Как куют булат

Понимающие суть дела мастера для формирования структуры (узора) лабиринтного типа либо туго закручивают и проковывают (иногда несколько раз) бруски сварочного Дамаска, либо насекают поверхность заготовки клинка, перемешивая поверхностные, самые нагруженные слои. В древности это широко распространен-ное формирование сложных узоров на сварочном Дамаске преследовало целью именно задействование механизмов упрочнения, общих для всех неоднородных металлов, а вовсе не имитацию ценного булата для обмана покупателя, как иногда пишут.

Наличие дополнительных особо прочных пограничных слоев хотя и главная, но не единственная причина высоких свойств узорчатой стали. Резкие границы слоев являются весьма труднопреодолимыми препятствиями для роста зерна металла, поэтому размер зерна почти всегда меньше, чем толщина слоя. При наращивании количества слоев узорчатого металла его зерна как бы перетираются, дробятся между жерновами в виде стыков слоев. Размер зерна сначала уменьшается до самого мелкого, встречающегося в обычной стали, а затем, когда размер зерна станет соизмеримым с толщиной слоя, зерну становится "тесно" в границах слоя и оно дробится на субзерна с максимальной величиной около 0,3 мкм. Границы зерен являются искажениями структуры, поэтому измельчение зерна приводит к резкому росту плотности дислокации и, следовательно, к дополнительному упрочнению металла. Что особенно ценно, упрочнение в результате измельчения зерна происходит не только без снижения вязкости, но даже с ее заметным повышением.

На вязкость металла благотворно действует и то, что нагрев заготовки под ковку нужно производить до цвета "сырого мяса", т.е. до температуры примерно 800 °С, а заканчивать ковку при "вишневом" цвете заготовки, соответствующем 650 °С. При подогреве частицы цементита растворяются лишь с поверхности и их острые грани сглаживаются. В остывающем металле цементит вновь осаждается на оставшихся нерастворенными карбидах, служащих центрами кристаллизации. После многократных циклов "подогрев-остывание" частицы цементита укрупняются и приобретают округлую форму, способствующую повышению вязкости и пластичности сверхвысокоуглеродистого волокна и всего булата в целом.

При правильной ковке булата увеличивается химическая неоднородность его структуры, поскольку скопления дислокации приводят к разрыхлению атомной структуры металла и в этих разреженных участках скапливается углерод. Атомы углерода как бы проваливаются в разрыхления кристаллической решетки железа, накапливаясь в них. Приток углерода к сильно разрыхленным пограничным слоям вызывает специфический эффект, когда диффузия направлена из зон с меньшей концентрацией углерода в зоны, изначально обогащенные им. В высокоуглеродистых волокнах концентрация углерода в виде скоплений цементита после ковки часто бывает выше, чем в этих же волокнах исходного литого композита. При этом примыкающая к волокну тонкая зона матрицы обеднялась углеродом до полного исчезновения изначально присутствующих в ней выделений избыточных карбидов.