Состав булатной стали

Булат и дамаск: история и современность

«Все куплю», – сказало злато.
«Все возьму», – сказал булат.

Наверняка вам встречались оба термина – и булат, и дамаск. Но, возможно, у вас еще нет четкого представления о том, чем одна «узорчатая сталь» отличается от другой.

Разбираемся в терминологии

В общем, здесь все не так сложно, как может показаться. Общим у этих материалов является наличие узора, но технологии их изготовления различаются радикально. Легендарный индийский булат – это, к сожалению, утраченная технология: когда-то она передавалась изустно и так тщательно скрывалась, что полностью утерялась несколько веков назад. Производство булата было недешевым, а уже в XVII веке начали появляться доступные и достаточно качественные промышленные стали, поэтому спрос на булат упал, а затем и вовсе сошел на нет. Все, что мы знаем о нем (частично благодаря истории, частично благодаря экспериментам русского металлурга Павла Петровича Аносова), укладывается в пару фраз – булат был исключительно прочным, резучим и, конечно, легендарно красивым. На Руси булат часто назывался харалугом (хоролугом), или харалужной (хоролужной)* сталью, хотя в сказках мы частенько встречаем и сам термин «булат».

* Можно встретить как одно, так и другое написание. Возможно, правильнее будет вариант, вынесенный за скобки, так как, во-первых, именно он встречается в древних источниках, в том же «Слове о полку Игореве», во-вторых, он сохраняет букву «а» в общетюркском корне «хара»/«кара» («черный»).

Кстати, о сказках и былинах. Булатным клинкам в них приписываются чуть ли не магические свойства, но думать, что это какой-то несуществующий, сказочный металл – неправильно. На самом деле булат был просто лучшим вариантом для своего времени. Практические тесты даже лучших образцов, доживших до наших дней, показывают свойства, близкие к обычным недорогим углеродистым сталям современного изготовления. Однако в Средние века основную массу клинков делали из столь низкокачественного сырья, что даже такие свойства казались современникам мистическими и волшебными.

В свое время Аносову в первой половине XIX века удалось создать сплав, полностью отвечающий всем характеристикам булата. Хотя, конечно, достоверно мы не можем знать о том, насколько технология и состав, открытые нашим металлургом, сходны с «оригиналом». Дело в том, что технологий производства булата и в древности существовало несколько: воссоздал ли Аносов одну из них или придумал собственную, доподлинно неизвестно.

Булат клинка турецкой сабли – то, что мы и называем историческим булатом

И вот теперь мы подходим собственно к разъяснению. Исторически существовало две главных технологии получения узорчатой стали. Одна из них подразумевала литье, другая – сварку и проковку нескольких видов сталей между собой; первая оставила за собой название булата, а вторая стала называться дамаском.

  • Литой булат – это узорчатая сталь в привычном нам историческом понимании, полученная литейными и кузнечными методами.
  • Сварной булат (или дамаск) – это узорчатая сталь, полученная преимущественно кузнечными методами.

Высококачественное оружие изготавливалось из специальных «булатных» слитков, называемых вутц. Именно красоту булатного узора связывали с его великолепными свойствами. Но вутц был дорог и сложен в производстве, что подстегнуло поиски технологий создания узорчатых клинков альтернативными средствами. То, что ныне называется дамаском, начали производить специально, складывая и проковывая несколько слоев заготовок из разных видов стали. Новый материал по прочности не уступал булату, а внешне получался куда красивее, чем литой булат.

Теперь чуть подробнее о типах булата и видах дамаска – такое деление мы сделаем из-за того, что классифицируем материалы по разным принципам: касательно булата расскажем про легирующие элементы в его составе, а касательно дамаска – еще и про несколько технологий.

Типы литого булата: высокоуглеродистый и нержавеющий сплавы

Еще одно важное замечание о булате и дамаске, которое стоит сделать прямо сейчас. По своему химическому составу они больше всего напоминают привычные нам высокоуглеродистые стали, но с очень неоднородным составом, а именно это означает как повышенную прочность и резучесть, так и подверженность ржавлению. Углеродка и нержавейка, как мы знаем, это не просто две разных по своему составу стали. Отличие довольно зыбкое – все дело в том, есть ли в материале легирующие элементы, повышающие коррозионную стойкость стали, и в каком количестве.

Так вот, в норме булат соответствует тому, что мы называем углеродистой сталью, однако измененный химический состав (добавление значительного количества хрома – от 14 % и более) при сохранении физической структуры дает нам так называемый нержавеющий булат. Он сохраняет свойства прочности и твердости, присущие обычному литому булату, а изделия из него почти так же хорошо поддаются заточке. Но стоит изделие из него, как, впрочем, и любое, скованное вручную, баснословно дорого.

Слева – обычный литой булат с высоким содержанием углерода; справа – нержавеющий состав с обычной технологией литья булата

Восемь видов сварного булата (дамаска)

С дамаском все куда интереснее: существует как минимум восемь разновидностей сварного булата, он же – дамаск. Прежде чем мы перейдем к ним, стоит сделать небольшое примечание.

В принципе, возможно создать и нержавеющий дамаск. Для этого нужно собрать пакет легированной нужными присадками стали и начать сваривать его в вакууме, накладывая слоями и расковывая, а затем снова повторяя этот цикл. Технически это довольно сложно, однако современные технологии успешно справляются с задачей, примером чему служат поварские ножи с узорчатыми нержавеющими обкладками.

Кухонный нож Kanetsugu из ассортимента Tojiro с обкладками из узорчатой стали

«Дикий» дамаск

Это тот самый дамаск, который получается, если мастер не пользуется особыми инструментами и технологиями, то есть если процесс проистекает естественным образом. Листы стали с различным химическим составом складываются между собой, свариваются и расковываются; затем рубятся пополам, снова складываются, и все действия повторяются. В результате получается слоистая сталь. Если ее ковка не имеет четкого плана, то узор получается неупорядоченным, или «диким».

«Дикий» и простой дамаск – два подвида техники, которая не имеет характерных черт, а представляет собой обычное наложение друг на друга слоев с последующей расковкой в свободном стиле

Штемпельный дамаск

При изготовлении этого вида узорчатой стали кузнец использует инструмент, называемый штемпелем: благодаря ему на поверхности слоистой пластины дамаска появляется красивый узор, не очень напоминающий узор на простом дамаске. В зависимости от узора штемпеля он может напоминать лестницу, годичные слои на срезе дерева, поверхность воды под дождем и комбинацию этих узоров.

Штемпельный дамаск производят с помощью специального инструмента – штемпеля

Мозаичный дамаск

Мозаичные дамаски часто отличаются не только технологией проковки, но и самим составом – пакет собирают на манер мозаики из заготовок стали разной формы и состава так, чтобы в результате наложения и расковки получался такой вот характерный узор.

Мозаика на поверхности этого вида дамаска – «заслуга» не технологии, а правильной подборки пакета стали

Мозаичный порошковый дамаск

Один из самых сложных видов дамаска; технология, которая редко практикуется в России.

Чтобы создать такой клинок, как на фото, требуется подготовить клише с определенным прорезным узором из стали. Затем клише засыпается порошковой сталью, которая при травлении будет контрастировать с основой, и под действием высоких температур и давления превращается в монолит. Теперь из этого слитка можно по обычной технологии расковывать клинок, сваривая или чередуя узорчатые слои между собой.

Порошковый мозаичный дамаск – явление, редкое в России

Крученый дамаск

Крученый дамаск, он же турецкий, создается с помощью закручивания заготовки из нескольких сваренных между собой стержней вокруг себя. Рисунок будет зависеть от количества и состава сталей в исходном пакете, угла закручивания и глубины взрезки. Как и по мозаичной технологии, из полученной «скрутки» далее можно по обычной технологии расковывать клинок, сваривая или чередуя узорчатые слои между собой.

Крученый дамаск (он же турецкий) получает характерный узор, когда кузнец в процессе расковки скручивает заготовку несколько раз

Мозаичный торцевой дамаск

Техника изготовления такого вида дамаска несколько отличается от прочих. На лопатку из однородной стали накладывается узорчатая мозаика из деталей различной формы и разных сталей. Затем заготовка проваривается под вакуумным прессом. Таким образом, ни сворачиваний, не кручения при его изготовлении не используют. Когда готов полностью прокованный блок, с него срезают пластины, служившие ранее основой для сборки мозаики.

Боковые обкладки такого дамаска – это срезы с готового прокованного блока

Волокнистый дамаск

Еще один зарубежный способ ковки дамаска. Состав его ничем не отличается от стандартного, и начало расковывания – тоже. Но примерно на середине процесса кузнец разворачивает заготовку на 90 градусов и начинает расковывать ее снова. Именно так получаются характерные «короткие» (по сравнению с обычными) разводы.

Короткие «волокна» этого вида дамаска – результат особой техники, когда кузнец поворачивает наполовину прокованную заготовку и начинает все сначала

Многорядный дамаск

Это вид, скорее, не материала, а уже готового изделия, то есть клинка. Полосы дамаска разной выделки (мозаичного, крученого и пр.) кладут рядом и проковывают между собой с целью создать зрительно эффектную комбинацию узоров. Состав и техника изготовления этих полос зачастую различаются: ближе к режущей кромке помещают прочный и резучий вид дамаска, а ближе к обуху – прочный и вязкий вид с особенно красивыми узорами.

Многорядным правильнее называть сам клинок, а не дамаск

Немного о технологиях изготовления булата и дамаска

Готового, единственно правильного «рецепта» пакета стали для изготовления литого булата и сварного дамаска нет, и носить это название могут очень многие узорчатые стали, собранные с помощью технологий литья и ковки. Однако несколько характерных черт у булатных сплавов все-таки есть.

Вот, пожалуй, самое минимальное, что нужно знать тому, кто собрался приобретать булатный (литой или сварной) клинок.

1. Литой булат

Булатная сталь — какое звучание! Даже в самом слове «булат» уже ощущаешь твердость и как говорили в старину «крепость». Недаром булатная сталь до сих пор считается тайной из тайн. Рассказать о булатных сталях техническим языком очень сложно, а поэтому повествование о булате будет самым простым и эмоциональным.

Итак, булатная сталь. Что это такое? Когда она была открыта и при каких условиях? Какие бывают разновидности булатной стали? Где родина булата? В чем ее основной секрет или тайна? Нужна ли она в современном производстве и что сулят древние технологии? Вопросов так много, что для ответов на них нужны целые тома.

Родиной булата историки обычно считают Индию. Доказать это точно не удалось, но это не столь важно. Факты свидетельствуют, что булатные стали появились в Индии около 2500 лет назад. В конце IV века до н.э. Александр Македонский во главе большого войска отправился завоевывать Индию. Через Месопотамию (современный Ирак) и территорию современного Афганистана он проник в северо-западную часть «Страны чудес». Там на реке Гидаспу, северном притоке Инда, разыгралось сражение между македонским войском и войсками индийского царя Пора. Пор был ранен и попал в плен. К изумлению македонцев, его панцирь был совершенно не поврежден стрелами или дротиками, на нем не было ни царапин, ни вмятин. Он был сделан из необыкновенно твердого и прочного металла. В те времена, когда железные мечи были настолько мягки, что воинам после 2-3 ударов нужно было отбежать, чтобы выпрямить клинок, такое качество железа казалось чудом.

Задолго до описанных событий (ориентировочно в VIII — VII веках до н.э.) с Гималайских гор в Пенджаб (древнейшее княжество Индии) спустилась каста кузнецов, хорошо знавших железное дело и умевших изготовлять оружие с необычайными свойствами. По-видимому, это и были самые первые оружейники, выявившие и освоившие технологию изготовления булата. Из Пенджаба индийское железо и способы его обработки распространились в Сиам и Японию.

Читайте также  Как просверлить твердую сталь

Еще Аристотель в своих трудах упоминает индийскую булатную сталь, называя её «феррум-кандидум» («белое железо»). Такое железо ценилось очень высоко и продавалось в виде небольших круглых разрезанных пополам лепешек, называемых «вутцами» (см. рис.1). Вутцы хорошо ковались, обрабатывались и полировались. Из одного вутца получался один меч или кинжал.

После походов Александра Македонского крупнейшим центром производства индийской стали и оружия из нее становится город Дамаск в Сирии, куда македонцы вывозили всех мастеров, которых только могли найти в странах Востока. Здесь нужно отметить, что переход к железному веку в Передней Азии и Закавказье произошел на 400-500 лет раньше, чем в Индии. Где-то на территории современных Турции, Грузии, Армении и Ирана в XII — XI до нашей эры существовала страна Пулуади. С ней связаны многие названия в восточных языках, в том числе и железа — в Персии (Иране) его называли «пулад», откуда пошло и русское слово «булат».

Помимо Индии существовали и другие крупные центры производства булатов. Так, на территории Средней Азии в 30 км к северо-востоку от Намангана на правом берегу Сырдарьи было раскопано древнее городище Ахсикет — бывший крупный политический и экономический центр региона Северная Фергана. Начиная с VII по XIII век включительно, в Ахсикете выплавляли различные тигельные стали, включая кипящую и спокойную с весьма различным содержанием углерода. Марки стали по углероду соответствовали современным — чистое ферритное железо, далее стали типа 25, 35, 45; У7-У8, У12 и У13, а также булатная сталь. На территории городища найдены крупные металлургические мастерские и откопан ров длиной 250 м, шириной 25 м, глубиной 14 м, доверху наполненный различными тиглями емкостью от 2-3 и до 8-10 кг и даже более. Кандидат исторических наук археолог Ольга Андреасовна Папахристу много лет трудилась на раскопках этого городища. Ее исследования дали богатый материал. Оказывается, древние металлурги Северной Ферганы варили тигельную сталь на каменном угле. Существовала целая гора каменного угля высокого качества, добываемого открытым методом. Эта гора за 500-600 лет полностью была выработана. Таким образом, крупным центром получения булата следует наряду с Индией считать Среднюю Азию.

Булатная сталь была открыта не случайно и гораздо раньше, чем мы обычно думаем. Металлурги бронзового века не могли не обратить внимания на елочное строение бронзовых слитков. Получив первый слиток из железа с тем же елочным строением, древние мастера вероятно начали его ковать как бронзу. Конечно, он рассыпался. Однако это не могло остановить мастеров ковки бронзового оружия. И спустя какое-то время, накопив опыт, они нашли решение. Разумеется, такие опыты проделывались не одним мастером, а всеми, кто хотел расплавить железо и сталь в тиглях вместо бронзы. Все это ускорило разгадку технологии ковки булата. По всей видимости, прославленные древние булатные мастера, изготовлявшие знаменитые клинки, не понимали до конца секретов булата. Они знали секреты производства, секреты технологий, тщательно их выполняли и передавали из поколения в поколение. Не знали всех секретов этого П.П. Аносов, Д.К. Чернов, другие исследователи.

Тайна, или, что точнее, тайны — они же секреты булатных сталей — кроются в их строении, обусловленном технологией выплавки, особенностях кристаллизации, остывания, ковки, обработки, закалки. Для каждой разновидности булата — своя технология и свои секреты, хотя основным считают кристаллизацию.

Остановимся на одном широко распространенном заблуждении. Часто считают булатные и дамасские стали чуть ли не одним и тем же сплавом, хотя это совершенно разные материалы. Дамасские стали известны со II-III веков н.э. Их великое множество.

Дамасские стали являются сварочными. Получаются они кузнечной сваркой (в горне на углях — как на древесном, так и на каменном) различных углеродистых сталей, содержащих от 0,25 до 0,8 и от 0,8 до 1,5% углерода с чугуном и чистым кирпичным железом. В некоторых местах при производстве дамаска иногда добавляли легированный чугун, отчего твердость изделий достигала 74 единиц по Роквеллу.

В нашей стране существовало массовое производство. Это знаменитые Златоустовские клинки. Однако не все из этих клинков могли рубить железо (гвозди, прутки) или гнуться в дугу, а то и вокруг пояса. Многие авторы в своих книгах о булатах и дамасских сталях утверждают, что максимальное содержание углерода в сварочной стали 0,8%. Однако В.И. Басов, на основании материалов которого писалась эта работа, полагает, опираясь на свою практику, что в древних дамасских сталях углерод содержится в количестве 1,3-1,5% и даже до 2% и выше. В Японии до сих пор варят свои катаны — разновидность дамасских сталей, пересыпая их двадцать раз чугуном. В прослойках чугуна при закалке образуется 70-80% цементита, соответственно меняется их плотность.

Известно также множество других разновидностей дамасских сталей. Родина многослойной пакетной стали, в том числе узорчатой, буклетной — Древний Рим (но не арабские страны!) В первую очередь эту технологию римляне принесли в бассейны Балтийского моря и Рейна, а уж потом — в Сирию, в Дамаск. Но в Дамаске более двух тысяч лет получали свою, особую дамасскую сталь, не уступавшую никакой булатной стали. Близ Дамаска существовала гора, состоящая из природного железа следующего состава: чистое железо, 0,9-1% углерода, 8-9% вольфрамита, мало серы и фосфора. Фактически это была природная быстрорежущая сталь P9. Мастера просто откалывали куски от этой горы, несли в кузницы и выковывали из них мечи и сабли. Иногда дополнительно цементировали. Позже из него выплавляли тигельный вольфрамитовый булат. По данным польского специалиста И. Писковского («О стали Дамасской») к концу XVIII века эта гора была полностью выработана. На рис.1 представлен образец такого булатного ножа, в котором 1,6-1,7% С и 8-9% вольфрама, сделанного по-видимому в XVIII веке. Возможно он сделан из руд дамасской горы.

Индийский вутц, это не «храбрец» или слиток булата, как обычно считают, а сварочная крупноузорчатая сталь черного цвета со светлым белым узором(мнение В.И.Басова).Узор чрезвычайно трудно отличить от хорошего булата даже опытному специалисту. Эта неточность была допущена во времена П.П. Аносова, и с тех пор повторяется в различных статьях и книгах. Такую сталь можно увидеть в Эрмитаже в отделе восточного оружия. Вутц в Индии изготовлялся в большом количестве с VIII-X до конца XVIII-XIX веков. Считается, что лучшие клинки ковались в VII — XII веках.

Булат различали с давних пор по ряду внешних признаков. При оценке качества булатного оружия большую роль играл рисунок на клинке. По форме узор подразделяли на полосатый, струйчатый, волнистый, сетчатый и коленчатый. Полосатый узор состоял из прямых линий, почти параллельных между собой. Булат с таким узором ценился менее других. Когда между прямыми линиями попадались изогнутые, узор называли струйчатым — это был признак более высокого качества. Подобные изогнутые линии составляли основу узора волнистого булата. А если прямые линии были очень короткими, а изогнутые сплетались в пряди, булат называли сетчатым . Волнистые и сетчатые узоры гарантировали булату высокое качество. Но ещё выше ценился коленчатый булат. Узор на его клинке располагался во всю его ширину также прядями, но в виде поперечных поясков, повторяющихся по всей длине клинка.

По величине узор делили на три вида: крупный, средний и мелкий. Крупный узор достигал 10-12 мм, величину его сравнивали с нотными знаками. Он был признаком булата высшего качества. Средним называли узор, соответствующий буквам в рукописи того времени (4-6 мм). Если же узор был совсем мелким (1-2 мм), но все же заметен невооружённым глазом, то это указывало на то, что сталь булатная, но качество ее невысокое.

Узор всегда был светлее фона, или грунта, как тогда его называли. По грунту различали три рода булатов: серые, бурые и чёрные. Сам узор мог быть белым или светло-серым, блестящим или матовым. Чем темнее был грунт и чем выпуклее и белее на нем узор, тем больше ценился булат. Знатоки ещё отличали булаты по отливу грунта при отражении света. Одни булаты совсем не имели отлива, другие отливали красноватым или золотистым цветом.

В древности каждый мастер, делавший булат, знал и держал в секрете свой уникальный способ его изготовления. Поэтому булаты, изготовленные в разных странах, имели и различные свойства. Поскольку булаты обычно получали название по местности, где были сделаны, то сегодня можно определить, где умели делать узорчатую сталь. Например, сирийские булаты «нейрис» и «шам» (Шам — турецкое название Индии) имели мелкий полосатый более или менее прямолинейный узор, серый или бурый грунт. Они считались булатами низкого качества. К этой категории булатов относят также «баяз» (египетский) и белый (турецкий), хотя узор у некоторых из них мог быть струйчатым.

Высшие сорта персидского и индийского булата характеризовались крупным сложным рисунком, состоящим из повторяющихся групп гроздевидных фигур, принимающих разнообразные формы: клубков, мотков и прядей, формирующих сетчатые и коленчатые узоры, чётко выступающие на темном грунте с золотистым отливом. К ним относились: «табан» (буквально — «блестящий»), «кара-табан» («чёрный блестящий»), «хоросан» и «кара-хоросан» (Хоросан — провинция в Персии). Самый лучший булат «кара-табан» был известен также под названием «кирк нардубан» — «сорок ступеней». Вдоль его клинка длиной около метра с темно-бурым или чёрным грунтом с золотистым отливом шел белый коленчатый узор, состоящий примерно из 40 фрагментов — колец с поперечными прядями.

Отличали булаты и по звону. Хороший булатный клинок от лёгкого удара должен был издавать чистый и долгий звук. Чем выше и чище звон, тем булат лучше. В древние времена по звону покупатели могли отличить настоящий булат от подделок, которые часто неплохо имитировали внешние признаки (узор) клинка.

Испытывали булатный клинок и на упругость: его клали на голову, после чего оба конца притягивали к ушам и отпускали. Если остаточной деформации не обнаруживалось, то качество клинка считалось хорошим.

Последнее испытание состояло в следующем: клинок ставили под углом вертикально, втыкая его в рукоятью в землю. После этого на него накидывали кусок тонкой ткани. Ткань, соскальзывая по лезвию клинка, должна была разрезаться пополам. Также иногда для пробы на твердость булатным мечом рубили гвозди.

Один из древнейших городов на Ближнем Востоке — Дамаск. На базарах этого города продавалось лучшее оружие, чеканка, самые дорогие и редкостные пряности, ткани и многое другое. Так как город был центром торговли древнего мира, то очень трудно выяснить, какой булат делали в Дамаске, а какой — в Индии и Персии. Павел Петрович Аносов и многие другие знатоки металлургии различают старую — настоящую индийскую литую сталь, называемую просто дамаском («чистым дамаском»), и новую — сварочную — «наварной дамаск» или «дамасская сталь». Чистый дамаск (булат), является литой сталью, и по сути дела это и есть индийская сталь (вутц). Такой металл получался плавкой и имел естественные узоры. Сегодня булатом называют литую сталь, имеющую естественный узор. Только оружие, полученное путем ковки литой булатной стали (лепешки — вутца) и имеющее естественные узоры, обладало очень высокими механическими свойствами. Именно о нем слагались легенды.

Особенности булатной стали

  1. Что это такое?
  2. История
  3. Плюсы и минусы
  4. Характеристики
  5. Область применения
  6. Правила использования и ухода

Булатная сталь является настоящей легендой Востока. Про роскошные булатные клинки, отличающиеся безупречной остротой, сложено много легенд. Материал, из которого делалось подобное оружие, имеет очень много отличительных характеристик и особенностей. О них и поговорим в данной статье.

Что это такое?

Прежде всего, стоит ответить на главный вопрос: что же собой представляет булатная сталь? Такое наименование принадлежит материалу, отличающемуся повышенным содержанием углерода. В процентах объем указанного компонента может доходить до 2%. Однако, в отличие от многих других высокоуглеродистых сплавов, булат демонстрирует не только повышенную твердость, но и достаточный уровень упругости. Кроме того, этот материал отличается неплохой вязкостью, благодаря чему беспроблемно выдерживает нагрузки ударного типа.

Читайте также  Какие сплавы называются сталями

Булат, который поддается ковке, изготавливают исключительно по тигельной технологии. Тигель – это своеобразный сосуд, предназначенный специально для изготовления металлических сплавов.

Такая деталь может без негативных последствий перенести воздействие со стороны очень высоких температурных значений.

История

Родиной булатной стали принято считать Индию. Там рецепт этого материала появился уже очень давно. Секреты производства булата ложились на плечи многих специалистов в металлургии. Западноевропейские мастера в течение многих десятков лет предпринимали попытки воссоздания древней рецептуры. Иногда они почти приближались к разгадке, а иногда снова «откатывались» назад. Павел Петрович Аносов, который был горным начальником заводов в Златоусте, проводил массу специальных исследований, чтобы повысить качество продуктов, которые выпускала вверенная ему оружейная фабрика. С 1828 года начались многолетние работы, которые позволили добиться получения высококачественного булатного сплава. Успехом эти эксперименты завершились только в 1837 году.

Кроме стандартной технологии Аносов изобрел обновленное производство, смысл которого был заключен в «сплавлении неугодных железных и стальных обсечков в горшках из глины посредством возвышенных температур в воздушных печах». К сожалению, в самом начале XX века ранее разработанная технология была утрачена повторно. Все результаты исследования Аносова остались только в архивах и музейных записях прежних лет. Полностью восстановить технику производства пытались многие мастера. Ближе всех к разгадке рецепта изготовления булата приблизился только златоустовский металлург Сергей Баранов. Он потратил на это много лет, сделав огромное количество пробных плавок.

Качественная булатная сталь Сергея Баранова и сегодня имеет специальные заключения со стороны РАН, а сам металлург стал корреспондентом в Петровской академии наук и искусств.

Плюсы и минусы

Основные свойства и особенности булата в первую очередь определяются содержанием углерода в составе его сплава. Кроме того, многие отличительные характеристики подобный металл приобретает благодаря температурным значениям, установленным по ходу плавки. Если сырье будет перегрето, то качественной стали получить не удастся.

Технический процесс производства булатной стали является усложненным, но доступным по себестоимости. Изготавливая качественный булатный нож, требуется соединить пакеты металла друг с другом посредством сварки кузнечного типа (составляющие куют по особой технологии). Благодаря этому можно будет получить характерную структуру, состоящую из нескольких слоев. Необходимо реализовать правильный отжиг, действовать строго по рецептуре, чтобы добиться запланированных результатов.

После подобных производственных хитростей получаются высококачественные продукты и материалы. Узнаем, какими главными достоинствами обладает булатная сталь.

  • Из этого металла получаются замечательные ножи, поскольку булат сам по себе характеризуется очень высокими режущими способностями.
  • Рассматриваемый тип стали демонстрирует очень высокий уровень стойкости к механическим ударам, а также нагрузкам на изгибание.
  • Булат является высокотвердым металлом, отличающимся повышенной стойкостью к изнашиванию.
  • Заточив булатный ножик, можно дальше пользоваться им на протяжении длительного времени, поскольку рассматриваемая сталь непревзойденно удерживает заточку.
  • Булатная сталь может похвастаться очень долгим сроком эксплуатации. Этот материал может прослужить много лет.

Булатная сталь имеет не только достоинства, но и свои недостатки, которые нужно обозначить.

  • Сам по себе данный материал характеризуется очень высокой стоимостью.
  • Булат не так легко заточить, как может показаться на первый взгляд. Эта процедура вызывает массу сложностей, поскольку сталь имеет высокий уровень твердости.
  • К сожалению, рассматриваемый тип металла не может похвастаться высокой устойчивостью к образованию коррозии, из-за чего рано или поздно ржавеет.

Характеристики

Рассмотрим подробное описание булатной стали, чтобы разобраться во всех ее свойствах и параметрах.

  • Сплав рассматриваемого вида стали представляет собой довольно сложную субстанцию. В нем присутствует два основных компонента – железо и углерод.
  • Если просто скомбинировать указанные химические элементы, то качественная булатная сталь не получится. Для этого очень важно придерживаться всех нюансов и секретов производства этого материала.
  • Упругость рассматриваемой стали является крайне высокой, что считается одной из основных особенностей этого сплава.
  • Твердость качественного булата определяется по Роквеллу. В данном случае этот показатель ровняется 62-м единицам. Подобное значение является очень неплохим.

Область применения

Высококачественную булатную сталь очень часто используют для изготовления не менее качественных и красивых моделей ножей. Обычно это инструменты нижеперечисленных типов:

  • цельнометаллические;
  • с клинком фиксированного типа;
  • имеющие складную конструкцию.

Сфера применения качественных ножиков, сделанных из редкой булатной стали, может быть разной. Сегодня выпускаются очень хорошие ножи для охоты или рыбалки. Встречаются не только туристические, но и военные экземпляры. Существуют и ножи, входящие в отдельную категорию, – метательную. Можно приобрести дорогостоящий коллекционный нож из булатной стали. Высококачественные модели ножей, предназначенные для увлеченных коллекционеров, нередко имеют очень высокую стоимость.

Для производства таких оригинальных инструментов обычно применяется натуральная древесина ценных пород. Могут присутствовать богатые декорации, выложенные из драгоценных камней, рукоятка из натурального рога. Каждый коллекционный нож представляет собой результат кропотливого ручного труда, поэтому дешево стоить не может. К сожалению, в других современных областях рассматриваемый вид стали должного распространения получить так и не смог. Это обусловлено тем, что булат во многом уступает более совершенной легированной стали.

Кроме того, булатный сплав может оказаться гораздо более дорогим из-за сложностей производства.

Правила использования и ухода

Качественные продукты, произведенные из булатной стали, требуют грамотного использования и ухода. Пренебрегать подобными процедурами настоятельно не рекомендуется, если хочется, чтобы красивое изделие прослужило как можно дольше.

  • Поскольку рассматриваемая сталь может покрыться ржавчиной, то сразу же после ее использования (особенно, на кухне) ее требуется тщательно очищать. После этого стальные лезвия аккуратно промывают водой и протирают ветошью насухо.
  • Хранить оригинальный ножик, произведенный из булатной стали, необходимо только в теплом и совершенно сухом местечке. В последнем не должен скапливаться конденсат, поскольку он может спровоцировать коррозию металла.
  • Желательно пользоваться подходящим чехлом, сделанным из кожи. Чтобы в течение длительного времени хранить булатный клинок или ножик, желательно покрывать лезвие пластом парафина либо рыбьего жира.
  • Если на красивом ноже неожиданно появились ржавые следы, инструмент необходимо сразу же очистить. Для подобной манипуляции разрешается использовать керосин, однако слишком агрессивные вещества задействовать запрещено. Подойдет мелкодесперсионная наждачка, но после обработки с ее помощью потребуется протравить булатный ножик, иначе рисунок на нем станет тусклым.

Если придерживаться этих простых правил, роскошный булатный инструмент прослужит много лет, будет выглядеть ухоженным и красивым.

Булатная сталь: история появления, ножи из булата, методика изготовления, преимущества и недостатки

Развитие технологий не всегда сопровождается прогрессом. Нередко уникальные знания оказываются утраченными и ученые пытаются с нуля воссоздать их. Свидетельства об утраченных технологиях находят в мифах, легендах, сказках и даже исторических хрониках.

Булатная сталь — одна из технологий, не дошедших до наших дней. Потерянный секрет на протяжении нескольких веков пытаются восстановить различные мастера. В настоящее время имеются успешные попытки производства булата.

Интерес к булатной стали заключается в ее уникальных свойствах. Материал отличается повышенной прочностью, легкостью и гибкостью. Саблю из булата можно было согнуть до 90 градусов, не ломая ее. В мифах есть свидетельства и о ношении оружия в качестве ремней.

История создания булатной стали

Сегодня сабли из булата делают в качестве коллекционного оружия

Достоверных сведений об истории создания булата, как и о технологии его изготовления, не имеется. Первые упоминания относятся к походу Александра Македонского в Индию . Именно тогда появились свидетельства о прочных мечах индийской знати, без особого труда разрубающих македонское оружие и доспехи.

Исследования в этом направлении позволяют сделать вывод, что технология изготовления булата была освоена в Индии за несколько веков до нашей эры. Существует легенда о целой касте кузнецов булата, спустившейся в Пенджаб с Гималайских гор. Позже они разошлись по всей Индии , археологи нашли несколько центров изготовления булата.

Торговля распространила булат в Сирию и Персию. Там же появились мастера, готовившие из индийского вутца («лепешки» булатной стали, поставляемой на экспорт) первоклассные клинки. В Ср. Азии булат называли табан, хорасан, фаранд. Завоевания Тимура и вывоз мастеров в Самарканд постепенно привели в упадок данную технологию.

В итоге тщательно оберегаемые способы изготовления булатной стали к XII-XIV веку оказались утерянными. Имеются свидетельства об оружии и доспехах XVI-XVIII веков, однако данные образцы относят к простейшим булатам, технология изготовления которых не отличается сложностью. Качество таких сплавов на порядок ниже более древних образцов.

В 40-х гг XIX в. начальник златоустовских заводов П. П. Аносов смог получить литой булат, не уступавший по характеристикам индийскому вутцу. Однако после его смерти воспроизвести процесс не удалось, хотя им были оставлены подробные записи и рецепты.

Среди современных мастеров продолжается активный поиск и обмен опытом по созданию той самой булатной стали. Существует ряд кузнецов, чьи сплавы приближены к свойствам булата. Однако окончательно данная технология никем пока не освоена.

Технология изготовления из булата

Упрощенная схема изготовления булатной стали и клинка

Булат — общее наименование для твердых и вязких сплавов железа и углерода. По сути он представляет собой углеродистую сталь, получаемую из двух компонентов — железа и древесного угля или графита. Подчеркивается, что при разных физических свойствах компонентов химический состав заготовки будет одинаков.

О способе изготовления булата имеется немало записей, однако достоверных сведений не имеется. Многие считают данный процесс несколькими технологиями, каждая из которых требует определенных нюансов, навыков и даже интуиции от кузнеца.

Упрощенно схема изготовления имеет следующий порядок действий:

  • губчатое железо куется молотом;
  • материал смешивается с древесным углем (графитом), помещается в тигель;
  • тигель нагревается до 1200 градусов, после чего медленно охлаждается.

В результате кузнец получается небольшой слиток — вутц. Из него куется оружие или броня, однако и этот процесс имеет свои тонкости и нюансы. К примеру, повышение температуры ковки или закалки сверх 850 градусов крошит материал.

В процессе охлаждения заготовки образуется цементит, придающий металлу гибкость. Дальнейшая ковка производится легким молотом, чтобы не нарушать структуру цементита. Процесс чередуется многократным накаливанием до определенной температуры.

Характеристики булатной стали

Хаотичный узор клинка — характерная особенность булатной стали

По своей структуре и характеристикам сталь булат — это композит, представляющий собой химически, физически и структурно неоднородную сталь. Одна из теорий подразумевает, что роль матрицы в нем выполняет мягкая пластичная основа феррита (чистого железа с содержанием углерода при 20 градусах до 0,006%).

Упрочение обеспечивается карбидом железа, что дает высокую вязкость сплава. Износостойкость лезвия обусловлена его самозаточкой — стачивание мягких волокон на режущей кромке приводит к выходу на волокна с цементитом, что формирует принцип микропилы. Он же обеспечивает вспарывающий принцип прорезания.

Содержание углерода в булатной стали составляет около 2%. Твердость сплава составляет около 70 HRC, однако это не мешает ему сгибаться. Согнуть клинок из булата не просто, если удается это сделать, он может создать угол до 120 градусов, после чего выпрямиться и сохранить свои свойства.

Длительная и качественная заточка булатного клинка придавала ему значительную остроту. Мифические тесты по разрезанию таким оружием конского волоса или газового платка в воздухе имеют подтверждения. При этом острота клинка сохранялась длительное время, даже после того, как им приходилось рубиться в сражении.

Отличительная особенность булата — структурный узор стали. Он может быть полосатым, волнистым или сетчатым. Чем он сложнее — тем выше ценится клинок. Формируется он при охлаждении. Обращают внимание на искусственную роспись — она характерна для дамасских клинков, булат не создается с гравировками и рисунками.

Разновидности ножей из булатной стали

Узорчатые клинки не всегда свидетельствуют о булатной стали, нередко за нее выдают обычный дамаск

Свойства булата нашли широкое применение в изготовлении клинков. В настоящее время секретами изготовления подобного сплава заинтересованы лишь любители. В промышленности материал считается неактуальным, из-за чего и не предпринимается научных попыток возрождения утраченной технологии.

Читайте также  Самая твердая сталь в мире

Обусловлено это двумя факторами — сложность процесса и невостребованность клинкового оружия. Изготовление булата — тонкий процесс, сравнимый с искусством, который нельзя поставить на конвейер. При отсутствии устойчивой простой процедуры булат несмотря на свои исключительные свойства остается невостребованным.

Обращают внимание и на отсутствие применения булата в настоящее время. Холодное оружие стало частью истории, коллекционные образцы воспроизводят преимущественно любители. Отчасти булат применяется при изготовлении ножей, однако их практическое применение остается под вопросом.

Заточки

Заточки из булата не изготавливаются. Учитывая сложность производства материала, его направляют на более востребованные и практичные изделия — ножи, кинжалы, клинки.

Складные ножи

Складной булатный нож

Складные ножи из булата также встречаются нечасто. Обычно под их видом продают изделия из дамасской стали или обычных сплавов с травлением под дамаск. Настоящие булатные складные ножи изготавливаются преимущественно на заказ и стоят недешево.

Такие изделия обладают всеми достоинствами булатной стали, однако имеют и ряд недостатков. Заточить нож из булата крайне сложно, особенно если делать это обычной заточкой или точильным камнем. Процесс может занять часы, хотя и затупление материала происходит в разы медленнее.

Практическое применение складного ножа из булата также сопряжено с определенными недостатками. Малейшая влажность — и клинок начнет покрываться ржавчиной. Травление лимонным соком поможет, но нарушит рисунок стали. А заказ ножа из нержавеющего булата обойдется раза в два дороже.

Кухонные

Кухонные ножи из булата не имеют широкого распространения по тем же причинам, что и складные. При выборе такого клинка учитывают следующие нюансы:

  • серийных булатных ножей, тем более кухонных, не бывает, каждое изделие делается индивидуально;
  • обычный булат подвержен коррозии, что требует тщательного и каждодневного ухода за ножом, который используется на кухне;
  • кухонный нож из булата ввиду сложности изготовления будет стоить столько же, сколько и охотничий;
  • на заточку такого изделия уйдет не менее двух часов, простая точилка для этого не подойдет.

При выборе кухонного булатного ножа рекомендуется заказывать изделие из нержавеющего булата. Процесс его изготовления еще сложнее, найти мастера по нему не просто, да и стоимость будет значительно выше.

Боевые

Нож с коротким лезвием

Боевые ножи из булата делаются преимущественно для коллекций. Такие клинки не подразумевают практичного применения и нередко делаются с декоративными вставками и рукоятями. Они также подвержены коррозии и долго затачиваются, однако в качестве экспоната могут лежать длительное время.

Боевые ножи изготавливаются на заказ или приобретаются у мастеров уже в готовом виде. Изделия могут копировать различные образцы ушедших эпох или иметь собственный оригинальный дизайн.

Применение такого оружия в бою остается под вопросом. Для армейских или десантных задач свойства булата не востребованы. В данном вопросе более практичным считаются обычные клинки из высококачественной стали.

Охотничий

Охотничьи булатные ножи также покупаются преимущественно для коллекций, а не для практического применения. Это обусловлено все теми же недостатками материала — уязвимость к коррозии и длительный процесс заточки.

Следует учитывать и нюансы, по которым затачивают нож. Процесс должен быть медленным, многие сравнивают его с медитацией. Не допускаются действия, способные поцарапать клинок. При заточке не используют алмазные абразивные бруски, способные повредить структуру металла.

Как работает нож из литого булата против легированных сталей

Заточка качественного булатного ножа на порядок превосходит легированную сталь, однако получить такое изделие непросто

Многие любители ножей спорят о преимуществах булата по сравнению с легированной сталью. Для демонстрации достоинств проводятся различные тесты, одним из которых выделяют нарезку каната. Все тестируемые ножи заточили на одном станке под углом 20 градусов. Канат для удобства обернули малярным скотчем.

Тест показал сразу несколько результатов. Один из булатных ножей превзошел легированные в три раза по количеству нарезов. Два булата от других мастеров уступили первенство даже обычной углеродистой стали.

В данном контексте определенно сказать, насколько хорош булат против легированных сталей сложно. Ключевой момент — искусство мастера. Изделия могут даже у одного кузнеца отличаться по качеству. Для получения качественного клинка потребуется найти хорошего мастера.

Плюсы и минусы

Среди преимуществ булатной стали и изделий из нее выделяют:

  • твердость клинка в сочетании с его исключительной гибкостью и упругостью;
  • длительный период стачивания, относительная самозаточка;
  • острота лезвия обеспечивает отличное применение в разделке и нарезании.

Среди недостатков булата отмечают:

  • склонность к коррозии, что требует тщательного ухода при практическом применении клинка;
  • высокая стоимость, которая в зависимости от требований может повышаться;
  • качество булата отличается не только от кузнеца, но и от изготовления, у одного мастера могут быть как посредственные клинки, так и отличные;
  • длительная заточка снижает преимущества долгого стачивания.

К минусам относят и сложность изготовления булата в сочетании с неизвестностью технологии. Определенные успехи в его получении имеются, однако добиться качества древних мастеров пока не удается.

Булат (металл)

Булат (от перс. فولاد ‎ — фул́ад и тюркского «болот», «сталь») — сталь, благодаря особой технологии изготовления отличающаяся своеобразной внутренней структурой и видом («узором») поверхности, высокой твёрдостью и упругостью. С древнейших времён, первые упоминания встречаются ещё у Аристотеля, используется для изготовления холодного оружия — клинков мечей, сабель, кинжалов, ножей и др.

Содержание

История

Булат производили в Индии (под названием вуц), в Средней Азии и в Иране под названиями табан, хорасан, фаранд . Аль-Бируни приводил некоторые сведения об его производстве: «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». На Руси были знакомы с восточным булатом и изделиями из него, есть также сведения о закупке булата для производства оружия. Для его классификации использовались такие термины, как красный и синий булат, красное железо. В России литой булат, аналогичный старинным восточным образцам, был получен на Златоустовском заводе под руководством русского горного инженера, начальника Златоустовских заводов генерала-майора Павла Петровича Аносова. Аносов начал заниматься булатом в 1828 г. по поручению Горного ведомства. После огромного числа опытов были получены образцы булатных клинков и слитки булатной стали. В отчётах Аносова описываются и воспроизведённые им способы получения классической кованой дамасской стали, но делается вывод о том, что это нетехнологично. В 1839 г. оружие и другие изделия из русского булата демонстрировались в Санкт-Петербурге, в 1841 году работа Аносова «О булатах» была представлена на Демидовскую премию.

Описание

Булат — собирательное название для твёрдых и вязких сплавов железа и углерода. Химически булат отличается от стали количественным содержанием углерода. По этому показателю булат близок чугунам. Но физически он сохраняет ковкость низкоуглеродистых сталей и ощутимо превосходит последние по твёрдости после закалки. Такие свойства более связаны со структурой металла, нежели с химическим составом (по аналогии с чистым без примесей графитом и алмазом, у которых химический состав идентичен, но физические свойства различны). Таким образом, один только химический анализ не позволяет определить отношение металла к булатам. Булат требует отличных от стали способов обработки (ковки, закалки) и может быть повреждён неправильной термической обработкой, обратившись обычной сталью или нековким чугуном. Тем не менее булат может быть доведён до расплавления и после остывания остаться булатом, или, как в случае с дамаском, может быть многократно прокован и сварен кузнечной сваркой сам с собой или с другими булатами и сталями. Из множества сталей (но далеко не из всех) может быть получен булат практически без изменения химического состава исходного материала, но способность сплава приобрести в процессе кристаллизации характерную для булатов структуру сильно зависит от лигатуры сплава и булаты не получатся из высоколегированных сталей, а из легированных, если получаются, то только низшие сорта булатов.

Высокого сорта булат является непревзойдённым образцом совершенства металла, поэтому до сих пор сохранились немногочисленные энтузиасты, владеющие искусством его приготовления и обработки.

Технология

Внешне булат отличается наличием беспорядочного узора, который получается при кристаллизации. На него, как на одно из отличий от сварочного дамаска, где узор получается закономерным, указывал ещё Аль-Бируни. Аносов также обращал на это внимание. Он разработал 4 пути получения булата:

Первый, способ требует чистейших железных руд, не содержащих кроме закиси железа никаких посторонних примесей, в особенности серы. Но подобные руды встречаются чрезвычайно редко, притом и потеря в графите весьма значительна, а успех в насыщении железа углеродом не всегда в зависимости от искусства. Сверх того, руды, по малой относительной тяжести, занимают более объема, нежели железо, и, заключая в себе металла около половины своего веса, уменьшают количество продукта при одной вместимости с железом до ¼ и даже до ⅛ при одних и тех же прочих расходах. Из этого видно, сколь сей способ дорогостоящ. Таким образом, трудность отыскать в совершенстве первые материалы, случайность соединения железа с углеродом в надлежащей пропорции и дороговизна соделывают сей способ не доступным для введения в большом виде. Но он знакомит и с способом древних и с причиной драгоценности совершенных азиатских булатов, ибо древние скорее могли попасть на способ простой, нежели сложный. Употребление тиглей столь же древне, как и известность золота: ничего не могло быть ближе для древних алхимиков, как испытание плавкой всех тел, похожих по наружному виду на металлы, и в этом случае для них ближе было испытывать графит, нежели для нас, привыкнувших думать, что он не плавится и может быть полезен токмо в тиглях и карандашах.

Второй способ не мог быть введен в употребление по затруднительной ковке при значительном содержании углерода, что происходит, по моему мнению, от недостаточной чистоты кричного железа и от затруднения очистить оное совершенно помощью железной закиси. Железо может быть улучшено способом, употребляемым в Японии и вообще в Азии,- продолжительным сохранением в воде или земле, а очищение угля едва ли будет столь совершенно, как в графите.

Третий способ введен уже в употребление, но как литая сталь для сохранения ковкости не может заключать много углерода, то она и составит особый разряд литых булатов, годных на выделку дешевых изделий: ибо пуд литого булата обходится около 10 рублей.

Четвертый способ, как почитаемый мною удобнейшим и соответственнейшим при наименьших расходах, к получению настоящих булатов.

В СССР также проводились эксперименты с булатом, описанные Ю. Г. Гуревичем. Советский способ заключался в том, что железо или малоуглеродистую сталь расплавляли в индукционной печи, нагревали до 1650 °C, раскисляли кремнием и алюминием, после чего добавляли углерод в виде графита. В результате получали чугун с 3—4 % содержанием углерода. После эта жидкость немного охлаждалась и в неё порциями подавалась стружка из малоуглеродистой стали или железа, в сумме 50—70 % от массы чугуна. Готовый к отливке расплав находится в кашицеобразном состоянии — в нём взвешены эти частицы. При кристаллизации получался булат с высокоуглеродистой матрицей, в которую вкраплены низкоуглеродистые частицы. Эти частицы науглероживались только снаружи, а внутри сохраняли небольшое содержание углерода (от 0,03 до 1 %, в зависимости от способа охлаждения). Среднее же содержание углерода в матрице составляло около 1,5 %. Для придания дополнительных свойств могут быть добавлены легирующие элементы (например, никель и хром придают булату коррозионную стойкость). Для получения цветастых булатов обычный булат оксидировался при 200°—400 °C, что в результате давало сиреневые узоры на фоне золотистой матрицы. [1]