знали о существовании литого булата. Поэтому возникающие здесь центры по изготовлению холодного оружия старались использовать секреты сварочного булата. Так, пример, испанские оружейники заимствовали приемы производства дамасской стали у арабов, живших на Пиренейском полуострове. В Толедо, который стал одним центров производства холодного оружия, впоследствии делали высококачественные клинки из обычной стали. Чтобы рекламировать их высокое качество, на поверхности клинка литографическим способом наносили дамасский узор. Такие клинки специалисты называют «ложными булатами».

Особенно широко развернулось производство подделок под булат в XVIII–XIX веках. В это время в Европе научились производить высокоуглеродистую литую сталь, и западноевропейские мастера, оставив попытки раскрыть секреты производства сварочного булата, начали изготовлять из нее довольно хорошее холодное оружие. В Италии (Милан), в Испании (Толедо), в Германии (Золинген), во Франции и Бельгии (Льеж), даже в Англии стали широко производить «ложный булат».

«Ложные булаты», особенно золингеновские и толедские, приобрели известность благодаря высокой степени полировки и красивым узорам, которые наносились на клинки различными методами. Ремесленники, рисующие декоративные узоры на металле, назывались «дамаскировщиками», а клинки «ложного булата» — «дамаскированными». Многие «дамаскированные» клинки были не очень высокого качества, поскольку они изготовлялись из обычной шведской или английской углеродистой стали. Поверхность металла полировали, тщательно очищали от грязи и покрывали раствором специального состава в терпентиновом масле. Узоры булата выводили кистью или резцом, а потом протравливали рисунок соляной кислотой. Особенно преуспевали мастеровые из немецкого городка Клименталя: они получали узоры на клинках не только описанным способом, но часто его просто гравировали.

Сходство рисунков на литом булате, сварочном булате и «дамаскированной» стали нередко приводило ко всяким недоразумениям. В частности, описание личного оружия Вильгельма I, Бисмарка и Наполеона сделано таким образом, что совершенно непонятно — то ли оно изготовлено из сварочного булата, то ли из «дамаскированной» стали.

В Новочеркасске в музее истории донского казачества экспонируется сабля атамана М. И. Платова. Сабля сделана в 1814 году из лучшей английской стали в честь победы союзников в войне с Наполеоном Бонапартом. Сабля еще до Октябрьской революции была передана в музей родственниками Платова; но во время гражданской войны была украдена белогвардейцами и вывезена в Чехословакию, откуда в 1946 году со многими экспонатами старинного оружия возвращена на родину.

На клинке сабли надпись, свидетельствующая о том, что Лондонский городской совет, заседавший 8 июня 1814 г., единогласно решает: «Сабля стоимостью 200 гиней преподносится атаману графу Платову в знак высокого уважения, которое совет питает к непревзойденному мастерству, блестящим талантам и неустрашимому мужеству, проявленному им во время длительных конфликтов, в которых он принимал участие для обеспечения свободы, мира и счастья Европы».

Есть сведения, что аналогичные сабли были преподнесены русскому полководцу М. Б. Барклаю-де-Толли и командующим союзными войсками Артуру Уэлсли Веллингтону и Герберту Лебрехту Блюхеру. Несмотря на высокую стоимость, сабля представляет собой всего лишь неплохой образец «дамаскированной» стали. На ее поверхности выгравирован рисунок, похожий на булатный узор. Подобных образцов в музеях можно найти немало, гораздо больше, чем настоящих сварочных булатов.

В нашей стране многие секреты сварочного булата стали известны благодаря работам грузинского ученого-этнографа К. К. Чолокашвили, который расшифровал ряд способов его производства. Найденный рецепт изготовления грузинского булата был им передан в Институт металлургии Академии наук Грузинской ССР, где был тщательно изучен. В результате в одном из цехов Руставского металлургического завода под руководством академика АН Грузинской ССР Ф. Тавадзе в современных условиях были получены опытные образцы сварочного булата, достаточно хорошо повторяющие узоры и свойства музейных экспонатов.

Как мы уже неоднократно замечали, в сварочном булате чередуются участки пластичного мягкого (низкоуглеродистого) железа и сравнительно твердой (углеродистой) стали — такие клинки обладали гораздо более высокой упругостью и вязкостью по сравнению с клинками из обычной углеродистой стали. А вот почему именно сварочный булат отличался высокой прочностью и дамасские сабли были значительно тверже и крепче других стальных сабель, долгое время оставалось загадкой. Лишь современная наука о металлах смогла это объяснить. Но прежде чем привести это объяснение, сделаем небольшую экскурсию в физику металлов.

В 1784 году монах Р. Гаюи выдвинул гипотезу, что кристаллы состоят из совершенно одинаковых «кирпичиков» постоянной формы.

Через 130 лет с помощью рентгеноструктурного анализа было выяснено, что металлы имеют такое же кристаллическое строение, как и минералы. Атомы металлов располагаются в пространстве определенным образом, образуя кристаллическую решетку. Кристаллическая решетка складывается из элементарных кристаллических ячеек. Кристаллической ячейкой удобно изображать расположение атомов в кристалле. Например, в кубической объемно-центрированной решетке 8 атомов расположены в каждой из вершин куба и один — на пересечении его пространственных диагоналей. В идеальной кристаллической решетке все узлы заполнены атомами, вернее, ионами, а в междоузлиях расположен только электронный газ.

Прочность металлов определяется их атомно-кристаллической структурой. В 1926 году выдающийся советский физик Я. И. Френкель подсчитал, что прочность реальных металлов во много раз меньше теоретической. В чем же дело? Физики немало лет ломали голову над этим вопросом. Оказалось, что реальные металлические изделия состоят из большого числа кристаллов, которые имеют разную ориентацию кристаллической решетки, В таком поликристаллическом агрегате кристаллы принимают неправильную форму — их называют зернами или кристаллитами. Кусок металла, представляющий собой один кристалл, называют монокристаллом.

В отличие от строения монокристалла строение кристаллитов несовершенно, в частности из-за наличия незанятых мест в узлах кристаллической решетки — атомных «дырок», называемых вакансиями. Недостатком кристаллитов являются и дислокации. Дислокацией, буквально — смещением, в геологии называют нарушение первоначального залегания пластов земной коры, в результате которых образуется складка или сдвиг. В кристаллической решетке дислокация — это также смещение или сдвиг, приводящий к образованию лишнего ряда атомов. Дислокация образует в кристаллической решетке «лишнюю» неполную плоскость или полуплоскость, которая получила название экстраплоскости.

Многочисленные экстраплоскости не проходят через все сечение кристалла, они обрываются внутри него. Экстраплоскость образует линейный дефект решетки — краевую дислокацию. Краевая дислокация может простираться в длину на многие тысячи ячеек решетки, может быть прямой, а может, как нитка, выгибаться в ту или другую сторону. В пределе она может закрутиться в спираль, образуя винтовую дислокацию. Вокруг дислокации возникает зона упругого искажения решетки, вызванная отталкиванием дислоцированных (внедренных в междоузлия) атомов экстраплоскости.

Помните, дислокация — это «складка»? Теперь представьте себе, что нужно передвинуть по полу ковер. Тащить его за край довольно тяжело. Сделайте на ковре складку, и вы значительно облегчите его передвижение. Если ковер передвигать по полу постепенно, по мере волнообразного передвижения складки, то для его движения потребуется совсем немного усилий. В металле дислокации играют роль примерно таких же «складок». Вследствие искажения решетки в районе дислокации последняя под действием небольших напряжений легко смещается, и дислоцированные атомы занимают положенное им место в узлах кристаллической решетки. Но вслед за ними смещается соседняя плоскость атомов, занимая место дислоцированных, то есть превращаясь в экстраплоскость и вновь образуя краевую дислокацию.

Что же заставляет дислокацию перемещаться? Оказывается, ее «толкают» атомы, расположенные непосредственно за ней. У них в результате искажения решетки появляется избыточная энергия, и чтобы избавиться от нее и занять новое стабильное положение, они сталкивают дислокацию на новое место. Поскольку дислокация испытывает давление с обеих сторон, суммарное воздействие на нее равно нулю. Поэтому «толкачи» начинают работать лишь тогда, когда они сами испытывают давление от внешних сил.

Таким образом, дислокации могут сравнительно легко перемещаться под действием небольших напряжений. Это значит, что реальные металлы и сплавы деформируются постепенно за счет небольших смещений атомных слоев в области дислокации. Говорят, что движение дислокации напоминает движение гусеницы. При движении лишь у ограниченного количества атомов нарушаются связи.

Механизм деформации идеального кристалла состоит в сдвиге одних атомных плоскостей относительно других. Для такого сдвига требуются значительные усилия — этим и объясняется высокая теоретическая прочность монокристаллов по сравнению с поликристаллами реальных металлов и сплавов.

Пока под влиянием приложенной к металлу силы движутся дислокации, сопротивление металла деформации невелико. Раз так, то и прочность металла небольшая. А если движение дислокации затруднено, если поставленный им заслон вообще мешает им перемещаться? Скажется ли это на прочности металла? Да, конечно, металл в этом случае будет тяжелее поддаваться деформации, и прочность его возрастет. Следовательно, для повышении прочности металла необходимо либо устранить дислокации вообще, либо повысить сопротивление их перемещению.

При деформации дислокации движутся подобно нитке — они способны изгибаться, цепляться за препятствия, образовывать клубки и даже уничтожать друг друга. В клубках плотность дислокации достигает значительной величины, им становится очень трудно перемещаться. Значит, образование клубков дислокации приводит к упрочнению металла или сплава.

Но где взять ту преграду, которая остановит движение дислокации? Оказывается, такое препятствие можно найти, и даже не одно. Существует несколько способов торможения дислокации. Один из них — уменьшение размеров зерен. Границы зерна являются препятствиями для перемещения дислокации. Добавление в кристаллическую решетку атомов других элементов также приводит к торможению дислокации. Чужеродные атомы окружают дефекты, блокируют их, не дают возможности дислокациям перемещаться. Теперь хорошо известно, что легированне стали хромом, вольфрамом, марганцем, ванадием и другими легирующими элементами значительно повышает ее прочность. Прочность легированной стали намного выше прочности булата.

Препятствием для перемещения дислокации являются также любые искажения кристаллической решетки и «инородные» включения, соизмеримые с кристаллическими ячейками. В качестве таких упрочнителем применяют высокодисперсные карбиды, нитриды, окислы, интерметаллиды. Стали и сплавы, изготовленные таким образом, обладают чрезвычайно высокой прочностью. Самый простой способ упрочнения металла — это пластическая деформация. С увеличением степени деформации растет количество дислокации и уменьшается их подвижность. Это приводит к увеличению плотности дислокации.

Итак, прочность металла повышается в двух случаях: когда в кристаллической решетке совершенно нет дефектов или когда плотность дислокации достаточно большая. Конечно, увеличение плотности дислокации ведет к упрочнению металла до определенного предела. При слишком большой плотности дислокации образуются микроскопические трещины и металл разрушается.

Так вот, сварочный булат отличался высокой прочностью, значительно превышающей прочность стали такого же состава, потому что степень деформации при сварке стальных полос или проволоки с различным содержанием углерода была колоссальной. Не так давно металловеды сделали рентгеноструктурный анализ сварочного булата. Рентгенограммы показали, что из кристаллов металла выпали чуть ли не целые группы атомов — так велика у него оказалась плотность дислокации. Таким образом, древние кузнецы эмпирически нашли способ приготовления очень прочного оружия. И не случайно сварочный булат (дамасская сталь) ценился не только за свои красивые цветные узоры.

Поделитесь на страничке

Следующая глава >

tech.wikireading.ru

Булат и дамасская сталь - загадки и история » Перуница

Булат – одна из самых интересных и загадочных страниц в истории металлургии. Сейчас хорошо известно, как в древние времена делали каменные топоры, бронзовую утварь, варили железо и плавили чугун, но до нашего времени остаются нераскрытыми многие секреты производства булатного оружия.

Впервые Европа познакомилась с булатом при столкновении армии Александра Македонского с войсками индийского царя Пора. Особенно поразил македонцев панцирь захваченного в плен царя. Он был сделан из необыкновенно прочного белого металла, на котором македонское оружие не смогло сделать ни вмятины, ни царапины. Из булата были изготовлены и широкие индийские мечи, которые легко рассекали пополам македонское железо. По свидетельству историков, древнее европейское железное оружие было настолько мягкое, что после двух-трех ударов уже гнулось, и воины вынуждены были отходить, чтобы выпрямить клинок. Естественно, что индийские мечи для македонцев казались чудом.

Задолго до этого с Гималайских гор в Пенджаб (древнейшее княжество в Индии) спустилась каста кузнецов, хорошо знающих железное дело и умеющих изготовлять железное оружие с необычайными свойствами. Из Пенджаба индийское железо и способы его обработки распространились в Сиам и Японию.

«Никогда не будет народа, который лучше разбирался бы в отдельных видах мечей и в их названиях, чем жители Индии!» - писал средневековый ученый Аль-Бируни. Он также поведал, что клинки в Индии делались разных цветов. Мечи, например, изготовлялись зелеными, синими, могли они и иметь узор, напоминающий рисунок ткани. Индийская сталь отличалась узорами, которые были видны на клинке.

А свойствами клинки обладали действительно удивительными. Будучи твердыми и прочными, они одновременно обладали большой упругостью и вязкостью. Клинки перерубали железные гвозди и в то же время свободно сгибались в дугу. Нет ничего удивительного в том, что индийские мечи крошили европейские, которые в древности часто делались из недостаточно упругих и мягких низкоуглеродистых сортов стали.

Лезвие индийского клинка после заточки приобретало необыкновенно высокие режущие способности. Хороший клинок легко перерезал в воздухе газовый платок, в то время как даже современные клинки из самой лучшей стали могут перерезать только плотные виды шелковых тканей. Правда, и обычный стальной клинок можно закалить до твердости булата, но он будет хрупким, как стекло, и разлетится на куски при первом же ударе. Поэтому позднее, когда европейские сабли начали изготовлять из прочных и твердых сортов углеродистых сталей, они ломались при ударе индийского оружия.

Основное назначение булата – изготовление клинков. Главное достоинство клинка – острота его лезвия. Лезвие булатного клинка можно было заточить до почти неправдоподобной остроты и сохранить эту остроту надолго. У клинков из обычной углеродистой стали заостренное лезвие выкрашивается уже при заточке – как бритву, его заточить нельзя, а булат затачивали до остроты бритвы, и он сохранял свои режущие свойства после того, как побывал в деле. Такое возможно лишь тогда, когда сталь обладает одновременно высокой твердостью, вязкостью и упругостью – и в этом случае лезвие клинка способно самозатачиваться. Булатная сабля легко сгибалась на 90-120 градусов, не ломаясь. Есть сведения, будто настоящий булатный клинок носили вместо пояса, обматывая им талию.

Слитки литого булата в виде разрубленных лепешек «вутцев» привозились из Индии в Сирию, где в городе Дамаске из них выковывали эти сказочные клинки. Но индийская булатная сталь стоила очень дорого, и сирийские кузнецы изобрели сварной булат, правильно определив, что булат - первый созданный человеком композит, состоит из частиц твердой углеродистой стали в матрице из мягкой и упругой низкоуглеродистой стали. Дамасская сталь получалась путем многократных проковок в разных направлениях пучка из стальных прутков разной твердости. Качество клинков из сварной дамасской стали было по тем временам очень высокое, но такого сочетания прочности и упругости как в оружии из литого индийского булата сирийским кузнецам добиться не удалось.

Еще один центр производства качественных клинков образовался в средние века в Японии. Японский булат обладал каким-то необыкновенным качеством железа, которое после целого ряда проковок приобретало даже более высокую твердость и прочность, чем дамасская сталь. Мечи и сабли, приготовленные из этого железа, отличались удивительной вязкостью и необыкновенной остротой.

Уже в наше время был сделан химический анализ стали, из которой изготовлено японское оружие XI-XIII веков. И древнее оружие раскрыло свою тайну: в стали был найден молибден. Сегодня хорошо известно, что сталь, легированная молибденом, обладает высокой твердостью, прочностью и вязкостью. Молибден – один из немногих легирующих элементов, добавка которого в сталь вызывает повышение ее вязкости и твердости одновременно. Все другие элементы, увеличивающие твердость и прочность стали, способствуют повышению ее хрупкости. Естественно, что в сравнении с дамасскими клинками, сделанными из железа и стали, японские легированные мечи и сабли казались чудом. Но значит ли это, что японцы умели в то далекое время делать легированную сталь? Конечно, нет. Что такое легированная сталь, они даже не знали, так же как и не знали, что такое молибден. Руда, из которой древние японские мастера выплавляли железо, содержала значительную примесь окиси молибдена. Выплавленное из обогащенных молибденом «песков» кричное железо проковывалось в прутья и закапывалось в болотистую землю. Время от времени прутья вынимали и снова зарывали, и так на протяжении 8-10 лет. Насыщенная солями и кислотами болотная вода разъедала пруток и делала его похожим на кусок сыра. Тем самым из заготовки удалялись вредные примеси, быстрее разъедаемые болотной водой. Затем разогретую заготовку японский кузнец проковывал в тонкую полосу, сгибал, опять проковывал и так несколько тысяч раз! Но и японские клинки, при всей их выдающейся остроте и прочности, не обладали качествами индийского булата, особенно упругостью.

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 конце XII века клинки из литого булата высшего качества «табан» 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 XIV – XV веках секрет производства литого булата и изготовления из него холодного оружия был окончательно потерян. Европейские кузнецы не смогли до конца разгадать секрет производства даже дамасской сварной стали и больше преуспели в производстве клинков из однородной (гомогенной) стали с имитацией рисунка булата на поверхности клинка. Особенно широко развернулось производство подделок под булат в XVIII-XIX веках. В это время в Европе научились производить высокоуглеродистую литую сталь, и западноевропейские мастера, оставив попытки раскрыть секреты производства сварочного булата, начали изготовлять из нее довольно хорошее холодное оружие. В Италии (Милан), в Испании (Толедо), в Германии (Золинген), во Франции (Льеж) и даже в Англии стали широко производить «ложный булат». «Ложные булаты», особенно золингеновские и толедские, приобрели известность благодаря высокой степени полировки и красивыми узорами, которые наносились на клинки различными методами. Ремесленники, рисующие декоративные узоры на металле, назывались «дамаскировщиками», а клинки «ложного булата» - «дамаскированными». Многие «дамаскированные» клинки были не очень высокого качества, поскольку они изготовлялись из обычной шведской или английской углеродистой стали.

Не одно столетие металлурги всех стран и народов пытались выплавить булатную сталь, но злополучная тайна никому не давалась. В XIX веке учеными-металлургами предпринималось множество попыток раскрыть секрет литого булата, даже великий английский ученый Фарадей безуспешно бился над решением этой задачи. Но получить литой булат, не уступающий по свойствам индийскому вутцу, удалось только русскому ученому, горному начальнику златоустовских заводов П.П. Аносову в 40-ых годах XIX века. Сохранившийся до наших дней аносовский булатный клинок, перерубает гвозди, гнется в дугу и на лету перерубает газовый платок. Секрет древних индийских мастеров открыт? И да и нет. После смерти П.П. Аносова, не смотря на оставленный им подробный рецепт, воспроизвести литой булат не удается никому!

Уже в наше время, златоустовские металлурги вновь попытались воскресить технологию производства булата. Сложны и длительны были эти поиски, но узорчатая сталь вновь была получена, хотя полностью повторить аносовский булат не удалось. Легендарная упругость клинков достигнута не была.

Современные качественные легированные стали превосходят булат по всем показателям: прочности, упругости, режущим свойствам, но добиться таких выдающихся свойств в одном образце не удается и сейчас. Тайна индийского литого булата ждет своей разгадки!

www.perunica.ru

Булатная сталь | Мир металлов

Булатная сталь. О чудесных свойствах булатной стали рассказывают легенды. Воспоминания о ней находим в записях историков, монахов, в романах. Первые сведения о булате дошли до нас от участников походов Александра Македонского. Было это 2300 лет назад. Родиной булата является Индия. Несколько позднее искусством получения булатной стали овладели мастера Сирии (дамасская сталь) и Испании (толедские шпаги). Имеются документальные данные о том, что на Руси также было налажено производство сабель и кинжалов из булатной стали.

К концу XVIII в. секреты производства булатной стали были утеряны. Какие же свойства характерны для булатной стали? Легенды говорят, что клинком из булатной стали можно было легко разрубить железо, при этом не оставалось никаких следов на лезвии, а шпаги можно было завязать в узел, а затем развязать и прямолинейность холодного оружия не нарушалась.

О чудесных свойствах булатной стали — твердости, прочности и упругости — рассказывают легенды. Вот некоторые из них.

В конце IV в. до нашей эры Александр Македонский и индийский царь Пор во главе своих войск встретились на реке Гидаспу. Кровопролитная битва для индийцев закончилась трагически — индийские войска были разгромлены, а царь Пор, отважно сражавшийся и смертельно раненный, попал в плен. Александр Македонский был изумлен — доспехи царя не имели ни царапин, ни вмятин от копий и стрел. Панцирь был выполнен из металла исключительной твердости. Из такого же металла были сделаны и индийские мечи. После похода Александра Македонского в Индию способы получения высокопрочный мечей через Сирию и Персию проникли в Европу. Персы называли такую сталь «пулат», а европейцы — «булат».

В романе В. Скотта «Талисман» рассказывается о состязании между английским королем Ричардом Львиное Сердце и султаном Саладином. Булатная сабля Саладина рубила железные копья пополам и свободно рассекала подброшенное в воздух шелковое тонкое покрывало.

Какая же сказка без обмана, какая легенда без преувеличения? Это свойственно всем временам, всем народам. И хотя преувеличиваются, идеализируются те свойства и особенности, которые сочинителям и сказателям особенно импонируют, приписываемые легендами булату свойства недалеки от истины. А поэтому желание вернуть утраченные секреты производства булата было, видимо, не меньшим, чем желание средневековых алхимиков открыть секрет получения золота.

В 1837 г. талантливый уральский металлург П.П.Аносов раскрыл утерянный в средние века секрет изготовления булатной стали и изготовил первый булатный клинок. «Полоса булата сгибалась без малейшего повреждения, издавала чистый и высокий звон. Отполированный конец крошил лучшие английские зубила...» — так записал П. П. Аносов.

В чем секрет получения булата? Однозначного ответа не может быть, так как существовало несколько разновидностей булатного оружия. Так, например, в XII в., когда техника изготовления булатных клинков достигла своего совершенства, выше всего из холодного оружия ценились японский булат, дамасская сталь и индийский булат.

Японский булат отличался тем, что содержал молибден. Это древняя легированная сталь. Очевидно, японские мастера заметили, что из добытой в определенном месте руды сталь получалась особо твердой и вязкой. Так за шесть столетий до открытия молибдена японские металлурги уже получали молибденовую сталь и применяли ее для изготовления холодного оружия.

Секрет дамасской стали (ее тоже называют булатом) заключался в том, что клинки изготовлялись из композиционного материала, в котором чередовались полоски малоуглеродистой и высокоуглеродистой стали. Некоторые клинки содержали до 1000 таких слоев. Такую сталь называли также сварочным булатом. Сварочный булат имел высокие механические свойства, но уступал индийскому булату— «настоящему литому булату», как писал П. П. Аносов.

На Кавказе многие столетия центром изготовления оружия из сварочного булата являлся Тифлис (Тбилиси). Наиболее известен был булат мастера Георгия Элизарошвили. М. Ю. Лермонтов в одном из вариантов стихотворения «Поэт» писал:

В серебряных ножнах блистает мой кинжал —Геурга старого изделье.Булат его хранит таинственный закал,Для нас давно утраченное зелье.

В Эрмитаже (г. Ленинград) и Историческом музее (г. Москва) хранятся образцы холодного оружия из грузинского сварочного булата, выполненные мастерами из семьи Элизарошвили.

Секрет индийского булата заключался в насыщении стали большим количеством углерода (до 1,5%) и в особой технологии ковки. Высокое содержание углерода приводило к появлению в стали цементита, карбида железа — фазовой составляющей, обеспечивающей стали высокую твердость. Особенность технологии ковки заключалась в том, что в узком температурном интервале (715—725 °С) ударами легкого молотка пластинки цементита ориентировались в «сетчатую» или «коленчатую» форму. Такое строение обеспечивало сочетание изумительных качеств: твердости и вязкости.

Необходимо отметить, что в настоящее время разработано много способов получения сталей, по свойствам превосходящих свойства булатной стали. Это — одна из причин, по которой сегодня изделия из булатной стали не производят. Второй, наверное главной, причиной является индивидуальность производства изделия и, как следствие, высокая цена изделий из булатной стали. Представление о высокой цене булатного холодного оружия можно составить из таких данных. В середине XVII в. булатная сабля на Руси стоила 8000— 10 000 р. золотом, а рабочие железных заводов на реках Тагил и Ней-ва в Верхотурском уезде получали по пятиалтынному в день. Поскольку алтын — медная монета в 3 коп., то можно подсчитать, что сумму, необходимую для покупки такой сабли, рабочий «железного завода» мог заработать за 200 лет, не расходуя при этом полученные деньги ни на что другое.

В настоящее время железоуглеродистые сплавы, в которых углерода содержится до 2,14 %, называют сталями, свыше 2,14 % — чугунами.

Железо и сплавы на его основе являются самыми дешевыми металлами, и в то же время они обеспечивают в основном нашу технику самыми высокопрочными, жаропрочными и износостойкими изделиями.

Существует много классификаций сталей, группирующих их многообразие по различным признакам. Самая простая классификация: стали углеродистые и стали легированные (от немецкого legieren — сплавлять). В легированные стали для придания желательных свойств вводятся определенные (легирующие) элементы.

metalls.info

Статьи о булате

   Подборка статей о булате, опубликованная в журнале "Техника - молодёжи", № 2 за 1986 г., с.46-51

   ЗА СЕМЬЮ ПЕЧАТЯМИ?

   Евгений КРЮЧНИКОВ,    физик    г. Кимры Калининской обл.

    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 (её ещё называют "дамасской") ходит по белу свету более двух тысячелетий, будоража не только умы учёных 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 XX века! Века, демонстрирующего миру такие взлёты 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 копьё, а Саладин подбрасывает в воздух вуалевый платок и рассекает его саблей на две половинки. Другие легенды "берут ещё 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 чёрном фоне. К высшему - персидские и индийские булаты (хоросан, табан) с крупным сетчатым и коленчатым узором на тёмном фоне с золотистым отливом. А лучшим из лучших считается булат "кара-табан", что в переводе с персидского означает "чёрный 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 твёрдостью, 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°С 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. 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°С) или тёмно-вишнёво-красного (650°С)? Что-то не очень верится. Тогда в чём же дело?     Вопросы, вопросы…    Ответить на них ещё 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 определённостью 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 поперёк, 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 ещё в XV веке умели изготавливать зеркала из хорошо обработанной, отполированной платины. Но как они это делали, ведь температура плавления платины 1769°С, она сваривается и поддаётся ковке только при белом калении? Спрашивается: где ацтеки брали такую температуру?     И т.д., и т.п.  &nbsp Да, но почему же мы, живущие в конце ХХ века, проникшие в святая святых материи - в атом, ген, нашедшие непостижимые связи вещества, встаём всё 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 шёл правильным путём. А может, над нами всё-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?     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 неё и знаем, чего хотим: сделать то же самое. Древний металлург эту сталь никогда в глаза не видел, он только желал получить её 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 шёл 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 определённые 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° уже изменяет свойства стали. Ещё важнее зафиксировать температуры при отпуске - ошибка в 2-3° уже ухудшает упругость стали определённого 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 приёмами, о которых мы сегодня не имеем понятия.     Так вот главный вопрос: к изготовлению булатной стали и изделий из неё древние металлурги пришли случайно или нет? Действовали ли они целенаправленно или для них самих было неожиданным то, чего они добились? Мне лично в случайность что-то не верится. И если они действовали целенаправленно, то остается только восхищаться их знаниями, опытом и великой одержимостью настоящих созидателей.

*       *       *

   Врезка:  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 углём 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.

   НЕ ТАЙНА, А ТАЙНЫ...

   Леонид ЛАРИКОВ,    профессор, доктор технических наук, заслуженный деятель науки УССР    г. Киев

    Многие исследователи пытались и сейчас пытаются восстановить древнюю технологию изготовления булатного оружия, так как это представляет не только исторический, но и практический интерес. Однако основная труд-ность 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 дешёвыми и доступными в связи с широким распространением железных руд.     В конце IV века до н. э. Александр Македонский во главе большого войска отправился завоёвывать Индию. Из-за разобщённости 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 определен-ной 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 твёрдостью стали. Данные археологии свидетельствуют, 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 переплетённых проволок железа и стали. За счет разницы в цвете этих материалов на поверхности полос после их легкого протравливания появлялся узор трех типов - полосатый, "ёлочка" 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? Академик Л. Ф. Верещагин считал: то, что случайно найдено путём экспериментов и еще не осмыслено, не понято людьми, принадлежит им только наполовину. Например, древнему человеку выпала большая удача - он нашёл 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 ещё во второй половине прошлого 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 нашего 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.     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 приёмы 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 режим термомеханической обработки, цементации, закалки и отпуска стали, которые они держали в секрете. 3а 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 ещё никому не удалось достичь легендарной упругости булатных клинков".     О разгадке одного из таких секретов - технологии изготовления наиболее высокоуглеродистого и наиболее древнего индийского булата - рассказывает кандидат технических наук В. Р. Назаренко.

   ЧЕРЕЗ ТЕРНИИ К БУЛАТУ!

   Василий НАЗАРЕНКО,    кандидат технических наук    г. Киев

    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 чёткого 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 её 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, твёрдостью 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 её, 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, твёрдости 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 темпе-ратурах (850 - 650°С), закалкой в горячем сале и отпуском в горне по цвету - от синего на обухе (300°С) до жёлтого 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". 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 остаётся в железе как бы во взвешенном состоянии. Твёрдая 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 определённого 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 определённой прочности и твердости обеспечить пластичность и узорчатость, которая, по моему представлению, могла быть достигнута за счёт 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 твёрдость, 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. Крючников, 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 счёт прибавления в шихту углеродсодержашего 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 её 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 Донецкого политехнического, 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.     При проведении своих опытов я старался максимально увеличивать содержане 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 чёрном фоне с золотистым отливом.     В заключение скажу: мы подошли к такому рубежу, когда к работе по получению булата должны подключиться специалисты необходимого профиля - металлурги-плавильщики, кузнецы и прокатчики, термисты и металловеды, металлофизики, технологи и механики. С этой целью Институт проблем материаловедения Академии наук УССР заключил договор о социалистическом содружестве на разработку и внедрение промышленной технологии производства булатной стали. Так что будут проведены не только лабораторные плавки, но и налажено её промышленное изготовление. А параллельно будут идти дальнейшие исследования и изучение структуры и свойств искомого, как изящно назвал булат Е. Крючников.

   Вот так выглядит булатная сталь с содержанием углерода 2,08% (слева) и 3,1% (справа).

 

   ОТ РЕДАКЦИИ

   Публикуя подборку материалов о булате, мы хотели бы заметить, что интерес, проявляемый сегодня к этому древнему виду стали, не только исторический. Дело в том, что идеи, заложенные в выборе компонентов для получения булата, в способах его производства, и сегодня служат научной основой для разработки самых различных технологических процессов получения сталей, сплавов и композиционных материалов с высокими и зачастую превосходящими булат характеристиками.     В "Основных направлениях экономического и социального развития СССР на 1986-1990 годы и на период до 2000 года" предусмотрено повышение качества продукции на основе всемерного повышения использования достижений научно-технического прогресса. 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.

На главную

bubomix.narod.ru

Архангельские.РФ - Статья 17 - БУЛАТ. ИСТОРИЯ, ТЕХНОЛОГИЯ, СУТЬ

← Статьи

БУЛАТ. ИСТОРИЯ, ТЕХНОЛОГИЯ, СУТЬ

 

Что такое булат? Принято считать, что родиной булата является Индия,однако по легенде производству высококачественной стали индусов научило спустившееся в Пенджаб откуда-то с Гималайских гор племя лохар, образовавшее чтимую касту кузнецов. Достоверно не известно, когда это произошло, но еще Плутарх писал, что цари некоторых местных племен подарили Александру Македонскому, в 4-м веке до Р.Х., вторгшемуся в Пенджаб, сто талантов (2.5 тонны) индийской стали, грубо выплавленной и прокованной в бруски. 

 

Индийский палаш кханда

 

Изначально слитки индийской клинковой стали, привозимые для исследований в Англию, называли «вутц» (Wootz). Впервые этот термин появился в печати в 1795 году в сообщении Английской Королевской академии об индийской стали. В последнее время слово «wootz» понимают как английскую транскрипцию дравидских (не индоевропейских) слов, обозначающих сталь. 

 

Коллекция И.Д. Таганова

1. Слитки вутцев. 2. Заготовка индийского оружейного арсенала, сваренная кузнечной сваркой из нескольких легковесных слитков

Помимо “вутца”, в литературе используется название древней литой стали “пулад” и «фулад». Возможно, слово «фулад» отображает внешний вид узорчатых, цветистых клинков, поскольку в санскрите,а позже и в хинди, тамильском и фарси слово "фул" значит цветной. Так,название разрисованного полосами тигра - «фуль».

Есть и иная версия о происхождения этого термина. В тюркском «бул»-это плод, шишка (отсюда «булава»), и тогда булат значит слиток, ядро. В древнетюркском «бул/а/» – еще и варить, а "булатмак" - вареный. В таком варианте булат - это «сваренный» (в тигле). Может быть, происхождение похоже звучащих слов-терминов «фулад» и «булат» разное? 

 В этимологии названия «булат» сегодня более-менее общепризнанным все же считается «индийский след». На хинди, современном официальном языке Индии, phaulad имеет значение стали. По версии, озвученной Анной Фейербах в статье «История дамасской стали», в древнеиндийском языке санскрите частица «пу-» имеет значение «очищение», а в индоарийских диалектах существует слово для обозначение железа - «лоха». Итак,если допустить родство названия литой тигельной стали «пулад» и древнего индоарийского термина «пу-лоха», то можно принять перевод слова «пулад» как «очищенное железо» - очищенное от слабости.

Дело в том, что кричное мягкое железо называли «женским железом», т.е. слабым и отчасти нечистым. Кузнецам-металлургам, конечно же, для изготовления оружия и инструментов хотелось получать сильный, твердый металл. Аль-Кинди, автор книги «О различных видах мечей и железе хороших клинков и местностях, по которым они называются»,в 9-м веке ясно заявляет, что это очищение происходит во время плавления железа с добавлением некоторых веществ, для уменьшения мягкости. По его словам, плавку продолжают до тех пор, пока металл не станет сильным, гибким и способным образовывать узор. 

С древнейших времен именно по узору различали более 30 сортов булата (статья "СОРТА БУЛАТА").Аль-Кинди писал, что глядя на узорчатую сталь, видишь ее как снаружи, так и внутри. Павел Аносов придавал узору не меньшее значение и утверждал, что «...опытный азиатец не ошибется в выборе клинка без пробы и по одному узору определит,вязок булат или хрупок,тверд или мягок, упруг или слаб». Таким образом, неизменный спутник классического булата - различимый невооруженным глазом узор того или иного вида. При этом необходимо понимать, что резкой границы между сталью и булатом не существует, но по мере нарастания величины, четкости и степени упорядоченности узора булата возрастает и его качество, отличие от «просто стали». Макронеоднородность, проявляющаяся в виде упорядоченного узора – суть и смысл булата, причина всех его свойств и особенностей. 

Можно сделать очевидный вывод, что многообразие узоров и, следовательно, сортов исторических булатов, определялось главным образом двумя основными факторами: 

а) составом и структурой булатного слитка

б) приемами ковки клинка

Основой для изготовления булата того или иного сорта являлось, конечно же, производство исходных слитков. Что ж, начнем с начала, буквально от печки. Наиболее сложным было изготовление достаточно огнестойких тиглей. Так, в Индии и в Шри-Ланке (Цейлоне) применяли смесь обычной красной гончарной глины и рисовой шелухи. При обжиге шелуха углефицировалась и получалась глино-графитная огнеупорная смесь. Иногда в качестве наполнителя могли использовать коровий волос. Эти включения дополнительно скрепляли материал тигля, образуя своеобразную арматуру.Армирование было необходимо, потому что при нагреве уже до 1100 градусов обычная красная глина размягчалась настолько, что тигли-горшки теряли форму и оплавлялись. Следовательно, выплавлять сталь с высоким содержанием углерода металлурги древности были просто вынуждены вследствие ее относительной легкоплавкости – если для расплавления железа его нужно нагреть до 1539 градусов, то сталь с содержанием углерода в 1.5% плавится уже при 1450 градусах.

Но существовали и методы изготовления более огнеупорных тиглей. В той же Индии, в центральных ее районах, для тиглей использовали весьма огнеупорную глину, а на арабском Востоке даже рекомендовали применять природный корунд, материал крайне высокой теплостойкости.Например, писали, что тигель надо делать двойным– внутренний слой из смеси пыли яхонта (корунда) с известняком, а снаружи обмазать его глиной. Если природных огнеупоров для изготовления тиглей поблизости не было, то их привозили издалека. 

Далее, когда трудности с печами и тиглями были решены, возникал вопрос о том, что плавить в этих тиглях, какую шихту использовать. И здесь существуют прямые указания древних авторов и очевидцев на различия в путях и подходах. В наиболее общем виде можно выделить три способа выплавки клинковой стали, а именно арабский, индийский и иранский.

Арабский метод представлял собой двухступенчатый процесс, в котором сначала из железа путем сложной тигельной цементации/науглероживания получали весьма грязную расплавленную сталь, а затем ее очищали путем дальнейшего сплавления с известковыми флюсами.

Омар Хайям в книге «Норуз-наме» привел способ выплавки, который сам он приписывает Аристотелю. Надо было приготовить смесь из 0.5 кг мягкого железа,одной части магнезии (сульфат магния), одной части коралла и одной части яри-медянки (соль меди). Из общего количества взять 1.5 кг этой смеси и расплавить в тигле. Затем к каждым 500 граммам железа в этом расплаве добавить 250 граммов мелкой смеси из одной части руты, одной части чернильных орешков, одной части дубовых желудей, одной части перламутра и четырех частей шпанских мушек, после чего раздуть огонь, чтобы железо растворило эту смесь. Затем остудить и делать из этого состава мечи. Довольно подробные указания, вот только он не сказал, сколько должна весить каждая «часть»…

Более точно схожий способ описывает Аль-Кинди. Он рекомендовал положить в каждый тигель по 2.2 кг лошадиных подков и гвоздей от них,по 33.5 грамма медной окалины, золотистого марказита (серный колчедан, полисульфит железа) и мягкой магнезии (сульфата магния).Тигли с этой смесью накрывали крышкой,ставили в печь и раздували меха до тех пор, пока все не расплавится. Затем следовало засыпать в расплав дробленую смесь из мироболаны (плоды индийского дерева Terminalia chebula), корок граната, соли теста (соды?) и жемчужных раковин, каждого вида по 13,5 граммов. Вслед за этим в течение часа сильно раздували огонь в горне под тиглями (в печь ставили сразу несколько) - как сказано, самым безжалостным образом, а затем дутье прекращали. После остывания слитки извлекали из тиглей. 

 Обработка расплава известковым флюсом из кораллов и перламутра обеспечивала, вероятно, как раскисление металла, его дегазацию, таки очищение от вредных примесей серы. Которой, кстати, в шихтеи по Хайяму/Аристотелю и по Аль-Кинди было немало и ее туда целенаправленно добавляли на первой стадии выплавки в виде различных сернистых соединений. Вероятно, для резкого ускорения процесса цементации и окисления шлака. 

Возникает практический вопрос – как в раскаленной печи открыть обмазанную глиной крышку тигля и засыпать туда порошкообразную смесь? Не знаю, как эту проблему решали в древности, но можно сослаться на свидетельство переводчика Генштаба Дмитрия Сучкова, наблюдавшего за процессом выплавки клинковой стали современными бедуинами. Они ставили в печь сразу два запечатанных тигля – в одном шихта с железом, в другом лишь разный флюс. Когда в первом тигле содержимое расплавлялось, с обоих горячих тиглей снимали крышки и переливали жидкость в тигель с золой. Затем наполненный тигель снова ставили в печь и жарили еще какое-то время. Сабельный клинок, откованный из полученного таким образом металла, перерубил сверток войлока с железными проволоками, но почему-то все же не устроил кузнеца. Он сказал, что этот клинок не угоден Аллаху и перековал его в бытовой тесак.

Таким образом, можно сказать, что двухступенчатый процесс выплавки, состоящий из науглероживания металла и последующей очищающей обработки расплава флюсами вполне традиционен на арабском Востоке.

 

 Узор булата афганского клинка

В Индии применяли принципиально другую, рудную технологию выплавки булата. Аль-Бируни в 10-м веке передает сведения, что самое дорогое оружие ковали из металла, получаемого тигельной плавкой кристаллической буры и руды - красного песка, добываемого в Северной Индии. Много позднее, в 19-м веке, директор англо-индийской металлургической компании Сесиль Шверз (Сесиль Риттер фон Шварц),изучал методы производства «вутца» и привел рецепт прямого получения тигельной стали также непосредственно из руды. Сведения о выплавке булата в Индии он почерпнул из старинного трактата «Аини-Акбари» (Правление Акбара), написанного в 16-м веке Абуль Фазл ибн-Мубараком для шаха Акбара.

Согласно этому рецепту, в тигель вместе с древесным углем и остеклованным флюсом следовало засыпать смесь мелких частиц двух руд - бурого и магнитного железняка, а именнотри части магнитного железняка и две части бурого. Плавка длилась около суток и в результате получались слитки очень твердой стали.

Таким образом, индийский метод заключался в выплавке клинковой стали непосредственно из руды. 

 

Узор индийского клинка

Как видим, методы получения узорчатого клинкового металла в арабском мире и в Индии сильно отличались. Еще более отличались от технологий этихстран способы выплавки в Иране и Афганистане, получившие условное название иранского метода.Он заключался в совместной плавке железа и чугуна. Например, таким методом в Герате издавна выплавляли слитки булата, называемые «гератскими яйцами». Для этого тигель набивали смесью железа и чугуна, именуемого «даус», а получаемый металл называли фулад, из которого и ковали мечи. 

Производство булата путем совместного плавления чугуна и железа в Иране-Персии сохранилось даже до середины 19-го века.Такой процесс в «Горном журнале» за 1841 год описал посетивший Иран штабс-капитан Масальский. В огнеупорный тигель закладывали измельченную смесь старого, бывшего в употреблении железа и зеркального марганцовистого чугуна в соотношении 1 часть чугуна на 3 части железа.Соответственно, среднее содержание углерода в металле составляло около 1%.Плавка продолжалась 5-6 часов, после чего дутье прекращали и дожидались, пока печь «затихнет». Все отверстия печи тщательно замазывали, и тигель медленно остывал в тлеющих углях в течение 3-4 дней. 

 

Иранский клинок

Здесь можно вспомнить удивление хорезмийца Аль-Бируни, которыйв 10-м векеу своих современников неоднократно встречает упоминания о мечах, изготовленных… из чугуна. «И если бы мы не знали, что «даус» не годится для того, чтобы из него одного только изготовлять мечи, и что он не выдерживает удара, то мы непременно подумали бы о мече Абу-л-Абйада аль-Абси, который говорит: «Нет у меня ничего, кроме белого блестящего меча из воды железа». И в другом месте Бируни пишет:«Создали румийские (византийские) кузнецы белый меч из воды черного железа». Упоминаемая здесь «вода железа» – это «даус» (букв. «то, что вытекает»), легкоплавкий и жидкотекучий чугун. 

Аль-Бируни обобщил известные на то время технологии получения сталей разного состава с использованием чугуна. По его словам, «существует два типа сталей,выплавляемых разными способами. По первому способу в тигле плавится нармахан-железо и даус-чугун на спокойном огне, и оба они при этом соединяются так, что неразличимы один от другого. Такая сталь пригодна для напильников и тому подобных вещей.

По второму способу плавка в тигле проводится так, что между ними не происходит полного слияния, и частицы их обоих располагаются вперемежку, так что каждая в отдельности ясно видна по их двум оттенкам. Называется этот узор фиринд, и многие люди соперничают в том, чтобы обладать клинками с фириндом.»

Это описание примечательно тем, что ученый вполне ясно указывает на один из принципов образования некоторых булатных узоров, которые образуются из-за неполного расплавления и смешения железа и чугуна. (статья "РУССКИЙ БУЛАТ")

Слиток фиринда

В трактате Аль-Тарсуси, составленном для султана Саладдина, про тигельную узорчатую сталь говорится так: «Фулад - самое смертоносное, самое мощное, самое высокое из всех изделий. Составы его бывают чрезвычайно разнообразны, и обработка меняется от перемены состава».

Практик из Златоуста В.Ю. Герасимов после долгих споров с современными мастерами о том, какой состав был у «подлинных» булатов, объединил в одну таблицу доступные данные о проводимых учеными исследованиях исторического оружия 17-19-го веков. Некоторая часть интересных данных, полученная другими исследователями, но не опубликованная в научной печати, в таблицу не вошла, также нет данных и о составе более древних булатов, но на ее основе все же можно делать практические выводы. 

 

Так, из таблицы следует, что среднее содержание углерода в классических булатах составляет 1.5% при крайних значениях 0.9-1.97%С.При этом в булатах отмечено и повышенное содержание фосфора - в среднем по 0.12%. Если исключить из подсчета среднего содержания фосфора булаты с обычными низкими показателями (вероятно, изготовленные из иного сырья), то стандартным для древних булатных клинков будет показатель 0.15% фосфора. 

Очевидно, что в арабском, индийском и иранском методах производства отличались и сырье, и итоговые структуры получаемых слитков. Вид и величина узоров булата, полученного расковкой этих слитков,помимо их химсостава в немалой степени зависит от величины и формы кристаллов в слитке.

При очень медленном охлаждении зерна-кристаллы металла, т.н. «дендриты» (от греческого слова «дерево»), могут быть очень большими. Выросший в усадочной раковине стотонного слитка т.н. «кристалл Чернова» имел высоту около 30 сантиметров и весил несколько килограммов. Подобные тяжелые промышленные слитки остывают десятки часов, поэтому исследователь булата начала 20-го века Н.И. Беляев совершенно справедливо заметил, что если считать булатом медленно охлажденный «восточный» слиток, то с не меньшим правом булатом можно назвать обыкновенную промышленную болванку. 

В реальных слитках булата, вес которых редко превышал 2-3 кг, замедленная скорость охлаждения достигалась тем, что сталь после расплавления не выливали в изложницу, а оставляли остывать вместе с тиглем в печи. В этом случае тигель находился в толще раскаленного тлеющего угля, и расплав кристаллизовался замедленно. 

 

Кристалл Чернова

Помимо размеров, в зависимости от направления теплоотвода и скорости охлаждения стальные кристаллы могут иметь и разную форму - от округлой (равноосной), когда оси-ветви кристаллов-дендритов образуют как бы иглы стального противотанкового «ежа», до длинных и тонких столбчатых кристаллов, часто пронизывающих весь слиток насквозь, которые похожи на обрезки колючей проволоки. Понятно, что узоры клинков, откованных из слитков даже с одинаковым химсоставом, но с «зернистой» или «проволочной» структурой, будут сильно различаться друг от друга. В зависимости от режимов плавки и охлаждения, образующие узоркарбиды могут выделяться как по общей поверхности сравнительно небольших дендритов, образуя т.н. цементитную сетку, так и группироваться между ветвями более развитых кристаллов.

 

Верх и дно 2-х килограммового слитка с дендритной структурой

Структуры слитков металла, полученного при полном расплавлении шихты, в зависимости от исходных материалов и применённой технологии их плавки, могут быть очень разными. Мохаммад-Али-Заремшан, смотритель оружейных цехов в Исфагане в правление шаха Аббаса,в своем трактате «Поучения и наставления в ремесле» описывал качество получаемых слитков так:

«После выжигания крицы и остывания ее имеешь ты случай узнать, сколь верен был путь, избранный тобой в этом случае - верно ли подобрал ты состав и употребил время.

Если ядро подобно видом своим лежалому плоду или похоже на измытый дождями туф, имеет налет тубала (шлака) - зря провел ты часы в ожидании милости от Всевышнего. Труд твой был напрасен и пуст.

Если же ядро, тобой полученное, имеет вид речного камня, выглаженного текущей водой, и не побито ни шлаком, ни камнем, ни окалиной - вознеси хвалу Аллаху за научение и удачное завершение!»

Очевидно, что по внешнему виду ядра-слитка можно судить ополноте удаления из расплава шлака и газов, о достаточности времени протекания этих процессов и об общей пригодности слитка к последующей ковке.

«Затем разрубиядро от верха к низу через сердцевину ее, вычисти и выгладь, после чего опусти в травитель. Если увидишь ты, что зеркало (лицо) крицы покрыто мелкой сеткой или усыпано песком - не велики твои успехи, ибо наибольшее, что возможно - сделать из этой крицы «кум» или «акбар». Если же Повелитель благословит руку твою - то сможешь дерзнуть и создать огнем и молотом «мухаввас».

Структура слитка в виде мелкой карбидной сетки или россыпи песка (обособленных крупных карбидов) свидетельствует о практически равномерном распределении углерода в объеме металла. Если просто расковать, то получим невыразительный строчечный узор, и лишь тщательнойдальнейшей ковкой из таких слитков можно получить некую более сложную неоднородность. 

 

 Карбидная сетка в слитке  Россыпь карбидного "песка"

 

Узор булата низкого сорта элиф-стамбул

«Если же лицо крицы имеет в себе сплетение, подобное клубкам змейили же налету инея на песке - велик успех твой, ибо получил ты «мадж»". 

Более высокое по качеству строение слитка образовано мощными осями дендритов и выделений карбидов на них (иней на песке).

 

Иней на слитке

 

«Инистый» сросток дендритов. Из книги Н.И.Беляева

 

Дендритный узор афганского клинка

 

Узор современного булата Сергея Лунева

«Если же лицо крицы будет подобно яхонту или гагату, или же уподобится лепесткам чайной розы,то так на клинках, прозываемых «нилабанд» или «ахак»».

Переплетение кристаллов как в клубках змей, или дымчатые проявления неоднородности как в гагате (не путать с агатом), встречаются весьма редко, и я лично до сих пор не могу выявить закономерность в их образовании. Возможно, играет роль конвективное перемешивание расплава при его застывании, о чем в начале 20-го века писал проф. Виноградов:«Так как прекращение плавки происходит в момент, когда твердые массы только что растаяли и жидкость, безусловно, не однородна, то следуемое за этим понижение температуры содержимого тигля сказывается в кристаллизации прежде всего этих менее углеродистых, не успевших вполне раствориться потоков, вокруг которых, как центров кристаллизации, происходит при понижении температуры дальнейшая кристаллизация. 

Из проведенных опытов следует, что при условии прекращения плавки в тот момент, когда в жидкой, богатой углеродом массе еще присутствуют куски нераспустившегося бедного углеродом металла, при последующем замерзании жидкости как результат неоднородности жидкости получается неоднородный слиток, что и подтверждает верность моего взгляда о неоднородности жидкости как основе булатного узора».

Само же название сорта «ахак» обозначает пепельно-серый, с отливом в голубизну цвет металла, что может свидетельствовать о его особом химсоставе.

 

Итак, общий смысл ухищрений древних мастеров Востока понятен. Все методы получения слитков – арабский, индийский, иранский, представляют собой всего лишь тот или иной способ получения собственно качественной стали. Ни в одном описании не содержится каких-то необычных приемов, не поддающихся внятному объяснению с точки зрения современной металлургической науки - исключая, впрочем, некоторые нюансы технологий, по которым древние получали редкие и ценимые для них самих сорта булата, которые мы пока получаем лишь случайно. Если получаем вообще…

  

Узоры современных булатов из России и Бельгии. Редкие узоры…

 

www.arhangelskie.com

Где и как закалялась булатная сталь: исторические предпосылки качества

Булатная сталь – это сталь самого высокого качества. Именно из нее изготавливается боевое оружие. Ножи из такой стали обладают большой упругостью и вязкостью, сочетание этих двух характеристик позволяет  ножу обладать высокими режущими качествами.

Булатная сталь - это литая углеродистая сталь, которая обладает специфической структурой. Твёрдость клинка из булата после термообработки составляет 64 HRC.

Булат vs Дамаск

И булат, и дамаск – это достаточно близкие по виду и характеру красивые стали. Дамаск образуется за счет сковывания нескольких пластин различных металлов. Это делается следующим образом: берутся несколько тонких пластин и проковываются несколько раз, после этого металлы смешиваются и образуется дамаск.

Булатную же сталь варят. Секрет данного металла состоит в составе и пропорциях сплава. Во время варки обращают внимание на любую мелочь. Сплав металлов должен свариться, но не быть слишком передержанным на огне. Дальнейшая обработка сплава зависит от предпочтения мастера. Можно расковывать весь слиток, а можно резать его вдоль или поперек, от этих действий будет зависеть будущий рисунок и прочность клинка.

Откуда пришла булатная сталь?

Булатная сталь пришла из Индии. В Индии, как известно, люди могут медитировать десятилетиями или делать один меч несколько лет. Например, у старых индусских кузнецов молоты больше были похожи на молоточки, соответственно и времени больше было на работу. Ковавшие оружие кузнецы щепетильно относились к секретам булата и технологии его изготовления. Они передавали знания только из уста в уста старшему сыну. Это делалось не просто так: даже в древние века существовал всемирный рынок вооружений с достаточно сильной конкуренцией.

Несколько позднее, после Индии, искусством изготовления булатной стали овладели мастера Сирии и Испании. В настоящее время имеются документальные данные о том, что на Руси было налажено производство сабель и кинжалов из булатной стали.

О чудесных свойствах булатной стали рассказывают легенды до сих пор. Воспоминания о ней находят в записях историков, монахов, в романах.

Самые первые сведения о булате дошли до современности от участников походов Александра Македонского.

К концу XVIII в. все секреты производства булатной стали были утеряны.

2 легенды о булатной стали

В конце IV в. до нашей эры Александр Македонский и индийский царь Пор во главе своих войск встретились на реке Гидаспу. Кровопролитная битва для индийцев закончилась трагически — индийские войска были разгромлены, а царь Пор, отважно сражавшийся и смертельно раненный, попал в плен. Александр Македонский был изумлен — доспехи царя не имели ни царапин, ни вмятин от копий и стрел. Причиной тому послужил панцирь, который был выполнен из металла удивительной твердости. Из такого же металла были сделаны и индийские мечи. После похода Александра Македонского в Индию способы получения высокопрочный мечей через Сирию и Персию проникли в Европу. Персы называли такую сталь «пулат», а европейцы — «булат».

Упоминание о булатной стали можно найти и в романе В. Скотта «Талисман». В нем рассказывается о состязании между английским королем Ричардом Львиное Сердце и султаном Саладином. Булатная сабля Саладина безжалостно рубила железные копья пополам и свободно рассекала подброшенное в воздух шелковое тонкое покрывало.

Узор – особенность булатной стали

Булатную сталь визуально легко отличить от любой другой. Важной особенностью булатной стали, является узор. Он появляется на ее поверхности после травления различными химическими реактивами. По данному узору судят о возможном качестве стали или способе ее получения. Еще с древних времен у узоров булатной стали есть свои названия: «шам», «табан», «кара-табан» и другие.

Узор булата образуется во время падения температуры отливки и представляет собой светлые линии цементитной сетки высаженного углерода по границам зерен аустенита. Важно знать, что чем темнее фон и светлее линии — тем булатная сталь дороже.

А существовала ли булатная сталь?

Неповторимость булатных клинков заставила ученых усомниться: возможно, что булатная сталь не существовала вовсе? Ведь, подобные свойства даже в настоящее время металлу придать не удается, что говорить о временах, отдаленных от нас на 2 тысячи лет.

Проверить легенды и теории непросто, потому что при раскопках ученые находят лишь фрагменты клинков. Окончательно развенчать миф о булатной стали несколько лет назад решил один из членов Русского географического общества, доктор технических наук Игорь Таганов. Он ездил с экспедициями в Индию, Иран и собирал образцы клинков. Не так давно Таганов передал несколько фрагментов на кафедру пластической обработки металлов Санкт-Петербургского государственного политехнического университета. Профессору казалось удивительным, что при современных методах анализа материалов, когда состав любого сплава можно расписать практически до каждого атома, булатная сталь еще остается секретом для науки. За изучение образцов взялся сотрудник кафедры Василий Мишин. Однако вместо того чтобы доказать, что булат - всего лишь миф, он не только раскрыл секрет стали, но и воссоздал ее.

Первым делом Василий Мишин изучил на спектрометре химический состав материала, из которого были изготовлены клинки. Самое удивительное даже для современных металлургов заключается в том, что структура булата совершенно не характерна для высокоуглеродистых сталей, а ведь именно таковой по сути является булатная сталь. Василий Мишин сумел воссоздать сплав.

Изготовление булатной стали

Булат не то же самое, что «дамаск» – «сварная» сталь. Булат – это так называемая «литая сталь», и работа над булатным клинком начинается с изготовления тигля. Это специальный огнеупорный сосуд, в котором будет вариться сталь. Тигель наполняют шихтой определенного состава. Секреты данного состава мастера, зачастую хранят «пуще зеницы ока». Тигель, наполненный железом или определенными сортами стали с особыми добавками, ставится в печь. В печи поднимается температура, необходимая для создания однородного сплава. Спустя некоторое время, когда печь остынет, тигель вынимают, разбивают и вынимают слиток стали. Этот слиток позднее расковывают в полосы. Из этих полос потом изготавливаются клинки, как для холодного оружия, так и для обычных ножей.

Технология получения литого булата имеет много нюансов и для ее реализации требуются знания на уровне интуиции опытного кузнеца. В двух словах технология следующая:

  1. губчатое железо проковывается молотом;

  2. железо смешивается с древесным углем, после помещается в тигель;

  3. тигель нагревается до температуры 1200 градусов;

  4. далее тигель очень медленно охлаждаетя и получается вуц - небольшой слиток булата.

Приобретайте изделия из булатной стали в нашем магазине. Вы можете связаться с нашими консультантами на главной странице нашего сайта, они оперативно ответят на все интересующие Вас ваши вопросы. 

rognar.ru

Булатная броня - что это такое? Булатная сталь: характеристики. Тайна древнего булата

Рождается сверкающий булат Из мягкого железа, твёрдой стали. И крепче меч становится стократ,И на клинке - узорные спирали.

(Александр Симонов, "Булатный меч")

Родом из сказки

Всем известно, что сказки - это не просто интересные истории, которыми можно занять детишек, но и кладезь мудрости, сплетающей хитрый узор с историческими событиями и былинами.

В сказках о могучих богатырях и благородных рыцарях частенько встречается такой термин, как "булатная броня". Самые сильные и смелые герои совершали свои подвиги с оружием из булатной стали. Что же это за металл такой? Чем он так хорош? Почему так дорого стоил и был столь ценен? И вообще, булатная броня - что это? Доспехи, щит, забрало? А может, этот металл - секретная разработка канувших в Лету кузнецов, эксперимент инопланетян или дар свыше?

Существует ли в наше время и ценится ли так, как в древности, булатная броня? Значение слова "булат", происхождение и использование этого металла описаны в данной статье. Мы раскроем все секреты поистине сказочной стали, которая на самом деле вполне реальна.

Оружие прославленных героев

Булатная броня - это устаревшее название холодного оружия. И вовсе не доспехов, как может показаться на первый взгляд. Для сравнения: аналоги слова "броня" в языках-побратимах польском (bron) и чешском (zbrane) означают именно оружие из стали, такое как булатный клинок, меч, нож, кинжал или сабля.

Такие известные сказочные персонажи, как богатыри Илья Муромец и Добрыня Никитич, король Артур и Святогор, обладали несокрушимым оружием из булатной стали, благодаря которому считались непобедимыми воинами. Значение слова "булат" простое - это упрочнённая сталь.

Тайна из космоса

Тайна древнего булата кроется в далёком прошлом, а точнее в 1421 году, когда на Землю близ русского города Ярославля упал железный метеорит. Огромный кусок металла, обрушившийся с неба, считался даром богов и расходовался только на уникальное оружие. Доступ к внеземному металлу имели лишь немногие именитые кузнецы, а клинки и ножи из булатной стали ковались для избранных воинов.

Легендарная уникальность

Мечи, выкованные из обычного железа, ломались и гнулись после первых 2-3 ударов, булатные же служили вечно. Ими можно было легко перерубить железный щит или распороть кольчугу врага. Удивительно и то, что, несмотря на свою невероятную прочность, булатные клинки были очень упругими и сгибались на 90-120 градусов, не теряя своей целостности. Таким образом, простое холодное оружие врага в бою если не тупилось, то разлеталось на куски, как разбитое стекло, в то время как булатная броня оставалась целой и острой. Если верить легенде, за булатный меч давали столько золота, сколько весил клинок, а весил он немало!

Сказочный металл

Несмотря на то что метеорит был велик, а кузнецы крайне бережливы, запасы уникального металла исчерпались. Булатная броня со временем превратилась в легендарное оружие из прошлого, благодаря которому было одержано множество великих побед. Сведения о чудесном оружии передавались из уст в уста, от стариков к молодым.

С того времени прошло много лет, но героическая булатная броня, значение которой с годами лишь возвысилось, не давала людям покоя. Узорчатые клинки, выкованные из стали, воспевались в былинах, мифах, сказаниях. Вот лишь несколько примеров того, как в сказках упоминается булат и броня из него:

  • в книге о Владимире Красно Солнышко один из витязей, сверкая булатной броней, сражается с "врагом окаянным";
  • в "Сказке о царе Салтане", написанной Пушкиным, купцы, помимо золота и серебра, привозили булат;
  • крестьянский сын Иван побеждает неведомое Чудо-Юдо, снеся ему головы булатным мечом;
  • в сказке о приключениях находчивого босяка Аладдина путешественников пугают ядом и булатом;
  • братец Иванушка, испивший воды из лужицы и обращённый в козлёнка, зовёт сестрицу Алёнушку на помощь словами: "Ножи точат булатные, хотят меня зарезати...";
  • Финли-охотника в одноименной сказке добрая фея предупреждает о том, что его хотят убить острым булатным мечом;
  • в книге "Хозяйка Заколдованного Леса" главный герой Велимир в поисках злобной ведьмы мечом из булата прорубает себе путь в ветвях и зарослях;
  • великий и могучий богатырь Еруслан Лазаревич отсекает булатным мечом голову коварному Змею.

Помимо старинных сказок и преданий, в современных стихах и прозе часто встречается словосочетание "булатная броня". Значение слова неоценимо в литературе, соответственно, благодаря современным авторам булат существует и поныне. Вот современники, усилиями которых сохраняются знания о сверхостром оружии:

  • Виктор Прищепенко ("И вооружены зело").
  • Андрей Шабельников ("Меч булатный храброго тевтона").
  • Сергей Семёнов ("Верхом на Горыныче").
  • Нинель Кошкина ("Знает ли Тень своё место?").
  • Сергей Степанов ("Ярость норманнов").

Сокровище из Индии

Первыми искусственно созданный булат научились делать в Индии. Затем секрет производства высокопрочного металла просочился в Иран и Среднюю Азию. Правда, в тех краях булатная сталь, характеристики которой превосходили все самые смелые ожидания, называлась по-другому. В Индии это был "вуц", а в Азии и Иране - "фаранд", "табан", "хорасан".

Персидский учёный-энциклопедист Аль Бируни, живший в средневековье и владевший знаниями практически во всех научных сферах того времени, написал о булате целый трактат. Он сохранился в древних архивах до наших дней. Аль Бируни написал: "Булатная броня получается путём расплавления двух веществ, которые плавятся неравномерно и не смешиваются между собой до однородности. В результате получаются двухцветные клинки, которые ценятся необычайно высоко".

Булатная броня легко узнаваема по характерному узорчатому рисунку. Он получается в результате кристаллизации углеродов и является своеобразным знаком отличия таких изделий. Помимо этого, клинки из булатной стали были невероятно острыми. Например, они легко рассекали наброшенный на острие платок из тончайшей газовой ткани.

Мастерство дамасских кузнецов

Больше всего булатной брони производили в сирийском Дамаске. Круглые слитки булата в Сирию привозили из Индии, а дамасские кузнецы уже ковали великолепное, сказочное оружие. Кинжалы, сабли и клинки стоили дороже золота и являлись символом богатства и процветания.

Цена на индийский булат росла в геометрической прогрессии. И сирийские умельцы путём компонования разных видов стали и многократной проковки создали сварной булат, который по сей день называется дамасской сталью и очень высоко ценится.

После того как Сирия была захвачена одним из военачальников хана Тоглука - Тамерланом, он вывез из покорённой страны всех кузнецов и поселил их в Самарканде. Однако в неволе мастера работали из рук вон плохо. И со временем кузнечное дело захирело. Потомки сирийских мастеров расселились по всему миру, и способ изготовления булата и брони из него был окончательно забыт.

По следам древних торговцев

Есть сведения, что сталь, весьма похожую на булат, изготавливали в Японии. Клинки, привезенные из этой страны, обладали такой же гибкостью и прочностью, как оружие из космического материала.

При расширении торговых путей восточный металл, а также сабли, кинжалы и ножи из булатной стали оказались на Руси. В исторических источниках имеются сведения о том, что русские кузнецы закупали данный материал для изготовления весьма дорогостоящего оружия.

Булатная броня, значение которой было необычайно высоким в тех странах, с которыми Восток вёл торговлю, очень ценилась в Англии. Об этом свидетельствуют сообщения Английской Королевской Академии, датированные 1795 годом и сохранившиеся до наших дней. В них описываются события, связанные с закупкой слитков клинковой стали для исследований.

Однако секрет изготовления чудо-металла хранился за семью печатями. И это неудивительно: ведь в давние времена ещё не было химических лабораторий и анализов, поэтому вывести формулу идеального булата было попросту невозможно. Всё делалось на глаз, а приблизительные пропорции и состав держались в строжайшем секрете. Мало кто достоверно знал и то, как правильно изготавливается булатная броня. Значение слова "булат" тем не менее ассоциировалось с наилучшим качеством оружия и приводило воинов в благоговейный трепет.

Распространение подделки

Спустя годы кузнецы Европы пытались воссоздать хотя бы дамасскую сталь, но потерпели неудачу. Им ничего не оставалось, как научиться изготавливать ложный металл, оружие из которого внешне выглядело как булатное, но по остальным качествам не шло ни в какое сравнение с истинной броней из мифов.

В 18-19-м веках производство поддельного булата было широко распространено в Италии, Германии, Испании, Болгарии и Франции. Оружие из него, особенно германское и испанское, пользовалось бешеной популярностью благодаря красивому внешнему виду, сочетающему в себе зеркальную полировку и красивые узоры. Качество же ложной булатной брони оставляло желать лучшего. Потому что оружие делали из обычной углеродистой стали низкого качества.

Воссозданный из тьмы веков

Прошло несколько веков, прежде чем в России создали булатную сталь, которая по своему составу была почти копией восточных образцов. Воспроизведением легендарного двухцветного металла занимался лично горный инженер, учёный-металлург и по совместительству генерал-майор - Павел Петрович Аносов. Он, талантливый россиянин, патриот своей Родины, выросший на сказках о богатырях, был уверен, что булатная броня - это несокрушимое оружие.

Всё началось в 1828 году, когда Горное ведомство поручило начальнику Златоустовского завода (Челябинская область) Аносову раскрыть секрет сверхпрочной стали и разработать формулу булата. Разработки и опыты, череда удач и неудач продолжались больше 10 лет. В процессе исследований учёный впервые использовал для изучения металлов микроскоп, а также заменил золочение клинков гальванизацией.

Аносов смешивал железную руду и графит, соединял разные виды железа, плавил металлы на воздухе и в вакууме - одним словом, экспериментировал.

В конце 1838 года Павлу Петровичу всё-таки удалось получить узорчатую сталь - литой булат, ничуть не уступающий по качеству древним восточным образцам. В 1839 году слитки металла и изделия из него отправились на выставку в Санкт-Петербург. И уже в 1841 году Аносов написал одну из своих самых крупных работ - "О булатах", которая была номинирована на Демидовскую премию.

Благодаря этому умнейшему человеку булатная броня, значение которой воспевалось в древних сказаниях, перестала быть недостижимой мечтой.

Аносовский булат

Что же представлял собой булат, воссозданный Аносовым? По своим химическим свойствам этот металл отличался от стали увеличенным количеством содержания различных углеродов и по параметрам был очень схож с чугуном. Однако, в отличие от нековкого, хрупкого чугуна, булат был более мягким и податливым и при этом невероятно твёрдым и крепким. Чтобы получить качественный булат, нужно было чётко соблюдать технологию производства. В противном случае неправильная обработка способна превратить этот крепкий металл в обыкновенную сталь.

После смерти Аносова секрет изготовления качественного булата вновь был утерян. Возможно, его просто спрятали от лишних глаз, а может, это случилось в результате халатного отношения. Однако спустя некоторое время воссоздать аносовский булат вознамерился изобретатель и металлург Дмитрий Константинович Чернов.

Он провёл великое множество опытов, смешивая низкосерное железо и серебристый графит в разных пропорциях. В результате Чернов получил прекрасный узорчатый металл, но обнаружил, что при ковке рисунок исчезает. Учёный пришёл к выводу, что главное условие для создания булатной брони - верно выбранная температура при ковке. Несмотря на предпринятые попытки, получить тот самый прославленный металл ему так и не удалось.

Всё дело в молибдене?

Сравнительно недавно во время очередных раскопок был найден клинок из японского булата, сделанный в 12-м веке. Химический анализ оружия раскрыл одну из тайн уникальных качеств этого материала. Учёные обнаружили в стали молибден - ковкий переходной тугоплавкий металл, который в естественном виде не встречается. В современной оружейной промышленности молибден давно используют как легирующую добавку к различным видам стали. Это увеличивает прочность и вязкость оружия.

Вряд ли древние японцы знали о молибдене. Вероятнее всего, железная руда, из которой они изготавливали оружие, содержала в себе большое количество этого химического элемента.

Тайна не разгадана!

На сегодняшний день современные виды стали значительно превосходят булат. И тем не менее он до сих пор является одним из самых совершенных металлов для производства холодного оружия.

Если задаться целью, можно найти умельца-кузнеца, который способен выковать булатный нож. В конце концов, в жизни всегда есть место сказке...

Узор клинка всегда неповторим, С другими он не схож, как личность.Меч воину – и друг, и побратим…В нём – боль войны и мира поэтичность.

(Александр Симонов, "Булатный меч")

fb.ru