Исследования булата
В 1919 г. профессор Днепропетровского горного института А.П. Виноградов исследовал узорчатый металл, полученный низкотемпературной прокаткой среднеуглеродистой стали с последующим длительным отжигом при температуре 850 "С. В результате такой обработки получалась "полосчатая структура" металла, состоящего из видимых невооруженным глазом полос перлита (0,8 % углерода) и чистого железа. Эта структура неотличимо схожа с классическим железо-стальным композитом, получаемым с помощью кузнечной сварки. Интересно отметить схожесть метода с иранским, при котором откованные едва ли не "в холодную" булатные клинки отжигались в отапливаемой навозом печи в течение недели.
Применяя различные приемы ковки и скручивания литого композита, Виноградову удалось получить почти все известные виды булатного узора. Он полагал, что получил "мягкие" булаты Аносова, которые, даже имея ясно выраженные узоры, не увеличивали своей твердости после закалки. Но его разработки остались невостребованными. Современники профессора высказали мнение, что ему не удалось разгадать древний секрет производства литого булата, а разработанная им технология является скорее одним из вариантов получения дамасской стали.
Примерно в то же время Кети Харнекер, сотрудница золингеновской фирмы "Хенкельс", основываясь на работах Н.Т Беляева, начала свои исследования литой узорчатой стали. Через несколько лет ей удалось выплавить узорчатую сталь, имеющую узор в виде паутины, очень напоминающий узор жгутового, волокнистого Дамаска. Другие виды узора, хотя и не такие четкие, как в классических образцах, она получала интенсивной проковкой композита ручным молотом.
Пробовала она получать узоры и на цементованной стали. Очень чистое железо подвергали цементации в древесном угле при 1100 "С в течение 12-14 дней, а затем медленно охлаждали. Выделение цементи-та происходило частично в виде сетки, частично в виде длинных игл, находящихся в железной (ферритной) или стальной (перлитной) матрице. Пруты расковывали при максимально низкой температуре, полученные клинки закаливали и отпускали до фиолетового цвета, т.е. примерно при 250 "С. Несмотря на высокое (1,5%) содержание углерода, клинки обладали высокой упругостью и были очень острыми.
Обращает на себя внимание тот факт, что и в опытах А.П. Виноградова, и в опытах К. Харнекер, по-видимому, обязательным условием успеха являлась очень долгая выдержка металла при температурах красного каления. Вспомним, что в Иране слитки несколько дней выдерживали в горячих углях. Кроме того, аносовский "четвертый" способ получения булата прямо предписывал длительный отжиг высокоуглеродистой стали, в результате которого происходило увеличение степени неоднородности с выделением скоплений цементита.
В пятидесятых годах в Златоусте Ю.Г. Гуревич с коллегами выплавил узорчатую сталь, сплавляя в индукционной печи синтетичес-кий чугун и обрезки малоуглеродистой стали. Для получения слитка злотоустовские металлурги загружали в индукционную плавильную печь чистое железо в количестве около 20 кг, расплавляли и науглероживали графитом, получая малокремнистый синтетический чугун. После подогрева до 1450 "С расплав раскисляли и постепенно, порциями, засыпали в него мелкодробленую малоуглеродистую стружку, количество которой составляло до 70% массы чугуна. Степень оплавления стружки определяли, перемешивая ванну металла стальным прутком. По мере оплавления каждой порции стружки металл приобретал кашицеобразное состояние, в связи с чем перед присадкой следующей порции его быстро подогревали, но не чрезмерно, чтобы фиксировалась недорасплавленность стружки.
Характерно, что в зависимости от варианта технологии могли получить два вида композита, в одном из которых высокоуглеродистая (1,5 % углерода) матрица имела железные включения, насыщенные углеродом лишь в тонком поверхностном слое. В другом виде недоваренного, двухфазного булата частицы стружки науглероживались до стального состояния насквозь при том, что матрица оставалась высокоуглеродистой. Разнообразные узоры исследователи получали интенсивной проковкой композита в фасонных обжимках, а также скручиванием заготовок в разных направлениях.
Ю.Г. Гуревич подчеркивал, что железные частицы, вводимые в жидкий чугун, должны быть чистыми, т.е. не ржавыми и без окалины. Он указывал на то, что сын подручного Аносова, П.Н. Швецов, при выплавке булата никогда не использовал ржавое железо. Вероятно, это был один из секретов, усвоенных отцом и переданных старшему сыну. Интересно, что иранцы поступали точно наоборот и предпочитали хорошо проржавевшее, долго лежавшее в земле железо.
Причины этого предпочтения известны и заключаются в сильном загрязнении иранского железа серой. При выдержке в земле наиболее загрязненные серой участки ржавели в первую оче-редь и таким образом старое, бывшее в употреблении железо очищалось от вредных примесей. Вспомним, что название "булат - фулад" в переводе и значит "очищенное железо".
В середине семидесятых годов кузнец Вячеслав Иванович Басов, родом из древнего русского города Серпухова, но долгое время работавший в еще более древнем Суздале, выплавил тигельным способом несколько сортов литой узорчатой стали - как дендритного, так и двухфазного типа. Некоторые из них имели ценимый в древности и упоминаемый Аносовым золотистый отлив. Несколько странно, что десять лет спустя суздальский кузнец отрицал само существование этого отлива, объясняя золотистый или красноватый оттенок поверхности булатного клинка лишь окрашивающим воздействием специальных реактивов. Мои собственные опыты показали возможность возникновения характерного отлива на клинках из наиболее высокоуглеродистого булата ден-дритной разновидности. Оружейники, которым я давал поковки из таких булатов, совершенно самостоятельно добивались золотистого отлива без использования каких-то необычных реактивов.
В 1 980 г. сотрудник Стенфордского университета Олег Щерби, потомок русского эмигранта, при исследовании сверхпластичности высокоуглеродистой (1,5-2,0 %) стали получил металл, зерно которого было в 200 раз меньше обычного. Когда ему сказали, что он получил булат, Щерби очень удивился и попросил: "Объясните, ради Бога, что такое булат?!". Он и понятия не имел о том, что сверхпластичные стали имеют какое-то отношение к изделиям оружейников средневековья.
Разработанный Олегом Щерби и Джефри Уотсфордом способ заключается в непрерывной прокатке высокоуглеродистой стали с первоначально развитой цементитной сеткой в интервале температур от 1120 "С до 650 "С последующей выдержкой при этой температуре в процессе обработки. Первоначальная грубая цементитная сетка превращается в результате такой обработки во множество сверхмелких частиц карбидов, выделяющихся по границам зерен и препятствующих их росту. Металл с такой структурой не только становится сверхпластичным при ковке с умеренным нагревом, но и от-личается высокой вязкостью при обычной, комнатной температуре.
А.Пендрей и Р. Джоб (США) в 1982 г. изготовили тигельный бу-лат или, как они сами говорят, 'вутц'. Теперь Пендрей более-менее регулярно изготовляет на продажу холодное оружие из литой узор-чатой стали и публикует статьи о 'настоящей* дамасской стали.
В конце восьмидесятых годов советские ученые В.П. Борзунов и В.А. Щербаков изготовили по оригинальной, по их оценке, техноло-гии высокоуглеродистую (1,8-2,4 %) узорчатую сталь самого высоко-го качества. Она обладала всеми достоинствами 'настоящего' бу-лата - аномальной прочностью, упругостью, высокой плотностью и, что особенно характерно, необычайно чистым и долгим звоном. Плос-кая пластина булата толщиной 6 мм, шириной 50 мм и длиной 300мм после единственного и несильного удара звенела полторы минуты!