Содержание

Виктор Кузнецов — Виды булата-дамаска

Продольно-слойный
из полос железа и стали.

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

Продольно-слойный
из одной полосы железа.

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

Крученный
(торсированный) булат.

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

Литой
булат (wootz, вутец)

Железо
сплавляется с углеродом в тигле. Полученный слиток (вутец)
расковывается. Качество может быть самым разным, рисунок
тоже. Различают их десятки видов по результату.

Самый дешевый кумгынды – мелкий, блеклый рисунок без особой
структуры.

Самый дорогой кара-хорасан – четкий, крупный рисунок коленчатого
типа, грунт – черный, отлив – золотистый.

Литой булат – самый высший из видов. Цитата: «Сварные булаты,
хотя имеют узоры, лишены других признаков, определяющих
достоинства булата. Как бы совершенны ни были сварочные,
они не могут равняться с хорошими настоящими…» [1].
Происхождение литого булата – Индия. Клинки из wootz делались
повсеместно: в Иране, Сирии, на Руси.

Литой
булат П.П. Аносов.

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

Квам
(зернистый).

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

Электробулат.

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

Прокатный
дамаск.

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

Порошковый
булат (СРМ)

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

Булат,
полученный из стали.

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

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

 

www.kuznec.com

Литой булат

Ю.Г.
Гуревич

Загадка булатного узора.

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


Наши первые эксперименты полностью подтвердили теорию А. П. Виноградова
и окончательно установили, что при искусственно созданной неоднородности
в жидкой или полужидкой стали можно получить слиток высокоуглеродистого
сплава с включениями частиц малоуглеродистого железа. Появление булатного
узора после деформации такого слитка и получение отличительных свойств,
приписываемых булатам, теперь сомнений не вызывало. Надо было только
хорошо отработать все детали технологии плавки. Пришлось провести немало
опытов, отлить десятки слитков, чтобы научиться управлять процессом,
задавать и выдерживать требуемый химический состав стали.

Краткие особенности технологии производства булата в индукционной сталеплавильной
печи оказались следующими. В печь загружается железо или малоуглеродистая
сталь в количестве 12-24 кг, плавится и подогревается до температуры
1650°С. После подогрева расплав раскисляется кремнием и алюминием. Затем
металл науглероживается графитом, в результате чего получается синтетический
чугун с содержанием углерода 3,0-4,0%. Когда чугун готов, в расплав
вводится мелкодробленая обезжиренная стружка малоуглеродистой стали
. или мягкого железа в кусочках размером не более 10-15 мм. Каждый кусочек
должен быть сухим, чистым, без ржавчины, цветов побежалости, каких-либо
следов окисления. Количество стружки составляет 50-70%. от массы чугуна
— в зависимости от требуемого состава стали.

Стружка вводится постепенно, порциями. Перед присадкой каждой порции
стружки в жидкую ванну температура металла не должна превышать 1480-1500°С.
Необходимая степень оплавления стружки определяется с помощью стального
прутка диаметром 15-20 мм. Таким прутком, после дачи каждой порции стружки,
металл перемешивается до тех пор, пока можно ощущать удары твердых кусочков
стружки, движущихся в ванне под действием электромагнитных потоков,
о пруток. Таким образом, при приобретении навыка можно определять примерные
размеры твердых включений малоуглеродистой стали в жидкой ванне.

По мере оплавления каждой порции стружки металл приобретает полужидкое
или кашицеобразное состояние. В связи с этим перед присадкой следующей
порции стружки он должен быстро подогреваться до необходимой температуры.
После присадки последней порции стружки расплав, если это необходимо,
нагревается до получения достаточной для разливки жидкоподвижности и
раскисляется алюминием. Степень подогрева должна быть такой, чтобы в
расплаве фиксировалась неоднородность — наличие недорасплавленных мелких
стальных частиц. Благодаря тому, что эти частицы под действием электромагнитного
поля взвешены во всем объеме жидкой ванны, готовую сталь можно выливать
из тигля индукционной печи в форму.

Приготовленные нами булаты либо выливались в графитовые формы, либо
оставлялись остывать в печи. В том и другом случае слиток медленно остывал
в течение нескольких часов. Если полученный сплав выливался в графитовую
форму, то необходимо было применять повышенный расход стружки. В этом
случае получались булатные слитки с высокоуглеродистой матрицей, в которую
вкраплены частицы мягкого железа (фото 5). Оплавившиеся частицы мягкого
железа успевали науглероживаться в период плавки только с поверхности.
Поэтому они сохраняли небольшое содержание углерода в сердцевине (0,03-0,05%),
в то время как среднее содержание углерода в матрице составляло 1,4-1,6%.

Если же сплав до конца плавки поддерживался в кашицеобразном состоянии
и застывал непосредственно в печи, применялся низкий расход стружки.
Науглероживание частиц железа в этом случае происходило в большей степени.
Концентрация углерода в преобладающем большинстве включений достигала
0,8-1,0%, а содержание углерода в матрице оставалось на прежнем уровне
(1,5%). Интересно, что поверхность включений также науглероживалась
более сильно (фото 6).

Слиткам, полученным по первому способу, дали название булатов с ферритными
прослойками, а по второму — булатов с углеродистыми прослойками. Струйчатые
узоры на изделиях можно получать только из слитков булата с ферритными
прослойками.

Позднее мы научились изготовлять легированные булаты. В частности, для
подчеркивания узора в сталь иногда вводили кремний и фосфор, которые
повышают устойчивость феррита при ее термической обработке. Вводя в
сплав никель и хром, можно получить нержавеющие булаты.

После того как мы убедились, что найденный способ получения слитков
булатной стали повторим как в части технологического процесса, так и
в части макроструктуры слитка, была сделана заявка на изобретение. Вскоре
Государственный комитет по делам изобретений и открытий при Совете Министров
СССР выдал нам авторское свидетельство на «Способ изготовления
слитков булатной стали».

Булатный слиток получен, но можно ли утверждать, что он похож на тот
самый вутц, который изготовляли наши далекие предки? По-видимому, можно,
и вот почему.

Не так давно в Хайдарабаде (Индия) было издано сочинение Аль-Бируни
«Книга собрания (очерков) о познании драгоценных камней».
В главе «О железе» автор сообщает несколько способов получения
тигельной стали в Средней Азии, Иране и Индии, относящихся к IX-XI векам.
«Сталь по своему составу,- пишет Аль-Бируни,- бывает двух сортов:
первый, когда в тигле плавится нармохан (кричное железо) и «вода»
(чугун) его одинаковым плавлением, и они оба в нем соединяются так,
что не отличимы один от другого. И такая сталь пригодна для напильников
и им подобных… Второй сорт получается, когда в тигле указанные вещества
плавятся неодинаково и между ними не происходит совершенного смешения.
Отдельные частицы их располагаются вперемешку, но при этом каждая из
них видна по особому оттенку. Называется это фаранд. В мечах, которые
их (два оттенка) соединяют, он высоко ценится».

Итак, нелегкие многолетние поиски, металлургов успешно завершены. Древняя
технология получения булата была воспроизведена на новой основе в современном
сталеплавильном агрегате…

——-

Макроструктура полученных нами булатных слитков (см. фото 5, 6) гарантировала
хорошее проявление узора после ковки. Для получения различных узоров
(фото 7) мы использовали круглые бойки и фасонные штампы, а также оригинальный
метод горячей деформации, о котором будет рассказано позже.

Применяли ли древние кузнецы фасонные штампы? Да, применяли. Археологические
находки свидетельствуют, что при изготовлении сложных поковок в IX-X
веках должны были обязательно участвовать два инструмента: фигурные
подкладки и фасонные штампы.

Наши исследования показали, что наиболее удобными для ковки являются
круглые слитки диаметром 100-140 мм и длиной 150-240 мм. Перед деформацией
их поверхность счищалась абразивами. Если после удаления верхней корки
на поверхности слитка обнаруживали дефекты, они также удалялись. Перед
ковкой для повышения пластичности металла при деформации слитки отжигали.
Нагрев слитков под ковку осуществляли очень медленно. Так же, как это
делал П. П. Аносов, слитки сажали в камерную печь при температуре 200°С
и в течение 2-3 часов нагревали до 600°С. Последующий прогрев слитков
с 600 до 900-1080°С осуществляли в течение 2 часов. Промежуточный нагрев
металла во время ковки производили так, чтобы слитки в продолжение 20-30
минут нагревались до необходимой температуры.

Ковку нагретых слитков производили легкими ударами на молоте 750 кг.
Слиток первый раз проковывали на полосу сечением 50X50 или круг диаметром
50-60 мм. После расковки подприбыльную часть, длиной до 1/3 длины полученной
штанги, удаляли. После вторичного нагрева штангу проковывали на полосу
сечением 70X20 или круг диаметром — 20 мм.

С целью более четкого выявления макроструктуры поковки отжигали по следующему
режиму: медленный нагрев до 780-800°С, выдержка при этой температуре
5-6 часов, охлаждение в печи до 600°С и последующее охлаждение на воздухе.

В первых экспериментах мы обычными методами ковки вытягивали слиток
в полосу. На поковках после шлифовки и травления поверхности слабым
раствором соляной кислоты появлялся полосатый узор, характерный для
низших сортов булата. На фото 8 показан нож, сделанный из нашего булата
типа шам. Светлые полосы на темном фоне — участки малоуглеродистой стали
(железа) в объеме высокоуглеродистой основы. Рисунок на этом ноже очень
напоминает узор на аносовском кинжале (см. фото 3).

Поскольку светлые полосы обычно вытягивались по волокну вдоль лезвия
клинка, на лезвие древние мастера старались выводить высокоуглеродистый
участок металла. Такое лезвие после закалки на мартенсит приобретало
значительную твердость, но самозатачивающим свойством не обладало. Возможно,
что прожилки железа в таком булате обеспечивали клинку только повышенную
вязкость.

Для превращения полосатого рисунка в волнистый мы обжимали ребра заготовки
круглым прутком, после чего края вырезали. Коленчатый узор получали
путем горячего скручивания заготовки и последующего ее обжатия.

По предложению Ю. И. Люндовского, часть заготовок перед горячей деформацией
подвергали местному нагреву токами высокой частоты. Пруток диаметром
15-20 мм устанавливали в одновитковый кольцевой индуктор диаметром до
50 мм. Концы бруска фиксировали в зажимах. На расстоянии 20 мм от конца
заготовку нагревали токами высокой частоты. Нагреву подвергался участок
шириной 15-20 мм. После достижения температуры 1000 -1050°С пруток скручивали
в направлении по часовой стрелке на угол 90°. Затем заготовку перемещали
вдоль ее оси на 20 мм, нагревали соседний участок и скручивали в направлении
против часовой стрелки на такой же угол. Таким же образом производили
нагрев и деформацию скручиванием во взаимно противоположных направлениях
отдельных участков всей заготовки. После этого заготовку либо обжимали
фасонными штампами, либо просто проковывали на толщину 5-8 мм и вырезали
пластины, из которых изготовляли клинки и другие изделия.

Клинок, изготовленный этим способом, имел ярко выраженный узор с гроздевидными
фигурами, принимающий форму мотков и прядей, выступающих прозрачной
сеткой на более темном фоне рисунка. Это был узор типичного кара-табана
(черный блестящий) — лучшего индийского булата.

——-

Из приготовленного нами булата были выкованы клинки разных форм и сечений.
Наступило время решать вопрос о режимах .их термической обработки —
закалке и отпуске.

П. П. Аносов закаливал булаты в зависимости от назначения в сале или
воде, причем самые твердые из них — преимущественно в сале, предварительно
нагретом почти до температуры кипения. Применение сала, а в наше время
— масла в качестве охлаждающей среды при закалке значительно уменьшает
возникновение в стали закалочных дефектов, так как эта среда обеспечивает
сравнительно небольшую скорость охлаждения в момент превращения аустенита
в мартенсит.

Известно, что многие металлурги придавали большое значение режимам закалки
булата и даже относили их к основным секретам приготовления булатного
оружия. В дальнейшем читатель убедится, что для такого мнения есть веские
основания. В то же время полученная нами слоистая структура булата в
отожженном состоянии не давала никаких оснований опасаться того, что
булатный узор будет разрушен в результате последующей закалки при любых
выбранных режимах нагрева и охлаждения.

Зная микроструктуру отожженной стали и ее химический состав, подобрать
оптимальную температуру нагрева под закалку и необходимые скорости охлаждения
при современном состоянии науки не так уж трудно. Очевидно, свойства
булата будут тем выше, чем тверже и прочнее металл в зонах железоуглеродистого
сплава заэвтектоидного состава. Что касается участков железа или малоуглеродистой
стали, то они при нагревах и охлаждении под закалку должны сохранять
ферритную структуру и обеспечивать пластичность и вязкость булата.

Наибольшую твердость после закалки может обеспечить только мартенситная
структура с крупными включениями цементита. Поскольку такие включения
карбидов железа уже получены в стали после отжига, следует осуществлять
нагрев под закалку до таких температур, чтобы они не растворялись полностью
в аустените. С этих позиций нагрев стали надо было бы осуществлять до
температур порядка 740-750°С (см. рис. 2). При достаточной выдержке
при таких температурах перлит полностью превратится в аустенит, а карбиды
раствориться в аустените не успеют.

Однако предварительными экспериментами было установлено, что нагрев
до температур 740-750°С и последующее быстрое охлаждение булата в масле
приводят к образованию смешанной троостито-мартенситной структуры, которая
максимальную твердость стали обеспечить не может. Выпадение троостита
в данном случае объясняется тем, что имеющиеся карбиды являются готовыми
центрами кристаллизации для перлита (троостита) и облегчают его образование
даже при высоких скоростях охлаждения стали.

Чтобы увеличить скорость охлаждения, необходимо было поднять температуру
нагрева стали. После закалки от температур 850-870°С сталь имела мартенситную
структуру, но появились участки остаточного аустенита и наблюдалось
значительное измельчение карбидов. Такая структура также не могла обеспечить
необходимую твердость и износостойкость.

Оказалось, что только закалкой от узкого интервала температур 810-830°С
можно получить требуемые структуры и свойства булата.

На фото 13, а показана микроструктура закаленного булата с ферритными
прослойками. Слева видна ферритная зона, справа — зона мелкоигольчатого
мартенсита с включениями крупных и мелких карбидов, которые группируются
у границы структурных зон. Микротвердость мартенситной зоны в 5 раз
выше ферритной. Чередование мягких и пластичных ферритных зон с твердыми
мартенситными прослойками наблюдается в объеме всего металла (фото 13,
б). Примечательно, что и в ферритной зоне встречались крупные включения
мартенсита (фото 13, в). Чередование феррито-мартенситных зон с мартенситными
показано на фото 13, г. В мартенситных зонах наблюдались мелкие зерна
остаточного аустенита.

Аналогичные структуры были выявлены после закалки булата с углеродистыми
прослойками. Интересно, что микроструктура этого булата после нормализации
от 810°С и образца кованого булата П. Н. Швецова были очень похожи.
В этом мы находим подтверждение того, что П. Н. Швецов умел готовить
булат только с углеродистыми прослойками.

После детального изучения свойств закаленного булата сделанные образцы
холодного оружия и инструмента было решено подвергнуть следующей термообработке:
закалке от 810-830° в воде и масле и низкому отпуску при 180-230°С.
Готовые изделия были отполированы, протравлены уксусной кислотой и промыты
дистиллированной водой. Часть изделий хромировалась и никелировалась,
при этом узор полностью сохранялся.

В отделе оружия Государственного исторического музея хранится авторское
свидетельство на изобретение за № 116334 от 18 февраля 1955 года «Способ
изготовления слитков булатной стали», а рядом на стенде — кортик
и полированные плитки с причудливыми узорами. Все это создано златоустовскими
металлургами И. Н. Голиковым, П. В. Васильевым, Ю. Г. Гуревичем, Н.
Ф. Лонгиновым и Ю. И. Люндовским.

На мечах, шпажных клинках, кортиках, топорах и ножах разных форм хорошо
просматривались узоры всех сортов булата (см. фото 8, 9, 10, 11, 14).
Часть этих изделий экспонировалась на Всесоюзной выставке достижений
народного хозяйства СССР в 1956 году. В Златоустовском городском музее
демонстрируется также кубок из булатной стали, изготовленный в честь
200-летия города Златоуста.

Клинки из нашего булата рубили гвозди и обладали высокими режущими свойствами.
Несмотря на большую твердость, они обладали достаточно высокой вязкостью:
при ударах значительной силы поломать их не удавалось. Булатные ножи
для рубанка работали без заточки в несколько раз дольше, чем ножи из
обычной углеродистой стали.

К сожалению, легендарной упругости булатных клинков достичь не удалось.
Хорошо известно, что высокую упругость можно обеспечить тщательной шлифовкой
и тонкой полировкой изделий. Так, например, Д. К. Чернов показал, что
если хорошо отполировать кристалл поваренной соли, то даже он приобретает
упругость. Н. Т. Беляев подчеркивал, что «полировка изделий доводилась
П. П. Аносовым до такого совершенства, что готовые изделия, в сущности,
являлись шлифами». Условиями для подобной отделки образцов булата
мы не располагали.

А вот «харалужные» (цветастые) булаты мы приготовляли успешно.
Для этого обычный булат с ферритными или углеродистыми прослойками оксидировался
в обычной нагревательной печи при температуре 200- 400°С. В связи с
тем что цвет стали при нагревании на воздухе изменяется в зависимости
от содержания в ней углерода, нам удавалось получать на фоне золотистой
матрицы красивые сиреневые узоры.

В июле 1961 года в Златоусте вновь собрались металлурги со всей страны.
Здесь состоялось Всесоюзное совещание прокатчиков. Участникам совещания
в качестве сувениров были подарены пластины из узорчатой стали…

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

anytech.narod.ru

Узорчатые стали булат и дамаск

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

Булат или дамаск?

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

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

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

 

Мифы о булате и дамаске

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

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

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

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

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

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

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

Литой булат и его разновидности

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

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

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

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

Сварной дамаск и его разнообразие

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

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

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

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

Виды современной дамасской стали

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

«Дикий» дамаск

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

«Простой» дамаск

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

Дамаск «штемпельный»

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

«Мозаичный» дамаск

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

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

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

«Торцевой мозаичный» сварной дамаск

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

«Волокнистый» дамаск

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

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

«Многорядный дамаск»

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

«Порошковый» дамаск

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

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

 

Читать также:

Особенности ножей

История ножа и его устройство

Порошковые стали для клинков

Осторожно — подделка!

Философия ножевого производства

ostrie-torg.ru

Типы сталей: Легендарный булат

В последнее время на российском рынке появилось большое количество ножей, которые позиционируются, как ножи, изготовленные из булатной стали. Иногда под видом булатной стали производители предлагают ножи из твердых сталей, на которые с помощью химического травления нанесен рисунок, имитирующий булатный узор.  Нам часто задают вопросы, что же такое «булат» на самом деле, стоит ли покупать нож из булатной стали и как правильно его выбрать, чтобы не купить подделку.

Для начала немного истории. Во всем что касается исторического булата существует небольшая путаница. В Россию булат пришел с Востока. История проявления оружия из булата на Руси неразрывно связана с крупным торговым городом средневековья — Дамаском. Иногда, булат называют «сварным дамаском». Чтобы избежать путаницы, следуют знать несколько простых вещей.

 

Булат — это твердая сталь, которая производится методом тигельной плавки. Чистый булатный сплав состоит из железа и углерода. Сплав, который получается в результате плавки занимает промежуточное состояние между вязкими сталями и высокотвердыми чугунами. Именно в этом кроется секрет популярности этой стали среди оружейников. Булатная сталь может обрабатываться в обычной кузнице ручным способом (чего нельзя сделать, например, с чугуном), но при этом выкованный клинок после термической обработки приобретает высокую твердость, не свойственную высокоуглеродистым сталям ручной обработки.

Существует несколько основных способов произвести качественный булат, при этом каждый опытный кузнец имеет свои секреты. Если вы решили купить булатный нож, важно понимать, что булат это не секретная химическая формула, а правильная последовательность нагрева, плавки и последующей термической обработки сплава. После выхода заготовки из плавильной печи, мы получаем булатную заготовку с развитой дендритной решеткой, которая видна невооруженным взглядом.

В процессе расковывания и вытягивания заготовки, слои решетки перемешиваются между собой и образуют тот самый неповторимый узор на клинке. Рисунок настоящего булата практически невозможно подделать с помощью травления, поэтому специалист легко определит по внешнему виду — булат перед ним или подделка.

Существует два основных типа булатных сталей:

  • Тигельный (литой) булат.
  • Сварной булат (или сварной дамаск).

Способ производства тигельного булата описан в предыдущем абзаце. Производство «сварного булата» происходит посредством многократной перековки пакетов, состоящих из стальных пластин различной твердости. То есть, «дамасская сталь» и «сварной булат» это два разных названия одного и того же типа стали. Пакет из стальных пластин перегибается после каждой расковки. Такой процесс называется «сваркой». Чем тоньше узор на клинке из дамасской стали, тем плотнее перемешаны слои и тем выше качество дамасской стали.

Рисунок на клинке сварного булата проступает за счет того, что разные слои при термической обработки приобретают разный цвет. Стоит обратить внимание, что узор дамаской стали также можно воспроизвести с помощью химического травления. Есть только один способ быть уверенным, что вы приобретаете булатный нож или нож из дамасской стали — делать покупки в проверенных интернет-магазинах, которые работают с проверенным и известными поставщиками.

www.nozhikov.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

Обсуждение:Булат (металл) — Википедия

Материал из Википедии — свободной энциклопедии

Не «сварочный», а сварной
bxanukaev

Не «сварочный», а сварной. Подпись: bxanukaev

Может в конце концов определите разницу между булатом и дамаском, если она есть. А то в статье дамаск, пишут тоже самое. Но разница ведь есть. Насколько я понимаю булат это особый вид стали с макроструктурой, который может быть получен и литьем в слитки. Дамаск — это поковка состоящая из заготовок из разной по структуре стали, сваренных между собой ковкой. Тоесть когда мы говорим дамаск, то имеем в виду уже более менее готовое изделие или заготовку полученную в результате технологической операции (ковки).86.110.187.44 15:16, 25 августа 2008 (UTC)

В принципе, в «Гуревич Ю. Г. Загадка булатного узора. — М.: 3нание, 1985.» такая классификация и дана: булат – литая структура, дамаск – сваренная. Однако, «стандарта» на такое определение нет.—Гунькин И.А. 16:11, 29 апреля 2009 (UTC)

Статья «Дамаск» описывает то же самое. По крайней мере в той статье прямо говорится, что булат — и есть дамаск, так как его называли на Руси. Может, правильней держать одну статью, а не 2? Или в обе статьи вписать, в чем же разница, если разница есть.PavelSI 23:51, 14 июня 2009 (UTC)

  • Вот именно, разница большая. Булат получается при кристаллизации расплавленного железа и углерода; дамаск — проковкой… Поэтому нужны 2 статьи. Лапоть 12:34, 20 сентября 2009 (UTC).
  • Строгого различия между булатом и дамаском нет. Разные авторы употребляют эти термины по разному. Распространенные варианты —
  1. «булат» — общая категория, делящяяся на «литой булат» и «сварной булат» («дамаск»).
  2. «булат» — только «литой булат», «дамаск» — «сварной булат»
  3. «дамаск» — общая категория, подразделяется на «тигельный» (он же литой) и «сварной». Этот вариант употребления крайне редок в русском языке, зато практически стандартен в англоязычной литературе.

В связи с этим, вероятнее всего, имеет смысл объединить статьи.

Про современные стали[

ru.wikipedia.org

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

Булатная сталь с нуля.
Дмитрий Ипполитов.

Литой булат и по сей день окружен огромным количеством мифов и легенд, поэтому для начала попытаемся разобраться, что же он представляет собой в действительности. Согласно общепринятой современной классификации, булат — это композит на основе соединения железа с углеродом, обладающий резкой физико-химической неоднородностью (и характерным узором вследствие нее), полученный путем расплавления всей массы металла, предназначенного для производства булата, или ее части. Как и дамасская сталь, тоже являющаяся композитом, но полученным методом кузнечной сварки, булат характеризуется более высокими по сравнению с однородной сталью характеристиками, а именно сочетанием высокой твердости и вязкости и возможностью образования микропилы, повышающей режущие свойства.
Из определения видно, что булат может быть получен как при полном, так и при частичном расплавлении составляющих, следовательно, возможно получить два вида булата, которые, как будет видно в дальнейшем, кардинально отличаются между собой. Булат, получаемый из равномерно-жидкого расплава, называется ликвационным, так как в основе технологии лежит процесс дендритной ликвации углерода при кристаллизации расплава. Поскольку данная статья посвящена, в первую очередь, описанию технологии изготовления булата для начинающих, здесь я не буду подробно описывать все металлургические процессы, сопутствующие превращению стали в булат. Вкратце процесс дендритной ликвации выглядит следующим образом. При медленной (это обязательное условие) кристаллизации стального расплава молекулы карбида железа выстраиваются в нитевидные кристаллы (дендриты), пронизывающие весь объем будущего слитка, причем чем медленнее охлаждение, тем разветвленнее получаются дендриты. В ходе дальнейшей кристаллизации на поверхность дендритов начинает осаждаться цементит — самое высокоуглеродистое соединение железа с углеродом (и, соответственно, самое твердое). Процесс кристаллизации дендритов и осаждение цементита обезуглероживает металл, окружающий дендриты, и после полной кристаллизации в слитке обнаруживается резкая неоднородность: сверхтвердые дендриты, покрытые цементитной «броней», окружены мягкой матрицей. Более подробно уяснить для себя суть процессов, лежащих в основе булатной технологии, можно при помощи учебных пособий по современной металлургии.
Булат, получаемый с использованием технологии второго типа, называется двухфазным. Данный способ построен на том факте, что чем больше углерода в стали, тем ниже температура плавления этой стали. Соответственно, самую низкую температуру плавления среди соединений железа с углеродом имеет чугун (1250-1150 С в зависимости от содержания углерода), а самую высокую — чистое железо (1539 С). Суть технологии заключается в том, чтобы нагреть смесь железа или малоуглеродистой стали с чугуном до расплавления последнего и выдержать, не перегревая, чтобы чугун частично науглеродил малоуглеродистые включения. Получаемый таким методом металл также характеризуется высокой степенью неоднородности.
Итак, кратко рассмотрев теоретические основы производства булата, перейдем к практике. Поскольку вся работа будет основываться на расплавлении стали, необходимо решить вопрос о соответствующем нагревательном устройстве. Идеальным устройством, безусловно, будет являться электрическая печь сопротивления с рабочей температурой не менее 1400 С. У такой печи только два недостатка — высокая стоимость и большой расход потребления электроэнергии. Тем не менее, если у кого-либо из читателей есть возможность использования электропечи, то лучшего нагревательного устройства для плавки булата не найти. Хотелось бы предостеречь от использования для этих целей печей, построенных на индукционном принципе работы, поскольку в них булатная сталь, как правило, не получается вследствие потери неоднородности расплава, происходящей из-за перемешивания жидкого металла индукционными токами высокой частоты.
Для тех же, у кого нет возможности работать с электропечью, тоже далеко не все потеряно. Во-первых, плавка булата может быть успешно проведена и на кузнечном горне, лишь бы он был большого размера (в горн должно помещаться 3-4 ведра топлива). Горн для плавки булата лучше модернизировать. Я рекомендую для этой цели обложить огневую чашу горна шамотным кирпичом по всему периметру, высотой в два кирпича. Необязательно фиксировать кирпич на раствор, можно укладывать его просто один на другой перед плавкой и убирать, когда планируется использовать горн для ковки. Обкладка кирпичом позволяет поднять температуру внутри горна и облегчить задачу медленного охлаждения слитка. Специально для плавки можно самостоятельно соорудить некое подобие шахтной плавильной печи, лучше всего сделать это в земляной яме на открытом воздухе. Для этого дно ямы цилиндрической формы (глубиной около 60 см., диаметром около 40 см.) выкладывается шамотным кирпичом на шамотной глине, тем же кирпичом облицовываются и стенки. В стену примерно на середине высоты вмуровывается труба для подачи воздуха. Из шамотного кирпича, уложенного в металлическую оправу, сваренную наподобие ящика, изготовляется крышка. Устройство для подачи воздуха в такую печь должно быть достаточно мощным. В качестве топлива при плавке булата лучше всего использовать кокс.
Кроме вопроса о нагревательном устройстве необходимо решить проблему плавильных тиглей. Для плавки стали идеальны алундовые или корундовые тигли, достать их можно, если хорошо поискать. Можно аккуратно выдолбить или выточить на токарном станке небольшой тигель из шамотного кирпича, оставив толщину стенок 5-6 мм. Возможно слепить тигель нужного объема из смеси шамотной крошки и шамотной глины, но по этому вопросу я рекомендую изучить специальную литературу или проконсультироваться у специалиста. Лично я предпочитаю все-таки использовать огнеупорные тигли фабричного производства. Объем тигля для начала не должен быть большим, лучше всего, если он будет в пределах 200-300 мл.
Итак, когда все необходимое оборудование подготовлено, можно приступить непосредственно к процессу. Мы начнем с изготовления булата ликвационного типа (кстати сказать, именно этот тип булата сегодня позиционируется как «настоящий булат»).
Химический состав булата может быть самым разнообразным, общих требований здесь два — значительное содержание углерода (порядка 1,5% для начала будет достаточно, хотя содержание углерода в булате может достигать и 3%), и наличие таких легирующих составляющих, как хром или ванадий. Легирующие компоненты нужны для облегчения карбидообразования в расплаве, их процентный состав может варьироваться от нескольких десятых долей процента до нескольких процентов. В этом смысле перед экспериментатором лежит практически бесконечное число вариантов, поскольку любые изменения в химическом составе булата будете влечь за собой изменения в свойствах (в том числе и в узоре) готового металла. Для начала я рекомендую выплавить булат из шихты приблизительно такого состава: 1/3 чугуна (рекомендуется использовать качественный чугун, например, от автомобильных цилиндров), 2/3 стали ШХ15 (шарикоподшипниковая, годятся и шарики, и обоймы). Желательно добавить примерно примерно 1/10 массовую часть стали, содержащей ванадий (например, от гаечного ключа с пометкой «Хром-Ванадий»). Булат такого состава богат легирующими элементами и углеродом, то есть удовлетворяет всем необходимым требованиям. Еще раз отметим, что с весовыми долями компонентов можно экспериментировать, помня простое правило — булат может быть получен практически из любой стали. Все составляющие шихты рекомендуется измельчить на части размером примерно 5х5 мм., или даже меньше, особенно при использовании горна в качестве нагревателя. Во-первых, это уменьшит риск непроплавления отдельных частей, во-вторых, при таком размере частиц тигель может быть набит максимально плотно. После заполнения тигля шихтой на нее укладывается слой битого бутылочного стекла. Стекло служит в качестве флюса, защищая сталь от окисления и вбирая в себя шлаки.
Когда тигель набит, он помещается в хорошо разгоревшийся горн так, чтобы края тигля были вровень со слоем углей. Учтите, что в процессе плавки тигель будет погружаться вглубь горна по мере выгорания углей, его необходимо поднимать клещами, а потом добавлять свежее топливо. При этом важно, чтобы тигель не опрокинулся и расплавленная сталь не вылилась. Нагрев следует вести при максимальной интенсивности дутья, чтобы сам тигель и топливо вокруг него были ярко-белыми. На полное расплавление обычно уходит до двух часов времени. Периодически следует аккуратно покачивать тигель в печи кочергой, следя за поверхностью расплава. Когда содержимое тигля при покачивании будет выглядеть абсолютно жидким, без всяких признаков вязкости (как вода), плавку можно считать состоявшейся. Теперь предстоит не менее важная часть процесса — охлаждение. Для получения булата оно должно быть максимально возможно медленным. Электропечь позволяет осуществить строгую изотермическую выдержку (идеальным является охлаждение со скоростью 1 С в минуту), при плавке в горне приходится полагаться на интуицию. Прежде всего, печь нужно загрузить значительным количеством топлива (порядка 2-х ведер для горна, для шахтной печи — доверху), предварительно подняв тигель вровень со старым, уже горящим топливом. Пусть вас не пугает то, что тигель окажется под слоем угля — от контакта с холодным топливом верхний слой расплавленного стекла в тигле станет вязким и не допустит попадания топлива в расплав. После этого дутье уменьшается до минимума (но не выключается совсем), а горн или печь накрывается сверху крышкой (или просто закладывается шамотным кирпичом). Подобные условия вполне пригодны для дендритной кристаллизации. При слабом дутье масса топлива вместе с тиглем будет медленно, но все же остывать, и через некоторое время (порядка 4-5 часов), когда топливо уже практически сгорит и превратится в шлак, слиток достигнет температуры около 800 С. После этого медленное охлаждение теряет свое значение, поскольку расплав уже полностью кристаллизовался и дендритная ликвация произошла. Тигель извлекается из горна и охлаждается на воздухе до комнатной температуры. После этого слиток необходимо извлечь из тигля, обычно для этого тигель приходится раскалывать молотком. Внимательно осмотрите слиток — он должен быть плотным, без усадочной раковины. Если плавки и дендритная ликвация прошли успешно, по все поверхности слитка можно рассмотреть довольно крупную кристаллическую фактуру — это первый признак того, что вы на верном пути. Сейчас самое время для того, чтобы прерваться и отдохнуть, потому что вам предстоит самая сложная и важная операция на пути к получению булата — ковка.
Продолжение.
Ковка булата, как уже было сказано выше, представляет собой довольно трудоемкий процесс, недаром среди кузнецов-оружейников бытует поговорка «Кто ковал — того и булат». Все свойства, присущие булатной стали, приобретаются большей частью во время ковки. Здесь есть одно простое и непреложное правило — ковка должна быть медленной.
Перед ковкой выплавленный слиток рекомендуется отжечь. В принципе, можно ковать и не отожженный слиток, но при этом весьма велика вероятность его растрескивания, которое может произойти в любой момент ковки и свести на нет все предыдущие усилия. Отжиг булата производится в течение нескольких часов (но не менее часа) при температуре около 1000 С (оранжевое свечение). Перегрев слитка до лимонного или, тем более, белого цвета влечет за собой потерю узора, так как карбидные нити растворяются и металл становится однородным. Как писал П. П. Аносов, «потеря узора при ковке составляет вину кузнеца». Слиток, подвергнутый отжигу, охлаждается до комнатной температуры, после чего начинается собственно ковка.
Поскольку булатный слиток крайне неудобно удерживать клещами, я рекомендую приварить (лучше всего аргонной сваркой, поскольку металл высокоуглеродистый) к нижней части слитка (она обычно самая «проблемная», поэтому ее не жалко будет потом отрезать или пустить на хвостовик будущего клинка) металлический прут длиной около полуметра, за который можно будет удерживать слиток под молотом рукой. После этого слиток помещается в горящий горн и начинается операция, называемая термоциклированием. Суть ее в том, что слиток нагревается до ковочной температуры (для булата — 900-920 С — ярко-алое, но без оттенка желтизны свечение), потом охлаждается на воздухе до 650-700 С (свечение темно-красное, едва-едва заметное), после чего операция повторяется. Перед началом ковки рекомендуется сделать 20-30 циклов. Термоциклирование продолжается и в процессе ковки, то есть ковка начинается с верхней температуры, а на нижней заканчивается, и слиток возвращается в горн для подогрева. Всего на расковку слитка до состояния клинка требуется 100-150 термических циклов. От их количества и точного соблюдения температур зависит качество и узор металла. Учтите, что в течение первых 40-50 циклов ковки булат деформируется очень тяжело, то есть, практически не куется. Потом, когда внутренние напряжения между кристаллами будут преодолены, картина меняется на прямо противоположную — слиток начинает коваться, как пластилин.
Есть несколько тонкостей, которые необходимо соблюдать при ковке булата. Во-первых, ковка должна быть по возможности непрерывной — булат не любит полного охлаждения в процессе деформации. Во-вторых, в начале ковки не рекомендуется менять направление деформации во время одного цикла. В-третьих, булат не выносит протяжки на цилиндр — поковка должна быть постоянно квадратного или прямоугольного сечения, то есть удары нужно наносить только в двух перпендикулярных плоскостях. Деформация за один цикл ковки должна составлять 1-2 миллиметра. При ручной ковке у вас больше и не получится, а если вы куете на гидравлическом молоте, необходимо сдерживаться и ковать медленно, регулируя ход молота педалью так, чтобы он наносил слабые частые удары. Следует также следить за появлением трещин на поверхности слитка. Эта неприятность практически неизбежна, и риск ее тем выше, чем больше углерода в вашем металле. Важно заметить трещину в самом начале ее образования и выбрать ее на электроточиле, после чего ковку можно продолжить.
Когда слиток доведен до квадратного сечения, можно приступать к операциям, влекущим за собой усложнение узора. Для этого поковку нужно деформировать участками, чтобы кристаллы интенсивно перемешивались и переплетались между собой. Вариантов того, как это сделать, достаточно много. Самый простой — так называемая ковка «винтом». Суть этого метода в том, что заготовка подается под боек участками по 1-2 см от себя с проворотом на 90 после каждого удара. После этого все четыре грани проглаживаются и процесс повторяется. Более сложный метод — «косая ковка». Поверхность граней для этого набивается крест-накрест тупым зубилом или узким бойком обычного молотка, после чего опять-таки следует простая плоская ковка для сглаживания неровностей. Можно также скрутить заготовку вдоль продольной оси, как при изготовлении крученого дамаска, или насверлить поверхность на небольшую глубину с последующим проглаживанием. Все эти методы позволяют улучшить не только узор, но и качество металла. Как правило, после обычной ковки, когда слиток сначала проковывается до квадратного сечения, а потом расковывается в пластину, получается полосатый узор, а при ковке молотком с закругленным бойком — волнистый. Ковка «винтом» позволяет получить сетчатый узор, а косая ковка — коленчатый, когда на местах пересечения надрубов прямые пряди линий булатного узора образуют своеобразные гроздья. В любом случае, как и при изготовлении дамасской стали, различные виды деформации булата оставляют широкое поле для экспериментов.
Следует отметить, что при изготовлении булатного клинка недостаточно просто протянуть слиток на пластину, из которой потом выточить клинок. Крайне рекомендуется спуски будущего клинка тоже оттягивать путем ковки, чтобы металл лезвия уплотнялся а сверхпрочные карбиды концентрировались на режущей кромке. После ковки необходимо сошлифовать со всей поверхности клинка слой толщиной около полмиллиметра — этот слой обезуглерожен в процессе ковки и не обладает в полной мере булатными свойствами. Закалка производится в масле с нагрева до 850-900 С, то есть с той же температуры, при которой вы начинали ковку. Рекомендуется применение зонной закалки, когда закаливается только лезвие, а обух остается «сырым». Отпуск клинка можно производить в обычной духовке при температуре около 300 С, когда на клинке образуется побежалость соломенно-желтого цвета. Правильно изготовленный и термообработанный клинок из булата рекомендованного мной в первой части статьи состава должен с хрустом резать стекло сразу после закалки и слегка царапать после отпуска, обладая при этом значительной долей упругости. Травление для проявления узора производится в растворе хлорного железа в несколько этапов по 5-10 секунд с промежуточной промывкой и протиркой легким полирующим средством (например, пастой ГОИ самой мелкой зернистости).
Такова технология производства классического ликвационного булата. Как уже было отмечено ранее, существует также другая группа технологий, позволяющих получать литую неоднородную сталь, которую принято называть «двухфазным булатом» или «фарандом» (именно так назвал подобную сталь арабский историк 10 века Аль Бируни). Технология получения двухфазного булата построена на разнице температур плавления сталей с различным содержанием углерода. Суть метода такова: в расплавленный чугун или высокоуглеродистую легированную сталь добавляют мелко измельченное чистое железо в таком количестве, чтобы его частицы (раскаленные, но все еще твердые из-за более высокой температуры плавления) заполнили весь объем тигля, а пространство между ними было заполнено высокоуглеродистым расплавом. После некоторой выдержки, при которой углерод из расплава частично диффундирует в железо, полученный металл проковывают. Сложность данного метода заключается в том, чтобы не перегреть металл, что может повлечь за собой расплавление железа и гомогенизацию слитка.
Я приведу здесь примерную технологию изготовления булата данного типа, поскольку вариантов здесь великое множество. Безусловно, при наличии электропечи задача существенно упрощается, поскольку имеется возможность выставить постоянную температуру нагрева, чуть выше точки плавления чугуна и значительно ниже температуры плавления железа. На открытом огне дело обстоит несколько сложнее. Во-первых, нужно точно рассчитать весовые доли чугуна и железа, исходя не только из желаемого количества углерода, но и из геометрии. Как правило, оптимальным является соотношение 2 части железа на 1 часть чугуна. Чугун лучше использовать максимально высокоуглеродистый и, следовательно, максимально легкоплавкий. Сначала в тигле расплавляется весь чугун, покрытый тонким слоем флюса в виде битого стекла. Когда металл будет полностью жидким, дутье нагревательного устройства уменьшается, но так, чтобы расплав не начал застывать. После этого в тигель мелкими порциями загружается железо, лучше всего в виде самых мелких гвоздей (во-первых, железо в гвоздях качественное, во-вторых, такой размер и форма является идеально подходящими). После добавления в тигель каждой порции (для этой цели придется изготовить некое подобие ложки на длинной ручке) гвозди, еще холодные и плавающие на поверхности расплава, утрамбовываются в расплавленный чугун кочергой или просто изогнутым под прямым углом железным прутом, делается перерыв в 1-2 минуты, чтобы расплав восстановил свою температуру и. следовательно, жидкотекучесть, и добавляется следующая порция. После того, как все железо «ушло» в тигель, я рекомендую произвести замедленное охлаждение, правда, более быстрое, чем при изготовлении ликвационного булата. Достаточно будет просто засыпать тигель сверху слоем топлива, дать ему разгореться при слабом дутье, выключить подачу воздуха и дать тиглю остыть вместе с печью до комнатной температуры. Дальнейшая обработка полученного металла аналогична ковке ликвационного булата, только понижается температура отжига (до 900 С), и исключается термоциклирование до ковки. Перегрев данного сорта булата выше красного цвета каления крайне нежелателен, так как высокоуглеродистые чугунные прослойки при температуре более 1000 С начинают размягчаться, а потом расплавляются, вследствие чего слиток буквально «распадается на составные части». При температуре до 900 С этот металл очень хорошо куется, а после закалки выдает весьма приличную твердость.
Итак, в данной статье были приведены некоторые технологии изготовления булатной стали. Я хочу еще раз подчеркнуть, что эти технологии являются базовыми. Зная основные принципы производства булата, мастер может без конца их совершенствовать. Надеюсь, этот путь увлечет читателей, и тем, кто захочет испробовать сказанное здесь на деле, остается лишь пожелать удачи.

назад в библиотеку

rcross.livejournal.com

Отправить ответ

avatar
  Подписаться  
Уведомление о