Узоры клинков.
В зависимости от размеров рельефа, тщательности отковки и шлифовки клинка узор может представлять собой либо концентрические овалы, либо разомкнутые, волнистые фигуры, напоминающие ряд сосулек или сталактитов, свисающих с обуха клинка.
Структура настоящего литого булата.
После грамотно проведенной ковки, структура литого булата высшего сорта состоит из мелких округлых частиц цементита, неравномерно распределенных в матрице, состоящей из ультрамелких равноосных зерен. Причем и прочное волокно от матрицы, и сами зерна матрицы отделены друг от друга некристаллическими, полуаморфными участками с очень высокой плотностью дислокации, что делает структуру металла похожей на мокрый, пластичный песок, в котором твердые округлые песчинки разделены тонким слоем воды.
Сталь-железо.
В этом случае, при использовании наиболее древних технологий выплавки стали, слиток состоит из спекшихся железных зерен со стальной оболочкой переменного по толщине состава. Структуру такого же типа имеет и железо-стальной композит, получаемый с помощью кузнечной сварки стальных и железных пластин или прутков. Среднее содержание углерода в таком материале в большинстве случаев не превышает 0,8 %.
Средневековые методы получения булата.
В средневековье применялись два основных метода производства литой узорчатой стали и один дополнительный, а именно: неполное расплавление (с остатками твердой фазы) замедленная дендритная кристаллизация однородного расплава и длительный отжиг высокоуглеродистой стали. Впрочем, существовали и комби-нированные способы, когда расплав чугуна с мелкими включениями железа медленно кристаллизовался, а затем дополнительно подвергался отжигу. В сочетании с грамотной ковкой и закалкой это обеспечивало получение булатных клинков с великолепными узорами.
Секреты булата.
Наиболее полно исследовал методы производства литых разновидностей узорчато-го металла русский металлург, генерал-майор корпуса горных инженеров Павел Петрович Аносов, который в 30-х годах прошлого столетия выплавил на Златоустовском оружейном заводе булат самого высокого качества и указал основные способы его производства.
Сварочная сталь.
Кузнечную сварку губчатого, кричного металла применяли еще в самом начале железного века, т.е. 3500 лет назад. Эта технологическая особенность нашла отражение в самом названии древнего металла - сварочное железо
. И в более поздние времена кузнечная сварка была неизменным спутником производства высококачественного металла. Суть технологии кузнечной сварки заключается в сближении очищенных от загрязнений и раскаленных поверхностей металла до расстояний, близких к межатомным. Тогда во время проковки происходит взаимопроникновение атомов, как бы сшивающее
контактирующие куски металла.
Высокопроизводительным методом сварки высоколегированных сталей является прокатка пакета шлифованных или очищенных другим методом пластин на вакуумном прокатном стане, где нагрев заготовки и ее прокатка в валках производится в вакууме, исключающем окисление поверхности заготовки.
Величина свариваемого вакуумной прокаткой пакета может быть весьма значительной. Например, один из работавших в СССР вакуумных
станов мог прокатывать нагретый до 1200 °С многослойный пакет толщиной 10 см, шириной 80 см и длиной два с половиной метра! В принципе, на нем можно получить 150 кг хорошего пятисотслойного дамаска любого состава за один цикл.
Слитки ликвационных
булатов, ровно как и клинки из них, расковывают при нагреве до невысоких температур, не превышающих 800-850 °С. Это совершенно обязательное условие, иначе, при более сильном разогреве, карбидные частицы полностью растворяются и узоры исчезают. Аносов по этому поводу писал, что ...потеря узоров при ковке булата составляет вину кузнеца.
При каждой сварке, будь то в Японии, Златоусте или Золингене, из металла выгорает некоторое количество углерода. Современными исследованиями было установлено, что при первой сварке рых-лого пакета с большой суммарной поверхностью частиц выгорает примерно 0,3 % углерода. При каждом из последующих удвоений снижение содержания углерода составляет уже только 0,03 %. Многократные сварки прекращались, когда кузнецы снижали содержа-ние углерода в металле до желаемого уровня. Говорят, что металл считался готовым, когда отрубленная от пакета проба после закалки начинала поддаваться очень твердому напильнику. Это свидетельствовало о снижении содержания углерода до уровня около 0,7 %.
Производили дамасскую сталь
разными методами. Так, например, Беруальдо Бьянчини, автор вышедшей в 1829 г. книги О дамасских клинках турецкого типа
, писал, что ...масса, употребляемая сегодня для создания дамасских клинков, в точности та же самая, какая идет на изготовление клинков совершенно ординарных, т.е. равномерная смесь стали и железа в соотношении два к одному. Вытягивание дважды рафинированных болванок в полосу и последующее выковывание клинка между двух штампов происходит также, как и при изготовлении обычного клинка. Единственное различие состоит в том, что штамп для
дамаскадолжен быть снабжен различными рельефами, которые желательно перенести на клинок. При ковке молотом сменяющие друг друга листы стали и железо клинка вдавливаются в углубления штампа, в результате чего возникают углубления или рельеф, которые, будучи затем спилены, дают желаемый узор.
Необычный способ повышения твердости Дамаска с чугунными прослойками описывает кузнец-оружейник В.И.Басов. По этому способу готовый многослойный пакет с тонкими сверхуглеродистыми прослойками нагревают до 1170-11 80 °С и после небольшой выдержки резко охлаждают в ледяной воде до 800-850 °С. При сильном нагреве чугунные прослойки частично расплавляются и металл насыщается растворенным углеродом до высокой концентрации. При резком охлаждении металл очень сильно сжи-мается и часть углерода в структуре прослоек превращается в... алмаз. По словам Басова, после ковки при невысоких температурах (не более 800 °С) твердость такой алмазной стали
может достичь запредельного показателя — 76 НКС (для сравнения: твердость напильника составляет всего около 62 НКС).
Однородная сталь.
Учитывая, что в сталь могут быть добавлены легирующие элементы, сталью называется содержащий не менее 45 % железа сплав железа с углеродом и легирующими элементами (легированная, высоколегированная сталь).
В древнерусских письменных источниках сталь именовалась специальными терминами: Оцел
, Харалуг
и Уклад
. В некоторых славянских языках и сегодня сталь называется Оцел
, например в чешском.
Сталь — важнейший конструкционный материал для машиностроения, транспорта, строительства и прочих отраслей народного хозяйства.
Обращает на себя внимание то обстоятельство, что, как следует из описаний Аль-Бируни, неоднородность высоко ценимого фаранда
вполне устраивала восточных оружейников древности. Несмотря на то, что им была известна полностью расплавленная сталь 1 сорта
, мечи они предпочитали ковать все же из узорчатого металла, а однородную сталь пускали на напильники. Это объясняется тем, что клинки из узорчатого металла, полученного литьем или кузнечной сваркой, как правило превосходили по своим боевым свойствам клинки, откованные из такой же по химическому составу, но без узорчатой стали. Причина этого превосходства заключается главным образом в процессах, происходящих при ковке металла с резко неоднородной композитной структурой.
Названия.
Очень распространенным и устойчивым был обычай присваивать сортам узорчатого металла названия местностей, в которых он производился. Баркер, английский генеральный консул в Алеппо (XIX в.), приводит несколько названий, классифицированных, вероятно, в большинстве своем по месту производства булатов, а именно: три сорта табанов
- кермани
(из Кермана в провинции Хорасан), диши
и эркек табан
, два сорта хорасанов
- лахори
(из Лахора) и баяз хорасан
, два несомненно индийских сорта разновидности гинди
-сари
и кум гинди
(волнистый индийский) - и, наконец, лахори нейрис
, элиф Стамбул
, шам
(Шам - турецкое название Сирии) и эски шам
(старинный шам). Сюда можно добавить и бейад Стамбул
-белый стамбульский
, имеющий бледный волокнистый узор из практически прямых линий. И наконец, прославленный аносовский
булат, который именуют также и златоустовским
.
Литой узорчатой сталью следует считать такую, при получении которой хотя бы одна из составляющих композита расплавляется. Промежуточную позицию между литым булатом и сварочным Дамаском занимает композит, при изготовлении которого с помощью кузнечной сварки применяется расплавленный чугун в качестве флюсовой, науглероживающей добавки. Одно из названий получаемого таким образом узорчатого металла - сварочный булат
.
Кузнечная сварка.
Главным достоинством кузнечной сварки является ее технологическая простота. Горн и молоток, да еще горсть песка в руке опытного кузнеца - вот и вся технология. Главный же недостаток этой древнейшей технологии — невозможность сварки большинства легированных, более прочных сталей. Только железо и малолегированные стали могут применяться при изготовлении Дамаска с использованием кузнечной сварки. Окисные пленки, содержащие много хрома, не удаляются обычными флюсами, поэтому прочного соединения этим методом высокохромистых сталей добиться не удается.
Классификация булатов
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.
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 структураметалла, 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.
Звон клинка.
Известно, что в старину звон считался одним из главных, определяющих параметров качества булатного клинка. Если по свободно висящему клинку высшего качества несильно ударить, то раздастся чистый, высокий и необыкновенно долгий звон. Для сравнения можно сказать, что просто хороший
клинок звенит секунд пятнадцать, так же как и железнодорожный рельс или крестьянская коса. Конкретной технологии, по которой они получали слитки для производства була-та, ученые пока не раскрывают, но в опубликованном в 1989 г. сообщении пишут, что"...плоская лепешка индийского вутца была в те вре-мена единственно правильной формой представления готового по-лупродукта, несмотря на столь неоптимальную для ковки форму.